Nb-Ti-Al合金及其硅化物涂层的高温氧化行为

采用电子束和真空自耗电弧熔炼法制备Nb-40Ti-7Al(质量分数,%)合金,利用料浆熔烧法在合金表面制备Si-Cr-Ti涂层,研究在1 400℃下合金与涂层的氧化行为。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及电子探针微区分析(EPMA)研究基体与涂层氧化前后的组织形貌变化及成分分布。结果表明:Nb-40Ti-7Al合金在1 400℃氧化1～11 h后,氧化产物均主要为TiNb2O7、TiO2、Al2O3;氧化前,涂层主要由(Nb,Ti,Cr,Al)Si2主体层与(Ti,Nb,Al)5Si3过渡层组成,高温氧化后涂层表面形成含有Al2O3、TiO2的SiO2阻挡层;合金与涂层的氧化行为均遵循抛物线规律,合金在1 400℃氧化11 h的单位面积质量增量为161.98 mg/cm2,而涂覆涂层后单位面积质量增量降至9.56 mg/cm2,表明Si-Cr-Ti涂层具备良好的高温抗氧化性能。     

低密度NbTiAlCrSi合金显微组织及力学性能

采用真空自耗电弧熔炼法制备了密度为6.0 g/cm3的NbTiAlCrSi合金,并通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等对其进行了组织观察和分析.结果表明:合金组织由(Nb,Ti)5Si3和(Nb,X)SS两相组成(X代表Ti、Al、Cr等元素),(Nb,Ti)5Si3呈条、块状网络连续分布的特点.对合金铸锭进行1 400℃/9 h均匀化退火处理不能显著改变(Nb,Ti)5Si3条、块的大小,但使得(Nb,Ti)5Si3第二相分布由连续的条、块转变为不连续的(Nb,Ti)5Si3块.该合金热轧态的抗拉强度达704 MPa,室温拉伸脆断.M5Si3型化合物特性以及热轧态中第二相与基体界面处所存在的细微孔隙导致了合金的脆性.     

料浆烧结法制备改性Si-Cr-Fe高温抗氧化涂层的研究

采用料浆法在铌合金表面制备了Ge改性的Si—Cr-Fe系高温抗氧化涂层，分析了涂层氧化前后的表面和截面形貌、组织成分、相的分布等。将两次加涂后的涂层与一次加涂后的涂层形貌、组织和抗氧化性能进行了对比。结果表明：C-103铌合金表面的Si—Cr-Fe料浆熔烧涂层中，主体层是较致密的复杂硅化物相（Cr，Fe，Ge，Nb）Si2；扩散过渡层是致密的（Cr，Fe，Ge，Nb）5Si3相和少量（Cr，Fe，Ge，Nb）Si2的混合物；二次熔烧的涂层比加涂一次的涂层系统表面组织较均匀、致密，具有更宽的过渡层，对提高涂层的高温抗氧化性能有利；过渡层可有效阻止裂纹的进一步扩展，从而提高涂层的高温抗氧化性能。     

包壳用锆合金表面Cr涂层的高温耐蚀性能

为了提高包壳用锆合金的耐高温腐蚀性能,采用等离子增强物理气相复合沉积（PPC）技术在Zr-4合金试样表面制备了厚度为15μm的Cr涂层,并对其性能进行了表征。通过在（420±3）℃,（10.3±0.7）MPa高温高压蒸汽中进行100 d腐蚀试验,对比了Zr-4基体和Cr涂层试样在高温蒸汽中腐蚀100 d后的耐蚀性能,利用X射线衍射（XRD）分析了涂层的物相,利用扫描电镜（SEM）分析了试样腐蚀后的氧化层厚度及断面形貌,利用能谱（EDS）线扫描分析了腐蚀后试样断面的元素成分,利用金相显微镜（OM）检测试样内部氢化物分布并采用气体分析法测量氢含量。结果表明：采用PPC技术制备的Cr涂层均匀致密,无裂纹、孔洞等缺陷;经高温高压蒸汽腐蚀后,试样表面Cr涂层氧化加重,随着腐蚀时间的延长,基体表面氧化膜厚度逐渐增加,而Cr涂层会发生减薄现象,但剩余涂层连续致密,且基体未出现氧化腐蚀现象,说明Cr涂层具有良好的耐蚀性能;涂层试样比基体具有更低的腐蚀增重率,说明Cr涂层能对基体起到保护作用;Cr涂层部分涂覆的试样涂层与基体过渡区基体侧出现氧化层,但氧化层厚度均匀一致,说明Cr涂层并未加速基体的腐蚀;与...     

高强导电Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金的微观组织与性能

采用真空熔铸和冷开坯工艺，通过优化形变热处理工艺，调控基体晶粒尺寸、第二相的析出及分布状态，制备出综合性能优异的Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金。结果表明，经过400 ℃/2 h一次时效处理后，Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金的显微硬度可达356 HV，此时导电率为14.5%IACS。透射电镜分析表明，Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金第二相的析出演变规律为富Ti相→颗粒状β′-Cu₄Ti相→颗粒状β′-Cu₄Ti相+片层状β-Cu₄Ti相→片层状β-Cu₄Ti相，其中颗粒状β′-Cu₄Ti相是最重要的强化相，片层状β-Cu₄Ti相会导致合金强度下降，但可以提高导电率。采用二次时效能够进一步优化Cu?3Ti?0.1Mg?0.05B?0.05La合金的综合性能，在合金强度基本不变的条件下，显著提升了合金的导电率。450 ℃/8 h一次时效+50%冷轧+400 ℃/1 h二次时效处理后合金的显微硬度和导电率分别达到了341 HV和20.5%IACS。      

时效对Al?2Li二元合金钝化膜耐蚀性及结构的影响

Al?Li合金具有低密度、高强韧性和低的腐蚀疲劳扩展速率的优点，在航空领域有着广泛应用。Al₃Li（δ′）相是Al?Li合金中主要强化相之一，因含有活性元素Li对该合金的腐蚀行为产生显著影响。为明确δ′相在Al?Li合金电化学腐蚀中的作用，真空熔炼制备Al?2Li二元合金，固溶后进行180 ℃等温时效，用X射线衍射（XRD）检测合金的相组成。在质量分数为3.5% 的NaCl水溶液中，用动电位极化的方法测量了该合金的极化曲线。?0.85 V vs SCE钝化电位下形成钝化膜后，用电化学阻抗（EIS）检验钝化膜的耐蚀性；用恒电位阳极极化和Mott?Schottky（M?S）曲线对该合金钝化膜的结构进行分析。结果表明，Al?2Li合金的自腐蚀电位随时效时间增加先正移后负移；固溶和时效合金钝化膜的EIS都由两个容抗弧组成，时效未改变钝化膜的腐蚀机制；钝化膜耐蚀性由高到低的顺序为:时效20 h>固溶>时效40 h>时效1 h，且耐蚀性与其致密性及膜内的载流子密度有关。      

Ni30Cr20合金中氮化钛的析出行为

试验用Ni30Cr20合金(/%:0.035～0.045C、0.28～0.30Si、0.73～0.75Mn、0.005～0.007P、0.001～0.002S、19.40～19.93Cr、29.75～30.35Ni、0.30～0.36Al、0.03～0.88 Ti、0.005 7～0.020 5N)由150 kg真空感应炉熔炼,铸锭尺寸(mm)120×230×500。对Ni30Cr20合金凝固过程中TiN析出的热力学条件进行了计算,并利用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪分析了该合金铸锭试样中TiN的数量、尺寸和分布。结果表明,部分氮化钛在液相合金中已有析出,包括含芯和不含芯两种类型的TiN,其中含芯TiN的核心主要是MgO·Al₂O₃、MgO和TiO₂等。在铸锭试样中,TiN的数量从边部到中心逐渐减少,尺寸却逐渐增大。计算结果表明,控制合金的氮钛积低于3.70×10^-4,有利于控制TiN的析出数量和尺寸,而降低合金中的氮含量是降低氮化钛析出数量和尺寸的有效措施。     

热处理对铸态Ti48Al2Cr2Nb1B合金组织和性能的影响

经真空自耗凝壳炉浇注得到Ti48Al2Cr2Nb1B合金试棒,通过显微组织观察和力学性能测试,研究了淬火及时效工艺对Ti48Al2Cr2Nb1B合金组织和性能的影响。结果表明,通过淬火+时效处理可以提高铸态Ti48Al2Cr2Nb1B合金的抗拉强度,但对其塑性的影响作用有限。经1 380℃×30 min/QC+1 240℃×6 h/AC处理后,Ti48Al2Cr2Nb1B合金可以获得均匀细小的双态组织,室温抗拉强度最高。     

Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

利用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计和万能拉伸试验机等分析手段,表征了Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊（FSW）接头的显微组织和性能,探究了Sc元素对改善超高强Al?Zn?Mg?Cu?Zr合金焊接性能的作用机制。结果表明:Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金焊接接头具有相似的组织特征,焊核区为动态再结晶组织,由细小均匀的等轴晶组成,包含较高密度的位错线,大部分时效析出相回溶;热力影响区晶粒被拉长,位错密度更高,残留的时效析出相显著粗化;热影响区保留与母材相同的晶粒形态,大部分时效析出的η'相发生长大,少部分粗化成η相。添加质量分数0.17%的Sc,可以使合金FSW接头抗拉强度提升43 MPa,屈服强度提升23 MPa,断后伸长率改善2.3%,焊接系数达到74.1%。Al₃(Sc,Zr)二次析出相可以强烈抑制位错、亚晶界、晶界的移动,细化晶粒的同时保留大量的亚结构,且自身可发挥Orowan弥散强化作用。因此,可通过细晶强化、亚结构强化和弥散强化三种方式显著提高合金FSW接头的力学性能。      

快速凝固Al—Ti—B和Cu—P对Al一13.5Si—xCu—yNi合金组织和性能的影响

在ZL108中加入Cu—Ni（Ni含量为40％）中间合金,制成Al-13．5Si—xCu—yNi合金,研究此种合金较ZL108合金在力学性能上的优越性,并采用经快速凝固处理的Al—Ti—B和Cu-P薄带对其进行细化变质处理,观察经细化变质处理后的合金的显微组织并测试其力学性能,确定其最佳变质方案,与经普通块状变质剂变质后的合金进行比较,结果表明经快淬薄带状变质剂变质后的合金组织更加细化,综合力学性能也有较大的提高。     

铌硅化物基超高温合金与石墨坩埚氧化物涂层反应的热力学分析

利用热力学计算，分析了几种氧化物涂层Y2O3、ZrO2、Al2O3、MgO、CaO、Ce2O3和BeO等在高温下与新型铌硅化物基超高温合金中的几种主要元素Nb、Si、Ti和Hf之间反应的可能性，得到了这些反应的△G^-与温度T的关系图。通过比较这几种氧化物对合金熔体在高温下的化学稳定性，发现Y2O3和BeO对这些合金元素的化学稳定性较好，且Y2O3为熔炼铌硅化物基超高温合金用石墨坩埚的理想涂层材料。     

TiAl涂层对Ti3Al合金的热腐蚀防护

利用磁控溅射的方法在Ti3Al合金上溅射Ti-48Al-8Cr-2Ag涂层,研究涂层对Ti3Al合金热腐蚀行为的影响。热腐蚀采用浸盐法,在900℃25%Na2SO4+75%K2SO4熔盐中进行,利用带能谱的扫描电镜(SEM/EDX)对腐蚀膜进行观察分析。结果表明,在熔盐热腐蚀中,Ti3Al合金表面发生大面积脱落,而涂层试样表面腐蚀膜结合牢固。涂层对基体具有很好的防护作用。     

热处理对选区激光熔化Ti6Al4V合金力学性能和耐磨性的影响

系统研究了热处理工艺对选区激光熔化Ti6Al4V合金组织、力学性能和耐磨性的影响。结果表明,沉积态样品组织以针状α’马氏体为主,经固溶处理后,针状α’马氏体分解,Ti6Al4V合金硬度下降。当固溶温度为800℃时,合金形成α’/α结构,其抗拉强度和延伸率分别增加12%和23%。当固溶温度达到900℃以上时,由于α’/α结构的消失、α相晶粒的粗化以及β相含量的增加,合金的力学性能急剧下降,抗拉强度从（935±10）MPa下降到（815±9）MPa,伸长率从（8.72±0.2）%下降到（3.09±0.1）%。随着固溶温度的升高,摩擦系数和磨损率线性增大,与硬度的变化趋势完全相反,且磨损机理由单一磨粒磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损。     

微量元素对铝硅合金影响

本文研究了在铝硅（Al13%Si）合金中添加微量元素Ti、Mg、Mn、Cu、Cr、Zn、Ni等，其对合金的组织结构、焊接、着色、成型性能、机械强度以及耐磨性带来的影响。实验结果表明，添加Cu、Cr、Ti、Mg、Zn、Ni元素可以有效提高Al-Si合金的耐腐蚀性能，其中添加Mg的效果尤为显著；而添加Ti、Mn则能够显著提高合金的韧性；添加Ni、Cr则能够显著提高Al-Si合金的硬度。然而，添加Ti、Mg、Mn、Cu、Cr、Zn、Ni等元素会以不同程度降低Al-Si合金的耐磨性能。     

新型钒基新能源汽车电池负极合金的制备与性能研究

采用自蔓延高温合成法制备了添加不同含量合金元素Al或Cr的新型钒基新能源汽车电池负极合金V65Ti20Ni15,并进行了显微组织、电化学循环稳定性和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明,合金元素Al或Cr,有助于改善合金内部组织,提高合金的电化学循环稳定性和耐腐蚀性能;复合添加合金元素Cr和Al的V59Ti20Ni15Al3Cr3合金的电化学循环稳定性和耐腐蚀性能最佳。与不添加合金元素的V65Ti20Ni15合金相比,复合添加合金元素Cr和Al的V59Ti20Ni15Al3Cr3合金的充放电循环50次后放电容量衰减率从85%减小到23%、腐蚀电位正移692 mV,合金的电化学循环稳定性和耐腐蚀性能得到显著提高。     

LaNi4Al0.75M0.25(M=Mn,Sn,In,Ti,Zr)合金吸放氢性能研究

采用XRD及等容法研究了元素替代对LaNi4Al0.75M0.25（M=Mn,Sn,In,Ti,Zr）合金相结构、吸放氢动力学和热力学性能的影响。结果表明：Sn,In替代对合金的吸放氢平台压力影响不大,而Mn,Ti,Zr替代明显降低了合金的平台压力;5种合金的吸氢量按替代元素Mn〉In〉Sn〉Ti〉Zr顺序降低,XRD分析结果表明降低原因是元素替代后合金中形成了杂质相;合金主相的晶胞体积与热力学焓变ΔH的绝对值大小顺序按替代元素表示均为Mn〉Zr〉Ti〉Sn〉In,而熵变ΔS差异不大。     

Ti6Al4V合金热浸铝研究

采用热浸镀法在Ti6Al4V合金表面制备出TiAl3金属间化合物涂层,并在不同温度下对浸镀后的试样进行热扩散处理.通过XRD、SEM等分析手段对涂层结构和成分进行测试分析,探讨涂层形成机理.结果表明:Ti6Al4V合金经750℃ 5 min热浸铝后,在其表面形成了由纯铝和TiAl3组成的涂层,TiAl3合金层厚约1.5 μm;经550℃退火5h后,TiAl3含量增多而纯铝层含量则相应减少,纯铝层几近消失,合金层厚度约为40μm,涂层致密;经930℃退火5h后,表面的涂层转化为单相的TiAl3,产物纯净,但涂层中出现了较多的孔洞,自涂层表面到钛合金基体,孔洞浓度呈梯度变化.     

温度对一种高固溶强化β钛合金损伤行为的影响

Ti25V15Cr0.3Si合金含有40%左右的合金元素,是一种高固溶强化的β钛合金。测试了Ti25V15Cr0.3Si合金在室温(25℃)至600℃下的裂纹扩展性能,发现随着温度升高,裂纹扩展速率增大。与Ti6Al4V和β21S合金相比,室温下Ti25V15Cr0.3Si合金的裂纹扩展速率高于Ti6Al4V而低于β21S合金。600℃高温下,Ti25V15Cr0.3Si合金的裂纹扩展速率与β21S在650℃时的水平相当。研究结果表明,合金的屈服强度、弹性模量、断裂韧性、氧化性能和组织结构特征综合影响着Ti25V15Cr0.3Si合金的裂纹扩展损伤行为。从室温到300℃,随温度的升高,Ti25V15Cr0.3Si合金的屈服强度和弹性模量降低同时断裂韧性升高,因此裂纹扩展速率变化不明显;而从500～600℃,温度升高氧化加剧,合金疲劳裂纹扩展速率明显增加。与Ti6Al4V合金相比,室温下,Ti25V15Cr0.3Si合金相对于Ti6Al4V合金具有较低的弹性模量以及等轴的β组织,裂纹扩展速率较高。而与β21S合金相比,Ti25V15Cr0.3Si合金的屈服强度和弹性模量高于β21S合金,因此裂纹扩展速率较低。6...     

稀土对真空熔结镍基自熔性合金涂层组织结构的影响

采用真空熔结的方法在45^#钢母材上获得了稀土。NiCrBSi自熔性合金涂层，借助X射线衍射、SEM及EDX研究了涂层截面的微观组织、相结构及涂层与母材界面附近的组织特征，讨论了稀土的加入对涂层组织结构的影响。结果表明：真空熔结NiCrBSi合金涂层为M基固溶体和分布在固溶体上块状、球状和针状的CrB，NiaB，Cr3C3和Cr23C6等第二相组成，涂层与母材为良好的冶金结合。添加稀土元素的NiCrB-SiRE合金涂层消除了针状组织，析出了新的硼化物NiB和硅化物Or65Ni25Si，第二相得到了进一步的球化；RE还阻碍了M，Cr，Si等原子向母材的扩散和Fe原子向涂层的扩散，减轻了Fe原子对涂层的“稀释”作用，保证了涂层的化学组成。     

料浆法制备NiCrW基高温合金Al-Si涂层的微观结构与性能

航空发动机涡轮叶片在使用时需加以涂层防护,以提高基体合金的抗高温氧化性能。本研究采用料浆渗铝的制备工艺,以CaCl₂作为活化剂,在NiCrW基高温合金表面制备Al-Si涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对涂层试样的表面和截面进行分析。结果表明,聚乙烯醇水溶液可作为料浆法制备渗铝/铝硅涂层的有效黏结剂;高温扩散的温度和时间显著影响渗铝涂层的厚度。渗剂成分为5%Si+30%Al(质量分数),制备得到的共渗涂层由外而内依次为富Al层、NiAl层和含Si过渡层三部分,涂层致密无明显缺陷,厚度约为57μm。10%Si+25%Al、15%Si+20%Al与20%Si+15%Al共渗涂层由外而内分为富Al层、富Ni层和含Si过渡层三层。Si元素主要以含Si的沉积相形式存在于含Si过渡层中,少量沉积于外层。而Si的少量添加能明显影响Al、Ni元素的扩散过程,从而减小涂层厚度,并由单一NiAl相向富Al、富Ni的镍铝相转变。