NiAl-Cr(Mo)基共晶合金显微组织与力学性能的研究

通过在NiAl-Cr(Mo)合金中添加Ti、Hf 、Nb、W难熔金属研究其铸态合金、经热处理后和定向凝固合金的显微组织和力学性能.研究结果表明,铸态合金中存在4个相,即NiAl 相,α-Cr固溶体,Cr2Nb相和 Ni2Al(Ti,Hf) 相,其高温强度得到提高,在1100℃的屈服强度是467MPa,室温压缩塑性是17.87% ;经处理后的铸态合金和定向凝固合金中无Cr2Nb相,转变为富含Hf的(Hf,Ti,Nb)相;定性凝固合金的屈服强度优于铸态合金,其断裂韧性比铸态合金提高31%.     

铸造高铌TiAl合金双态组织转变过程

通过对Ti-46Al-8Nb-2Mn-0.2B合金的铸态组织和经过a γ双相区热处理后的组织进行光学和扫描电镜进行观察,发现原始铸态组织的γ相偏析处不是片层的晶界,而是片层穿越的区域.由于γ相偏析区域的Al含量比片层基体高,因此阻碍了后续回火过程中该偏析部位片层的分解.通过先得到近γ组织,然后经过a γ双相区保温,最终得到晶粒为40μm的双态组织;但组织中有少量的β相没有得到消除.     

Mn含量对铸造高铌TiAl合金组织和性能的影响

选择两种Mn含量不同的高铌TiAl合金Ti46Al8Nb2Mn0.2B和Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B,通过热等静压(HIP)及后续热处理,结合组织和力学性能的分析,研究了Mn含量对高铌TiAl合金的组织和性能的影响.XRD和SEM背散射电子实验结果表明:Mn含量较高的Ti46Al8Nb2Mn0.2B合金,经热等静压及循环热处理,得到的双态组织较粗大,并且有少量脆性β相存在;Mn含量较低的Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金,经热等静压后直接在双相区长时间保温处理,得到了细小的双态组织,并且完全消除了β相.室温拉伸实验表明,Mn含量的降低提高了Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金的力学性能,其延伸率、屈服强度和断裂强度分别达到2.4%、548MPa和660MPa.断口形貌分析表明,室温下两种合金都属于解理断裂.     

近 α 耐高温钛合金的显微组织和力学性能在热处理过程中的演变规律

耐高温钛合金具有比强度高、比模量高和高温性能优异的优点,主要应用在高性能航空发动机叶片和叶盘,超声速巡航导弹壳体和军用柴油发动机气门等领域。然而,目前对新型耐650℃高温钛合金热处理过程中微纳结构和力学性能演变的研究尚少。本文通过XRD、SEM、EBSD、TEM和拉伸试验等方法研究了热处理过程中合金的显微组织、力学性能和断裂特征的演变规律。研究表明,随固溶温度提升,初生 α 相含量逐渐较小,β 转变组织含量逐渐增加。β 转变组织内部析出大量层片状 α 晶粒, 层片的宽度随固溶温度的提升逐渐增加。锻态合金内部既存在尺寸较大的等轴和棒状硅化物,也析出纳米尺寸的硅化物。元素分析表明,大尺寸硅化物或许为(Ti, Zr, Nb)₅Si₃ 和 (Ti, Zr, Nb)₆Si₃。热处理后,尺寸较小的棒状硅化物在残余 β 相中析出,它们与 α/β 界面近似为45°。热处理态合金中的残余 β 相呈半连续状。合金经980°C/1 h固溶和700°C/4 h时效处理后表现出最优的室温和高温（650°C）力学性能的匹配。     

钨对1295℃/10 h热处理后Ti-Al-Nb-W-B合金微观组织的影响

将铸态Ti-Al-Nb-W-B合金经过热等静压和均匀化热处理后，再在1295℃保温10h。将铸态、均匀化处理态及热处理态合金的扫描电镜背散射电子像进行比较研究。研究结果表明：经过1295℃热处理后Ti-Al-Nb-W-B合金的晶团显著长大，相对细小的晶团长大成粗大的晶团组织；当合金中钨的含量低于0．7％时，在晶界或晶内均有析出相，且呈弥散分布；锯齿状晶界显示出层片的非连续长大，说明在层片组织生成的同时，层片也在发生非连续长大；钨含量对析出相的数量有较大影响，对晶团的形成、长大等影响较小，对层片的影响较小。     

VAR熔炼TiAl铸锭的成分分布及显微偏析

 采用XRD、SEM和化学成分分析等方法,分析了VAR二次熔炼获得的Ti-46Al-2Cr-2Nb铸锭的成分分布、微观组织及显微偏析,研究了其形成的规律。结果表明,沿铸锭径向,Al元素在R/2处质量分数最高,边缘及中心质量分数较低,Cr元素由边缘向中心质量分数逐渐增多,Nb元素从铸锭边缘到中心质量分数逐渐减少;沿铸锭轴向,Al元素自底部到顶部质量分数逐渐降低,Cr元素分布遵循正偏析元素规律,Nb元素偏析规律与Al元素相似。铸锭大部分区域为由α₂+γ片层团及晶界处少量等轴状γ相组成的近全片层组织,在铸锭中心偏上的区域存在由(α₂+γ)片层团组成的全片层结构。铸锭中显微偏析主要存在于片层团交界处,其中Cr元素的显微偏析比较严重。     

多层 Ti/Al/Nb 复合界面变形后退火过程中金属间化合物的生长行为

三金属Ti–Al–Nb复合材料通过三个程序进行加工:热压、轧制和热压,然后进行后续轧制。 然后将制造的复合材料在 600、625 和 650°C 的温度下退火不同时间。 界面处的显微组织观察表明,塑性变形应变的增加显着影响了 TiAl₃金属间化合物层的演化并加速了层的生长。相反,施加的应变量不会显着影响 NbAl₃ 金属间化合物层厚度的演变。还发现Al和Ti原子在整个TiAl₃层中发生了扩散,但只有Al原子在NbAl₃层中扩散。 NbAl₃ 金属间化合物层生长缓慢是由于 Nb 原子缺乏扩散和 Al 原子与 Nb 原子反应的高活化能所致。     

Mg-Zn-Al系变形镁合金的显微组织和力学性能

制备了成分基于Mg-(3-5)Zn-(1-3)Al的5种ZA系镁合金,并研究了合金在铸态和热挤压态的显微组织和力学性能.在ZA系列的铸态镁合金中,将zn含量(质量分数)固定在3%,提高Al含量,则第2相由致密的共晶相ε(Mg51Zn20)变成呈典型的离异共晶形貌的T(Mg32(Al,Zn)49)相.在ZA31基础上增加Zn含量没有引起合金显微组织中组成相发生变化,但中间相ε的体积分数增加.在280 ℃温度下的热挤压过程中,合金发生了动态再结晶,组织显著细化,且铸态组织中出现的中间相大部分溶入α-Mg基体.ZA系合金铸锭热挤压后,合金的强度和塑性均得到大幅度改善,其中合金ZA51具有最好的强度和塑性的匹配.结果表明ZA系合金具有良好的热加工性能.     

Mg-Al-RE系镁合金组织与性能

通过铸造和挤压变形工艺,研究了AE(Mg-Al-RE)系合金的显微组织及稀土和铝含量的变化对AE系合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明:AE系合金的铸态显微组织由α-Mg基体相和沿晶界分布的Al.4RE,Mg17Al12相组成.随着稀土含量的增加,Mg17Al12相逐渐消失,Al4RE相的体积分数增加,并逐渐沿晶界处形成连续网状结构.挤压实验结果显示:AE系合金具有良好的形交加工性能,挤压后合金的强度和塑性均比铸态合金大幅度提高.稀土元素的加入对合金形变过程中的动态再结晶有一定的抑制作用.在AE系稀土镁合金中增加Al含量,可以使合金的综合力学性能上升到一个较高的水平.     

Ca,Sr加入对Mg-Al基合金显微组织和蠕变性能的影响

系统研究了Ca,Sr加入对Mg-4Al基合金(AM40)显微组织和蠕变性能的影响.铸态AM40显微组织中除了α-Mg基体外,只有少量的短棒状β-Mg17Al12颗粒.Ca加入AM40合金后能观察到沿枝晶间分布的层片状Mg2Ca相和细小的盘状Al2Ca颗粒.当Ca与Sr同时加入AM40时,显微组织中的晶界相除了Mg2Ca外,出现了另一种块状的三元Mg-Al-Sr相.由于Ca和Sr的加入,合金显微组织中形成了热稳定性很高的中间相Mg2Ca,Al2Ca和Mg-Al-Sr相,并抑制了β相的形成,因而大幅度提高了合金的抗蠕变性能. 随着Ca和Sr加入量的增加,合金的抗蠕变性能得到进一步提高.在块状Mg-Al-Sr三元相和层片Mg2Ca相的共同作用下,Ca和Sr的复合合金化比单一Ca合金化对改善合金抗蠕变性能更有效.     

金属Sc对Ti-6Al-4V合金组织演变与性能的影响

采用真空电弧熔炼技术制备了含Sc(质量分数)为0,0.1%,0.3%,0.5%的4种Ti-6Al-4V合金,并利用X射线衍射技术、光学金相显微镜和SHIMADZU HMV硬度计对铸态合金的相组成、等温退火后进行淬火的合金的显微组织和显微硬度进行研究.研究结果表明:在合金的铸态组织中存在大量的类魏氏组织,添加金属Sc减小了魏氏组织的含量与尺寸;经过等温退火及淬火处理后,在合金组织中存在细针状的马氏体组织和少量的类魏氏体组织,同时,随着退火温度的降低,组织中针状马氏体尺寸减小,金属Sc对合金组织起明显的细化作用;在铸态合金中存在的相为Ti3Al,添加金属Sc使α-Ti在低角度的衍射峰强度变弱,在高角度的衍射峰强度变强;添加金属Sc导致Ti-6Al-4V合金片层组织的显微硬度大幅度提高,当Sc含量在0.1%～0.3%时,其显微硬度最适宜;退火态合金的显微硬度比铸态合金的显微硬度提高了很多;金属Sc对α-Ti的固溶强化效果最明显.     

Zn-Cu-Mg-Al-RE锌合金的显微组织与切削性能

采用金相组织分析、X线衍射物相分析、扫描电镜和能谱分析技术对自行研制的Zn-Cu-Mg-Al-RE锌合金(拟取代HPb59-1黄铜)在铸态、挤压态和热处理态3种状态下的显微组织与切削性能进行研究,并比较3种状态Zn-Cu-Mg-Al-RE合金与HPb59-1黄铜的切削性能。研究结果表明:铸态Zn-Cu-Mg-Al-RE锌合金中主要含有纯Zn相、Mg2Zn11相和Cu4Zn相(ε相),且晶间有不连续分布的块状稀土化合物,该稀土化合物性脆易断,有利于提高合金的切削性能;挤压态合金的晶界不明显,稀土化合物消失,基体组织发生再结晶;热处理后,合金发生二次再结晶,晶粒细化,ε相大量析出,强度和塑性均有所提高;与铸态相比,挤压态及热处理态Zn-Cu-Mg-Al-RE合金的切削性能略有下降;铸态Zn-Cu-Mg-Al-RE合金的切削性能已接近HPb59-1黄铜的切削性能。     

先进高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金凝固和均匀化组织及相构成

采用热力学计算与实验相结合的方法,研究了两种高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金铸态及均匀化态的显微组织和相构成.铸态A合金主要由Mg(Zn,Al,Cu)2相和少量Al2Cu相组成,而铸态B合金仅含Mg(Zn,Al,Cu)2相.热力学计算显示,A和B两种合金的实际凝固过程介于Lever Rule和Scheil Model两种模拟结果之间,由于合金成分不同而导致的铸态A和B合金中各相含量差异与Scheil Model模拟所得到的各相摩尔分数变化规律基本一致.经常规工业均匀化处理(460℃保温24 h),铸态A和B合金中存在的Mg(Zn,Al,Cu)2或Al2Cu相均能充分回溶,并得到单相α(Al)基体,这与热力学计算所得到的AlZn-Mg-Cu四元系统在7.5%Zn条件下460℃等温相图相符合.     

高性能碱土耐热镁合金的显微组织和蠕变性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)系统研究了碱土元素Sr和Ca加入Mg-4Al基合金后的显微组织,并测试了其抗蠕变性能. 实验合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相组成. 2% Sr加入基体合金中能观察到沿晶界的离异共晶和层片共晶Al4Sr相及块状三元τ相. 2% Ca的加入则形成了晶界层片Mg2Ca共晶和晶内的Al2Ca颗粒. 而在Mg-4Al-2Sr-1Ca中,晶界相为块状τ相和层片状Mg2Ca共晶,晶内也析出Al2Ca颗粒. 在Mg-4Al-2Sr-1Ca基础上提高Al含量,粗大不规则共晶(Mg,Al)2Ca相在晶界处形成并不断增多,Mg2Ca及τ相逐渐减少,当Al含量到7%时,出现了新的细小层片状Al4Sr相. Sr、Ca元素加入Mg-Al合金,改善了合金的抗蠕变性能,其中Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金显示所有实验合金中最好的蠕变抗力. 根据Power-law公式,在175 ℃/50～80 Mpa和70 Mpa/150～200 ℃蠕变下,Mg-4Al-2Sr合金在较低应力(＜60 Mpa)下蠕变表现为扩散控制的位错攀移机制,而在高应力下出现Power-law公式的失效;Mg-4Al-2Sr-1Ca合金蠕变则受到了扩散控制的位错机制和晶界滑移机制的共同作用.     

Effects of alloying and high-temperature heat treatment on the microstructure of Nb–Ti–Si based ultrahigh temperatur e alloys

The phase co mpositions, microstructure and especi ally phase i nterfaces in the as-cast and heat-treated Nb– Ti–Si based ultrahigh temperature alloys have been investigated. It is shown that β(Nb,X)5Si3 and γ(Nb,X)5Si3 are the primary p hase s in the Nb–22Ti–16Si–5Cr–5Al (S1) (at%) and Nb–20Ti–16Si–6C r–4Al–5Hf–2B–0.06Y (S2) (at% ) alloys, respectively. The Nb solid solution (Nbss) is the primary phase in Nb–22Ti–14Si–5Hf–3Al–1. 5B –0.0 6Y (S3) (at%) alloy . An orientation relationship between Nbss and γ(Nb,X)5Si3 was determine d to be (1-10)Nb//(101-0)γ and [111]Nb//[0001]γ in the as-cast S2 and S3 alloys. Some original β(Nb,X)5Si3 transfor med into α(Nb,X)5Si3 because Al and Cr diffused from the β(Nb,X)5Si3 to Nbss during heattreatment at 1500 °C for 50 h in the S1 alloy. Mean while, Ti diffused from Nbss to β(Nb,X)5Si3, which induced a Ti to generate near the interface between Nbss and Ti-rich β(Nb,X)5Si3. The orientation relationship between the newl y-formed a Ti and previous Nbss was (110 )Nb//(1-10-1) αTi and [001]Nb//(12-3-1)αTi. Among the ( Nb,X)5Si3 phases , the contents o f Cr and Al in β(Nb,X)5Si3 are n earl y the same as those in γ(Nb,X)5Si3 but obviously hi gher than those in the α(Nb,X)5Si3, where as the content of Si in α(Nb,X)5Si3 is nearly the same a s that in γ(Nb,X)5Si3 but higher than that in the β(Nb,X)5Si3     

Zr_(42)Co_(58)合金的微观组织和力学性能

利用X射线衍射仪、金相显微镜、万能试验机和扫描电镜等仪器研究在不同热处理温度下的Zr_(42)Co_(58)合金的微观组织、力学性能和断裂机制。结果表明,在723 K和773 K热处理合金的相组成和铸态合金的相组成相同,基体为塑性相B2相,在基体上析出大量的B33相,且B33相相对含量随着热处理温度的增加而减少。铸态合金和热处理合金的组织形貌中,B33相的形状呈等轴状、条状和枝状,其中,等轴状颗粒和条状组织尺寸范围分别为5~15μm和20~100μm。在773 K进行热处理,合金屈服强度为1287 MPa,而断裂强度为1443 MPa,塑性应变为2.27%,维氏硬度为597 HV。再对断口进行分析,铸态合金和在723 K下热处理合金断裂机制均为延性断裂,而在773 K下热处理合金断裂机制为解理断裂。     

生物医用Zn-5Al合金的微观组织与性能

研究了生物医用Zn-5Al合金的微观组织结构演化,探讨了其组织对力学性能的影响.对铸态、均匀化处理和轧制态Zn-5Al合金的微观组织进行了表征,分析了合金的相组成,测试了轧制态Zn-5Al合金的力学性能.结果表明:铸态与均匀化处理后的Zn-5Al合金的相组成均主要为η-Zn相和α-Al相,铸态合金组织片层间距约为300nm.均匀化处理过程中发生了共析反应,合金中的α-Al相由铸态的长条形演变为球形共晶组织.经过总变形率85%的热轧变形后,Zn-5Al合金的屈服强度和抗拉强度分别为98MPa和130MPa,断裂延伸率达到74%.     

变质处理对ZA84合金显微组织的影响

研究了Al5TiB、RE对Mg 8Zn 4Al 0.3Mn铸造镁合金显微组织的影响.结果表明:Mg 8Zn 4Al 0.3Mn铸造镁合金的显微组织主要由Mg相、(Al2Mg5Zn2)相和τ(Mg32(Al,Zn)49)相组成.加入Al5TiB、RE变质剂,合金晶界上三元相的形态由半连续网状改变为颗粒状,三元相的分布逐渐变得弥散而均匀,且可以显著细化合金的铸态组织,晶粒大小由120～130μm减少到30～50μm.     

稀土钇强化Al-Zn-Mg-Cu铝合金的组织特征

在熔炼过程中以铝钇中间合金形式加入Y元素,研究0～0.30%范围内不同Y加入量对铝合金铸态和均匀化处理后凝固组织的影响.金相显微和扫描电镜检测结果显示:当Y的加入量在0.25%时,铸态组织中晶粒细化效果明显,晶粒度由基体的60～70μm下降到40～50μm,二次枝晶间距减小,晶界处的主要平衡相是T(AlZnMgCu)相和含Y相.经过450℃,12h的均匀化处理后,晶界不再粗大、连续,析出物呈点链状或长条状.对于0.25%Y-7055合金,晶界中析出相不再明显,晶界、晶内可见2～3μm的含Y相Al3Y和Al2Y,加Y后的合金组织材料性能得到改善.     

Au-Cu-Al合金相变的内耗

利用内耗方法分别对淬火态和时效态Au7Cu5Al4合金的相变过程进行了研究,分析了2种状态马氏体相变的差异.结果表明：淬火态与时效态Au7Cu5Al4合金的马氏体相变开始温度分别为-2.7和13.8 °C;根据驰豫内耗峰信息得出其晶界驰豫激活能分别为131.5和93.0 kJ/mol,反映了时效前后Au7Cu5Al4合金有序度的差异,即淬火态Au7Cu5Al4合金母相在室温下主要为B2结构,而时效态合金为L21有序结构.