1973铝合金铸态组织及均匀化退火组织研究

采用光学金相显微镜、扫描电镜、X射线、DSC等分析手段研究了1973高强铝合金铸态和均匀化态的显微组织和成分分布.结果表明:合金铸态组织为枝晶结构,主要存在α-Al,MgZn2(η相)和Al2CuMg(S相),还存在少量的Al13(FeCu)4相.其中MgZn2相中固溶部分Al原子和Cu原子,Al2CuMg相中固溶分布Zn原子.该合金合适的均匀化处理工艺为470℃/24h.均匀化后,原铸态合金中的MgZn2(η相)和Al2CuMg(S相)回溶到基体,仅残留少量Al13(FeCu)4相和Al7Cu2Fe相,晶内析出大量弥散分布的球形Al3Zr粒子.     

Ce对Al-Zn-Mg-Cu合金亚快速凝固铸造组织的影响

通过XRD,DSC,SEM,EDS等现代分析方法,研究了稀土元素Ce在不同凝固冷却速率下对Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织、凝固温度的影响,分析讨论了Ce对合金晶粒细化和熔体净化作用的原理。结果表明,合金的主要析出相为α-Al和MgZn_2型共晶相,MgZn_2固溶了Al,Cu,Mg等元素并形成了Mg(Zn,Cu,Al)_2相,在晶界上溶质元素浓度较高,与α-Al基体共晶形成层片状共晶组织。添加Ce能使合金枝晶间距减小,并减小共晶层片间距和细化共晶组织,显著细化晶粒,并抑制铝合金中的杂质相Al7Cu2Fe的出现。Ce还将合金α-Al基体和共晶相的析出温度分别降低了6.4℃和5.6℃。     

Nd-Fe-B鳞片铸锭的显微组织与厚度及合金成分的关系

用近快冷凝固技术制备Nd28.6Dy0.5Pr0.5Fe69.2Nb0.2B1.0(简称A合金)、Nd29.0Pr0.5Fe69.1 Ga0.2Nb0.2B1.0(简称B合金)和Nd28.4Dy0.5Fe69.03Co0.86Zr0.288Nb0.28Al0.125B1.05(简称C合金)鳞片铸锭.鳞片铸锭的显微组织与其厚度有密切关系厚度为0.20～0.30mm的鳞片铸锭,Nd2Fe14B主相片状晶厚度为3.0～4.0μm,富Nd相薄层均匀分布在片状晶之间,没有α-Fe枝晶的析出;厚度超过0.40mm的A、B鳞片铸锭,容易析出α-Fe枝晶,片状晶厚度增大.鳞片铸锭的显微组织与合金成分也存在密切关系厚度超过0.40mm的鳞片铸锭,A、B合金中存在较多的α-Fe析出;而在较低稀土含量、同时添加Co、Nb和Zr的C合金中,却未观察到α-Fe析出.X射线衍射分析还表明,鳞片铸锭中Nd2Fe14B相沿＜001＞择优生长.     

钛合金表面宽带激光熔覆梯度生物陶瓷复合涂层

为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和显微硬度进行了研究。结果表明：钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内;磷元素分布在合金层与陶瓷层中。合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒,基底组织主要为Ti(Al、P、Fe、V)相,白色共晶组织主要为Fe2Ti4O AlV3,白色颗粒为结晶析出的Al3V0.333 Ti0．666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶,其上分布有灰色相和白色颗粒相,胞状晶主要为CaO、CaTiO3和HA,灰色相为β-TCP及Ca2Ti2O6,白色颗粒相为TiO2。合金层的最高硬度为1600Hv0．2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300Hv0．2。     

晶化分数对钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响

目的 研究晶化分数对原位晶化钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响,优化Ti基非晶复合材料的制备和设计。方法 首先采用电弧熔炼和铜模铸造制备出成分为Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的非晶合金,通过连续加热DSC及等温DSC研究其晶化动力学,然后根据得到的等温晶化规律制备不同晶化体积分数的非晶复合材料,并通过静态热机械分析(TMA)表征其热塑性成形能力。结果 Ti45Zr20Be29Fe6在406 ℃与411 ℃时,等温晶化过程为形核率随时间增大的形核长大过程;Ti45Zr20Be29Cu6在370,375,380,385 ℃时,等温晶化过程为形核率随时间减小的形核长大过程;XRD物相分析表明,等温处理后Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的析出相分别为β-Ti和α-Ti2Zr;两种内生复合材料的热塑性成形能力均随晶化相体积分数的增大而降低,且Ti45Zr20Be29Fe6基体复合材料的热塑性成形能力比以Ti45Zr20Be29Cu6为基底的复合材料更好。结论 晶化分数增加会降低钛基非晶复合材料的热塑性成形性能,且其影响程度与复合材料的基体和晶体第二相的特性有关。     

Al—Fe—V—Si（Nd）合金纳米晶粉末的制备及相转变的研究

利用机械合金化方法制备Al-Fe-V-Si(Nd)合金粉末,球磨状态下得到合金粉末由铝固溶体组成,经适当的热处理后,得到α-A112(Fe,V)2Si粒子弥散分布的合金末,加入稀土后,合金粉末的组织得到细化,并出现非晶化的趋势。利用DNMA方法可以直接得到具有α－Al13(Fe,V)3Si粒子弥散分布的合金粉末,并观察到α－Al13(Fe,V)3Si 转变为准晶的现象,从而证实了准晶相与αAl13(Fe,V)3Si之间的强烈关联性。     

纳米晶Sm_2Co_(17)型块体永磁的制备及磁性能

制备了两种2∶17R型Sm-Co合金:Sm2(Fe,Cu,Zr,Co)17和纯二元Sm2Co17,并利用高能球磨和放电等离子烧结(SPS)制备了致密的纳米晶块体合金,研究了其磁性能和相结构的变化。Sm2(Fe,Cu,Zr,Co)17具有较高的矫顽力,而纯二元Sm2Co17矫顽力基本为零。但高能球磨可快速降低Sm2(Fe,Cu,Zr,Co)17合金的矫顽力。利用放电等离子烧结非晶粉末制备了纳米晶块体合金,纯二元Sm2Co17合金具有较高的矫顽力,并且具有1∶7H相结构。而Sm2(Fe,Cu,Zr,Co)17合金则因为Fe-Co相及Sm2O3相的析出,具有较高的饱和磁化强度和极低的矫顽力。     

固溶时间对半固态挤压成形Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及力学性能的影响

采用半固态挤压成形工艺制备过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金,研究固溶时间对过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及性能的影响.结果表明,随着固溶时间的增加,Si相出现球化,固溶时间为10 h时,共晶Si的圆整度为0.72.铸态下Si相周围富集较高浓度的Cu元素,固溶1 h后,Cu元素快速固溶到基体中.固溶时间从1 h增加到16 h,在XRD曲线上的θ(Al2 Cu)和Q(Al5 Si6 Cu2 Mg8)相的衍射峰强降低,合金基体中的位错密度大量减少.经180℃,时效处理12 h后,组织中析出针状的θ'相和短棒状的Q'相.随着固溶时间的增加,合金强度值呈现"双峰"现象.固溶1h后,合金的抗拉强度为269 MPa,屈服强度为233 MPa,与未热处理合金相比,抗拉强度和屈服强度分别提高了43.3％和42.7％,合金强度的提高是由于在固溶初期基体中仍有较大的位错密度,时效处理后析出相对位错有较强的钉扎阻碍作用.固溶时间为10 h时,合金的抗拉强度为311 MPa,屈服强度为263 MPa,达到第二个强度峰值,Si相的圆整化和细小析出相的弥散强化作用是形成第二个强度峰的主要原因.     

变质和热处理对高强度铸造Al-Cu-Si-Mn合金组织和性能的影响

通过变质处理和热处理实验,研究了不同的Ti变质加入量和固溶时效处理对高强度铸造Al-Cu-Si-Mn合金组织和性能的影响.结果表明,试验材料的铸态组织为粗大的α(Al)固溶体和其晶界分布的θ(Al2Cu)及T(Al12CuMn2)相,加入0.15%～0.2%Ti变质处理可以细化试验材料的铸态组织,变质处理后进行固溶和时效处理,组织由α(Al)固溶体和其晶内弥散分布的二次T相组成,晶界处残留有未完全固溶的T(Al12CuMn2)相,组织中出现α(Al)晶界无析出区.Ti变质处理高强度Al-Cu-Si-Mn合金组织对壁厚效应的敏感性不明显.     

Zr含量对铸造AlSi7Mg0.4合金力学性能的影响

研究了添加Zr元素的重力铸造AlSi7Mg0.4合金的微观组织和力学性能.结果 表明,在含Zr的铸态合金中生成了(Al,Si)3(Zr,Ti)和π-Fe相,Zr的添加使合金的晶粒尺寸减小;经过T6热处理后富Fe相中的Mg和少量粗大的(Al,Si)3(Zr,Ti)相重溶到基体中,减小了金属间化合物的尺寸,生成了与基体有共...     

Al、Ti含量对Inconel 718合金铸造组织和凝固行为的影响

采用差热分析(DSC)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射分析(XRD)测试手段,结合JMatPro模拟计算分析研究了Al、Ti含量对Inconel 718铸锭组织和凝固行为的影响。结果表明,不同Al、Ti含量Inconel 718合金的铸态组织均呈典型树枝状结构,枝晶间析出相主要由(γ+Laves)共晶相和少量M(C,N)构成。随着Al/Ti原子比的升高,铸态组织中黑色枝晶间区域数量明显增加,Laves相形态由块状向共晶筛网状转变,同时Laves相周围析出的针状一次δ相和枝晶间γ″相数量减少;Inconel 718合金的凝固次序没有改变,合金的液相线由1363.5℃(合金Ⅰ)降低至1358.7℃(合金Ⅲ),而Laves相初熔温度和MC相固溶温度变化不大(不超过1.4℃);Nb,Mo,Ti元素在枝晶间的偏析程度随着Al/Ti原子比的升高而减轻。热力学计算结果显示,增加Al/Ti原子比可以提高γ′相数量,降低γ″相的数量。改型合金的硬度值随着Al/Ti原子比的提高而增加,当Al/Ti=4.32且(Al+Ti)=3.1at.%时,硬度值达到了345HV,比Inconel 718母合金硬度提高了23.7%。     

SiC陶瓷真空钎焊接头显微组织和性能

在高真空条件下采用Ti-35Zr-35Ni-15Cu(质量分数/%)钎料对SiC陶瓷进行了钎焊连接,研究了接头界面组织的形成过程以及工艺参数对接头性能的影响。结果表明:钎料与SiC陶瓷发生了复杂的界面反应,生成了多种界面产物。当钎焊温度为960℃,保温时间为10min时,SiC陶瓷侧形成了连续的TiC和Ti5Si3+Zr2Si层,同时Ti5Si3+Zr2Si向钎缝中心生长呈长条状。SiC陶瓷到接头钎缝中心的显微组织依次为:SiC/TiC/Ti5Si3+Zr2Si/Zr(s,s)/Ti(s,s)+Ti2(Cu,Ni)/(Ti,Zr)(Ni,Cu)。钎焊温度为960℃,保温时间为30min时,长条状的Ti5Si3+Zr2Si贯穿了整个接头。钎焊接头强度随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长都呈现先增大后减小的趋势。当钎焊温度为960℃,保温时间为10min时,接头的剪切强度最高,达到了110MPa。     

Mo/Nb/Ti/Zr微合金化对Fe-Cr-Al不锈钢第二相析出和显微硬度的影响

研究了Mo/Nb/Ti/Zr微合金化对Fe-Cr-Al不锈钢中第二相的析出和显微硬度的影响。通过团簇式成分设计方法确定了三元基础成分为[Al-(Fe_(12)Cr_2)](Al_(0.5)Cr_(0.5)),进而根据相似元素替代原则添加微量元素设计出系列多元成分合金。使用真空电弧熔炼炉制备合金铸锭并对其进行1200℃/2 h的固溶处理,在800℃进行多道次热轧制成板材,最后进行800℃/24 h时效处理。对系列样品进行XRD结构分析、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)显微组织表征以及显微硬度测试。结果表明,添加微量合金化元素的种类和含量影响第二相粒子的析出状态。当合金化元素Mo与Nb的比例(原子百分比)为2:1时析出的第二相粒子在铁素体基体中弥散分布,且粒子尺寸较小,不锈钢的硬度较高为250 HV;在此基础上添加Ti替代Nb使第二相粒子的析出量显著降低而粒子尺寸略有增大,不锈钢的硬度较低为240 HV;添加Zr使析出相的粒子偏聚且粗化,但是其硬度仍然比较高(~246 HV)。     

Si元素对明弧堆焊奥氏体合金组织及耐磨性的影响

为获得以奥氏体为基体且韧性及耐磨性良好的明弧堆焊合金,采用药芯焊丝自保护明弧焊方法制备了以奥氏体为基体的Fe-C-Mn-Cr-Nb-V-Ti系多元耐磨合金,借助X射线衍射仪、扫描电镜及其附属能谱仪等测试手段,研究了Si含量对其组织和耐磨性的影响。结果表明:堆焊合金基体为γ-Fe,硬质相有(Fe,Cr,Mn,V)_(23)C_6,(Nb,Ti)C和(Fe,Cr)_3(C,B)等;当堆焊合金含1.5%Si(质量分数)时,出现了沿晶(Fe,Cr,Mn,V)_7C_3相;随着Si含量提高,沿晶界分布的(Fe,Cr,Mn,V)_(23)C_6型碳化物数量先增加然后减少,形态从树枝骨架状变为层片状离散孤立分布,胞状γ-Fe晶内原位析出的(Nb,Ti,V)C复合碳化物随之增大,堆焊合金耐磨性呈先提高后下降再提高的趋势;0.9%Si和1.5%Si堆焊合金试样的磨损质量损失低于一般高铬铸铁,具有良好的耐磨性和韧性,其磨损机制主要为磨粒的显微切削。     

TiCu_(0.5)Al_(0.5)Cr_(0.2)Ni_(0.1)高熵合金微观组织及性能研究

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对TiCu_(0.5)Al_(0.5)Cr_(0.2)Ni_(0.1)高熵合金的相组成、相形貌、元素分布进行了系统研究,利用显微维氏硬度计测量了合金在室温下的硬度,通过电子万能试验机对合金进行了室温压缩试验,并在实验室模拟环境下进行合金防腐防污性能研究。结果表明:TiCu_(0.5)Al_(0.5)Cr_(0.2)Ni_(0.1)高熵合金主要由六方晶系Ti(CuAl)_2组成,大块状Ti(CuAl)_2相间存在条状组织,条状为AlCu_2Ti相,条间为CuTi_2相。树枝晶(DR)内Al元素和Cr元素含量较高,枝晶间(ID)Ti元素含量高于枝晶区域,而Ni元素和Cu元素整体分布较均匀。枝晶间(ID)显微硬度平均值为772HV,树枝晶DR显微硬度为690HV,枝晶间(ID)显微硬度高于树枝晶(DR)的;室温压缩强度为1 091 MPa。合金耐腐蚀性能良好,60℃人造海水中合金腐蚀失重量仅为-0.000 05 g,并具备一定的防污功能。     

热处理对Fe-Al/WC复合涂层的组织及磨损性能的影响

研究了300,450,550,650,800℃热处理对高速电弧喷涂Fe-Al/WC金属间化合物复合涂层的组织和滑动磨损性能的影响.结果表明,热处理后复合涂层中将析出Fe2W2C 和 Fe6W6C弥散相.450～650℃热处理后,部分Fe3Al转变成FeAl造成的点阵畸变以及Fe2W2C 和 Fe6W6C的弥散强化作用,使复合涂层的显微硬度明显提高.通过热处理提高Fe-Al/WC复合涂层的显微硬度,将提高复合涂层的耐磨性.     

Fe74Al4Ga2P12B4Si4块体非晶合金的纳米晶化及软磁性能研究

采用铜模铸造法制备了厚2mm的Fe74Al4Ga2P12B4Si4块体非晶合金.利用X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)和振动样品磁强计(VSM)研究了其晶化行为和软磁性能.结果表明,非晶合金的玻璃转变温度Tg为457.35℃,晶化开始温度Tx为497.65℃.合金的过冷液相区宽度△Tx达到40.30℃,表明合金具有较大的玻璃形成能力.F74Al4Ga2P12B4Si4合金的晶化是二级晶化过程.经520℃等温退火后析出α-Fe相,其晶粒尺寸为15.9nm;而经550℃等温退火后析出α-Fe相及微量的A10.3Si0.7Fe3和Fe3B相,其中α-Fe相的晶粒尺寸为17.4nm.非晶合金的饱和磁化强度为108.816emu/g、矫顽力Hc为574.97Oe;经520℃等温退火后,纳米晶合金的饱和磁化强度为106.875emu/g、矫顽力Hc为94.16Oe.退火实验结果表明,纳米晶化对材料的饱和磁化强度没有显著影响,但会显著降低材料的矫顽力.     

Sc元素对ZL205A合金组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段,研究Sc含量对砂型铸造ZL205A合金的组织和力学性能的影响规律。结果表明,Sc含量低于0.12%(质量分数,下同),未发现晶粒细化效果;Sc含量为0.06%,热处理态的合金晶界出现残留颗粒状W(AlCuSc)相,随Sc含量增加,W相由颗粒状转变为连续条带状;ZL205A合金热处理后弥散析出少量Al 3(Zr x,Ti 1-x)相,添加Sc后弥散相转变为Al 3(Zr x,Ti y,Sc 1-x-y)相,弥散相的数量随Sc含量的增加而增加;由于弥散相数量的增加,Sc含量为0.06%时,合金的时效响应速率和硬度峰值均略有增加,合金的屈服强度提高了4%;Sc含量为0.12%时,晶界残留相增加,Cu在α(Al)中的浓度降低,θ′相密度明显降低,合金的时效响应速率、硬度峰值以及力学性能各项指标均大幅下降;ZL205A合金中添加0.06%的Sc,即可明显地抑制θ′相的长大。     

铸造Mg-3Zn-0.5Cu-0.6Zr镁合金的时效析出行为研究

利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、扫描和透射电镜研究了铸造Mg-3Zn-0.5Cu-0.6Zr镁合金铸态和固溶时效后的显微组织,初步确定了时效Mg-3Zn-0.5Cu-0.6Zr镁合金中主要合金相的种类和形态.合金铸态组织主要由初晶Mg基体和(Mg+Mg2Cu,CuMgZn)共晶组成.固溶后,晶界处大部分非平衡共晶组织溶解;180℃/20h时效后达到合金时效硬度峰值,此时晶内析出相主要有三类:(1)轴线垂直于(0001)Mg,板条状或棱柱状β2’-MgZn2,长度50nm～200nm,该相是合金的主要时效硬化相;(2)较粗大的、其轴线仍与基面垂直的六棱柱状β2’-MgZn2;(3)轴线平行于(0001)Mg,板条状或针状β-MgZn,长度50nm～150nm.     

Microstructures and Mechanical Properties of Vacuum Brazed Ti_3Al/TiAl Joints Using Two Ti-based Filler Metals

Vacuum brazing of Ti3Al-based alloy to Ti Al was firstly carried out by Ti—15Cu—15Ni(wt%) filler metal.A continuous Ti3 Al band, Ti2 Ni and Ti2Cu/Cu3 Ti phases formed and the joint showed a shear strength of53.8–112.4 MPa at room temperature. For the improvement of the joint strength, a new Ti—Zr—Cu—Ni—Fe filler alloy was designed, and its wettability on Ti3 Al and Ti Al substrate was studied with the sessile drop method. After holding for 20 min at 1010 °C the Ti—Zr—Cu—Ni—Fe filler showed a low contact angle of20° and 21° on (Ti)_3Al and Ti Al substrate, respectively. The joint brazed with this novel filler mainly consisted of Ti-rich area, (Ti)_3Al reaction layer and residual filler metal. With the increase of the brazing temperature, the amount of residual filler metal decreased and the (Ti)_3 Al reaction layer thickened. The (Ti)_3Al/Ti Al joint brazed with Ti—Zr—Cu—Ni—Fe filler exhibited a lower hardness than that brazed with Ti—Cu—Ni filler. The corresponding joints brazed at 950 °C for 5 min presented the shear strength of257.6 ± 33.6 MPa at room temperature and 304.8 ± 9.9 MPa at 600 °C.