基于Ti1100合金的微量元素添加对合金抗氧化性能的影响

本文利用固溶体合金中的‘团簇加连接原子’模型解析了典型高温近α-Ti合金Ti1100的成分,其团簇成分式为[Al-(Ti13.7Zr0.3)](Al0.69Sn0.18Mo0.03Si0.12)。在此基础上,采用相似元素替代原则设计了微量元素Hf、Ta和Nb添加的系列合金成分,即 [Al-(Ti13.7Zr0.15Hf0.15)](Al0.69Sn0.18Si0.1(Mo/Ta/Nb)0.03)。对该系列合金进行950 ℃/1 h固溶+560 ℃/6 h时效处理,然后进行组织结构、硬度、抗高温氧化及电化学腐蚀性能测试。研究结果表明,Zr0.15Hf0.15合金与参比合金具有相同片层β转变组织,而在此基础上Ta和Nb的添加会使合金中产生大量等轴α组织;但组织的改变对系列合金的显微硬度影响不大,介于330-370 HV。650 ℃氧化100 h后系列合金均具有较强的抗氧化能力,氧化增重小于1.0 mg/cm2,而在800 ℃氧化100 h后,添加Hf、Ta、Nb元素的合金氧化增重明显低于Ti1100合金,氧化层厚度为25~27 μm,且氧化层致密,其中[Al-(Ti13.7Zr0.15Hf0.15)](Al0.69Sn0.18Si0.1Ta0.015Nb0.015)合金具有最优的抗高温氧化性能,800 ℃/100 h后的氧化增重仅为2.6 mg/cm2。此外,该系列合金在在3.5 %NaCl溶液中也具有较好的耐蚀性。     

高硬导电Cu-Ni-Si合金成分规律

用团簇加连接原子模型设计了系列用于制作引线框架的Cu-Ni-Si合金。在Cu含量小于95%的浓溶质区,采用单团簇模型[(Ni_(2/3)Si_(1/3))-Cu_(12)]Cu_(1～6)设计合金成分;在Cu含量大于或等于95%的稀溶质区,采用双团簇模型{[(Ni_(2/3)Si_(1/3))-Cu_(12)]Cu3}A+{[Cu-Cu12]Cu3}B设计合金成分。利用XRD、OM、TEM、Vickers硬度计、电导率测量仪等实验获得Cu-Ni-Si合金的成分规律。结果表明,在Cu-Ni-Si合金的成分范围内存在Cu含量为95.0%～95.8%的成分敏感区,此区间内合金同时存在时效析出强化和调幅分解强化,致使Vickers硬度突然增加,导电率降低,两者变化趋势相反,且与成分之间无规律性依赖关系。成分敏感区前后的浓溶质区和稀溶质区的合金中,不存在调幅分解强化,Vickers硬度(H)随Cu含量(CCu)增加而减少,分别满足H=-12.6CCu+1362.7和H=-26.2CCu+2777.3的线性关系;相应的导电率(σ)随CCu的线性增加关系分别为σ=0.2CCu+28.6和σ=5.2CCu-466。     

微量元素添加对Ti1100合金的高温抗氧化及耐蚀性能影响

利用固溶体合金中的"团簇加连接原子"模型解析了典型高温近α-Ti合金Ti1100的成分,其团簇成分式为[Al-(Ti_(13.7)Zr_(0.3)](Al_(0.69)Sn_(0.18)Mo_(0.03)Si_(0.12)。在此基础上,采用相似元素替代原则设计了微量元素Hf、Ta和Nb添加的系列合金成分,即[Al-(Ti_(13.7)Zr_(0.15)Hf_(0.15))](Al_(0.69)Sn_(0.18)Si_(0.1)(Mo/Ta/Nb)_(0.03))。对该系列合金进行950℃,1h固溶+560℃,6h时效处理,然后进行组织结构、硬度、抗高温氧化及电化学腐蚀性能测试。结果表明Zr_(0.15)Hf_(0.15),合金与参比合金具有相同片层β转变组织,而在此基础上Ta和Nb的添加会使合金中产生大量等轴α组织;但组织的改变对系列合金的显微硬度影响不大,介于3300~3700MPa。650℃氧化100 h后系列合金均具有较强的抗氧化能力,氧化增重小于1.0mg/cm~2,而在800℃氧化100h后,添加Hf、Ta、Nb元素的合金氧化增重明显低于Ti1100合金,氧化层厚度为23~27μm,且氧化层致密,其中[Al-(Ti_(13.7)Zr_(0.15)Hf_(0.15))](Al_(0.69)Sn_(0.18)Si_(0.1)Ta_(0.015)Nb_(0.015))合金具有最优的抗高温氧化性能,800℃,100h后的氧化增重仅为2.6mg/cm~2。此外,该系列合金在在3.5%NaCl溶液中也具有较好的耐蚀性。