机械合金化氧化物弥散强化Fe-Cr-Al合金再结晶特性的研究

一、前言现代燃气透平发动机所用的高温材料主要为 Ni 基合金。但是 Fe-Cr-Al 合金由于它具有许多潜在的优点,包括较高的熔点,低的材料成本,良好的抗氧化抗腐蚀性能和低的密度,引起人们的重视。关键在于能否在不牺牲上述优点的前提下,提高高温强度。氧化物弥散强化是改善合金高温强度的一种有效方法。Benjamin 首次成功地用机械合金化方法制造弥散强化高温合金。此后,发展了一系列新型的氧化物弥散强化高温合金 MA753、MA754、MA956、MA6000E等。其中 MA956为国际镍公司发展的性能优良的机械合金化弥散强化 Fe-Cr-Al高温合金。福尔茂研究所先前的研究工作     

氧化物弥散强化的钼

美国CSM工业公司可提供高温性能优良的氧化物弥散强化(ODS)的钼材,包括薄板、厚板、圆棒和方棒。氧化物弥散强化的钼,大约含有2Vol%La2O3细粒分布在显微组织中。这些氧化镧颗粒稳定了材料的晶粒结构,提高了抗再结晶能力,高温强度高于钼或TZM合金。当这种材料确实发生再结晶时,氧化镧颗粒就促使其生成特别能抗蠕变的细长、联锁晶粒结构。CSM工业公司所用的弥散氧化物颗粒的方法是材料获得优良性能的关键,它不同于这种材料的其它生产者所采用的技术。抗再结晶能力是很重要的,因为它使材料在使用过程中保持高的强度,最终的结果是…     

稀土氧化物强化高铝锌基合金的研究

研究了稀土氧化物对高铝锌基合金的力学性能和高温强度的影响，并利用扫描电镜观察了辞铝合金的显微组织及断口形貌。结果表明，稀土氧化物弥散分布于合金基体中，使晶粒细化，有效地阻碍了基体变形，强度、硬度分别提高33％和45％，高温强度也有所改善。     

氧化物强化PtRh合金的研究进展

氧化物强化PtRh合金具有比纯铂更高的高温强度和高温持久强度,广泛应用在玻纤漏板、光学玻璃生产用坩埚等领域,并且是玻纤漏板材料发展的主要方向。简要介绍了测试铂基材料蠕变性能和润湿行为的主要设备,主要介绍高温力学性能和焊接性能更优异的氧化物强化PtRh合金Pt-10%Rh DPH-A,并且总结了一些铂基材料研究中的第一性原理计算和器件模拟,指出了铂基材料研究的新方向。     

高温湿空气中FeCrAl-ODS包壳材料氧化层的显微组织

为了提高核燃料包壳材料的抗高温氧化性能,采用粉末冶金技术制备 FeCrAl 基氧化物弥散强化合金(FeCrAl-ODS), 在高达 1 100 ℃和 1 200 ℃的高温湿空气中氧化不同时间,采用 SEM、XRD、EDS 和 TEM 等多种分析技术对 FeCrAl-ODS 合金氧化试样进行显微组织定性和定量分析。FeCrAl-ODS 合金在 1 200 ℃的增重比在 1 100 ℃的快,但是氧化动力学曲线的增长趋势是一致的,最初几小时氧化增重都很快,然后随着保护性氧化物的形成而减慢。由于氧势梯度的存在,氧化层表面有富 Al-Y-Ti-Zr-O 的析出物,随着氧化时间的延长,析出物相更加明显,致密规则的氧化层很好地黏附在合金材料上。FeCrAl-ODS 合金在高达 1 100 ℃和 1 200 ℃的高温湿空气中,合金表面形成致密规则的氧化层提高了合金的抗高温氧化性能,能够有效提高核燃料元件的寿命和安全可靠性。通过研究高温湿空气中 FeCrAl-ODS 包壳材料氧化层的显微组织,可对该合金的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。     

稀土氧化物对高铝锌基合金力学性能的影响

采用颗粒增强法提高高铝锌基合金的性能,研究了稀土氧化物对高铝锌基合金的室温及高温力学性能的影响,并利用扫描电镜观察了锌铝合金的显微组织及断口形貌。结果表明,稀土氧化物对合金起到弥散强化作用,强度提高33%,硬度提高30%,高温强度有所改善,伸长率降低。     

微量稀土提高铂的高温持久强度的机理

铂中加入双稀土元素后,其高温持久强度及蠕变断裂激活能得到很大提高。1300℃时合金的持久强度断裂时间是纯铂的23～360倍。研究表明,PtYLu合金熔炼过程中形成PtY(Lu)化合物;高温内氧化作用下形成Y_2O_3和Lu_2O_3氧化物;高温长时间作用下形成Pt_2Y(Lu)化合物。大部份稀土富集在晶界上。本文对微号双稀土无素提高Pt高温持久强度的机理讲行了探讨。     

镍基高温合金的研究现状与发展前景

航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室等关键的高温部件都会使用镍基高温合金。它不但有良好的高温抗氧化和抗腐蚀能力,而且有较高的高温强度、蠕变强度和持久强度,以及良好的抗疲劳性能。文章综述了镍基高温合金的研究进展,主要介绍了合金体系、强化方式、主要制备工艺、应用领域,以及合金中的夹杂物及净化的情况,并介绍了镍基高温合金的发展趋势做了展望前景。镍基高温合金应向低制作成本、高强度、抗热腐蚀性、小密度的方向发展:保持组织稳定性,提高材料高温强度;发展耐热腐蚀性能优越的单晶合金;开发密度尽量小的单晶高温合金;降低成本,减少昂贵的金属元素添加量。     

Nb-Si基高温合金定向凝固制备技术的研究进展

Nb-Si基高温合金是一种具有高熔点、较低的密度以及良好的高温蠕变强度的高温结构材料,定向凝固技术可以有效改善该合金的综合力学性能。针对Nb-Si基高温合金的定向凝固技术主要有晶体提拉法、区域熔化法、整体定向凝固法等,本文综述了近年来国内外Nb-Si基高温合金的定向凝固制备技术的研究进展,并对定向凝固技术的未来发展进行了展望。     

电池用材料

高温固体氧化物燃料电池用的高性能耐热合金德国蒂森克虏伯VDM公司与Jalich研究中心共同开发成功一种适合在高温固体氧化物燃料电池上使用的高性能材料“Crofer22H”合金,它含有20％-24％的Cr,另外还含有W、Nb、Ti和La。具有优越的耐900~C高温腐蚀性,其氧化物层导电性良好,在使用温度下力学强度高,并且还具有很好的加工性能。     

注射成形高比重合金的性能与显微组织

含钨量较高的ＷＮｉＦｅ高比重合金具有高的密度、强度等优异性能,适合用作动能穿甲弹以及防辐射屏蔽材料;而粉末注射成形技术（ＰＩＭ）在生产小而形状复杂与性能良好的零件方面具有很大的潜在优势。研究了９５Ｗ３．５Ｎｉ１．５Ｆｅ高比重合金的注射成形工艺,讨论了其烧结工艺与性能的关系,并与采用传统粉末冶金（ＰＩＭ）法制造的合金性能与显微组织进行了比较。结果表明,采用注射成形所生产的合金,性能更高,硬度分布和显微组织结构更均匀。     

冶炼工艺对0Cr15Ni25WMoTi2NbAl合金力学性能的影响

研究了真空感应 电渣和非真空感应 电渣两种工艺冶炼的0Cr1 5Ni2 5WMoTi2NbAl合金的杂质元素含量、组织与性能。因真空感应冶炼过程中晶界偏聚元素Pb得到了有效挥发 ,减轻了晶界的弱化效应 ,因而该合金中高温塑性、持久强度均不同程度提高。随着中温形变速率的降低 (拉伸、大应力持久、小应力持久 ) ,两工艺合金的晶界弱化效应加剧。未发现两者的基本组织以及晶界沉淀相的种类、数量、形貌和分布有明显差异。     

FORMATION OF PRECIPITATED AUSTENITE IN 9%Ni STEEL AND ITS PERFORMANCE AT CRYOGENIC TEMPERATURE

The formation of precipitated austenite in 9% Ni steel exposed at the temperature of α+γ re-gion and its influence on impact tonghness at cryogenic temperature have been studied.Austenite-rich and ferrite-rich bands are formed during soaking because of the re-distribu-tion of elements of C,N and Ni.The former phase is enriched of Ni,Mn,C and N,while thelatter one is relatively pure.Part of the austenite formed at intermediate temperatures trans-forms into martensite when the steel is cooled down to room temperature.The complex struc-ture which consists of fine martensite and austenite exhibits a moderate strength and highenough cryogenic toughness.The austenite enriched of C,N and Ni is still stable at thecryogenic temperature.The tearing ridges on the impact fracture surface is densely occupiedby the precipitated austenite,elongated along the tearing direction.One of the importantcause of the excellent eryogenic properties is that the precipitated austenite absorbs theimpurities and thus purifies the matrix of the steel.     

不同回火温度下Nb、Ti对785 MPa级特厚齿条钢板组织性能的影响

针对特厚齿条用钢板的开发,通过微合金化设计、控制轧制、调质热处理等工艺,制备了两种不同成分的785 MPa级别高强韧特厚齿条钢,研究了不同回火温度下Nb、Ti对钢板微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,试验钢板屈服强度、抗拉强度、硬度逐渐降低。NbTi钢板回火脆性区间为300~500 ℃,3Ni钢板回火脆性区间为200~550 ℃。Nb、Ti微合金化可显著细化奥氏体晶粒,增加了大角度晶界的比例和密度,从而提高了钢板的强度和冲击韧性。NbTi钢板在650 ℃回火时获得最优强韧性匹配,其屈服强度和-60 ℃冲击功分别为805 MPa和200 J;3Ni钢板在600 ℃回火时获得最优强韧性匹配,其屈服强度和-60 ℃冲击功分别为881 MPa和140 J。     

Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢显微组织和力学性能的影响

使用直读光谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪和力学试验设备,研究了Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量、硬度、室温抗拉强度和室温冲击性能的影响。结果表明,随着Ni含量从1.346%增加至1.618%,40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量无明显变化,但α-Fe的晶格畸变增大;在不同回火温度下,试验钢的硬度均提高5~10 HV;450 ℃回火的高Ni含量钢的抗拉强度比低Ni含量钢高78 MPa,抗拉强度的提高幅度则随着回火温度的升高而减小;然而在残留奥氏体含量几乎不变的条件下,Ni含量增加反而会使450、500 ℃回火后钢的冲击吸收能量降低约50%。     

Degradation of strength properties and its fracture behaviour of TiB2-TiC-based composite ceramic cutting tool materials at the high temperature

Strength retention is important for tool materials at high temperature because cutting temperature in machining is ranged from room temperature to 1000 °C. A study examining the strength properties and fracture behaviour of TiB₂-TiC-based composite ceramic cutting tool materials is presented at different temperatures. MoSi₂ and SiC additives are considered to investigate their effects on the density, microstructure, strength and failure mechanism of composites. It is found that the addition of SiC contributed more to the high-temperature strength of composites than MoSi₂, but it did not improve the room-temperature strength, despite grain refinement. The TBAVS8 composite has a flexural strength of 800 MPa at room temperature and can retain 75% at 900 °C. At room temperature, the fracture behaviour of composites was dominated by the strong bonding of the Ni binder phase. At high temperatures, the softer Ni binder phase was pinned, and its sliding was inhibited by SiC particles, which decelerated the strength degradation.     

Al-Si-Cu-Ni低熔点钎料中合金元素含量对接头强度的影响

以Cu,Ni作为主要的添加元素，通过正交试验的方法研究了合金元素Cu,Ni,Si对接头剪切强度的影响。同时，利用扫描电镜对各钎料的显微组织进行了分析。研究结果表明，对剪切强度的影响程度由Si,Ni到Cu依次减弱。且随着合金元素Si,Ni,Cu含量的增大。其接头剪切强度先增大后降低。     

SnCu钎料合金镀层钎焊连接机理及界面反应

通过在LD31铝合金表面电刷镀Ni,Cu后再沉积SnCu钎料合金镀层的钎焊实验,研究了钎料镀层的连接机理及界面反应,改进了可降低Ni层应力的电刷镀镀Ni液的配方,开发出适合镀层钎焊的SnCu钎料合金镀液,钎焊时钎料润湿为附着润湿,研究了在300℃钎焊时焊缝界面金属间化合物的生长规律,结果表明：焊缝中Cu-SnCu界面处生成了球状和棒状的Cu6Sn5金属间化合物;拉伸时焊缝主要沿着SnCu金属间化合物和富Sn相之间的界面断裂。     

Reaction synthesis of Ni/Ni3Al multilayer composites using Ni and Al foils: High-temperature tensile properties and deformation behaviour

The effects of temperature on the tensile properties and deformation behaviour of Ni/Ni₃Al multilayer composites have been systematically investigated. With increasing tensile test temperature from room temperature to 600 °C, the ultimate tensile strength decreased. The ‘abnormal’ strengthening of Ni₃Al gave rise to a reduction in the capability for cooperative deformation between the Ni and the Ni₃Al layers at elevated temperatures. As a result, the ultimate tensile strength of the multilayer composites decreased at elevated temperatures. A mixture of transgranular cleavage and intergranular failure at relatively low temperatures, and an intergranular failure at elevated temperatures were observed in the fracture surfaces of the Ni₃Al layers in the multilayer composites. The splitting of the coarse precipitates along the {0 0 1} planes at 800 °C resulted from the differences in solubility of Al in Ni between room temperature and 800 °C.