铌硅化物基超高温合金电弧熔炼态组织和成分分布

采用真空非自耗电弧熔炼后再真空自耗电弧熔炼的方法制备了Nb-Ti-Si-Cr-Al-Hf-Mo-B-Y超高温合金的母合金锭,分析了合金锭不同位置的组织形貌、相组成和成分分布特点.结果表明:母合金锭主要由Nbss, (Nb,X)5Si3和(Nb,X)3Si三相组成.母合金锭组织主要由初生Nbss枝晶,花瓣状Nbss+(Nb,X)5Si3共晶和块状(Nb,X)3Si组成;但在母合金锭底部和顶部的中心部位组织却由分布均匀的Nbss+(Nb,X)5Si3共晶组成,没有出现初生树枝状Nbss和块状(Nb,X)3Si.母合金锭中的成分分布特点为Si由锭边缘向中央逐渐升高,Ti由边缘向中央逐渐递减.     

电弧熔炼WFeB三元合金的微观组织与压缩性能研究

为研发W合金新体系及其相应的制备技术,采用真空非自耗电弧熔炼方法制备了W37.5Fe56.9B11.6和W18.4Fe67.7B13.9两种合金,利用光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜和能谱仪分析了合金内部的相组成、组织形态及元素含量,并对合金的密度及压缩性能进行了测试和分析.研究表明:真空电弧熔炼W37.5Fe56.9B11.6和W18.4Fe67.7B13.9合金的密度分别为13.3和10.7 g/cm3;两种合金组织中分布着大量脆性相;W37.5Fe56.9B11.6合金的压缩屈服强度和最大压缩强度分别为2 240和2 321 MPa,而W18.4Fe67.7B13.9合金的压缩屈服强度和最大压缩强度分别为2 400和2 457 MPa;压缩后两种合金断口呈脆性断裂,断口局部有熔化现象.     

新型Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金的组织优化

新型Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金具有高熔点、低密度和高强度等特点而成为新一代推重比航空发动机热端部件最具潜力的候选材料。主要介绍了成分设计、合金化、热处理和定向凝固对新型Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金组织的优化进展,在此基础上对Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金的组织优化进行了展望。     

Y_2O_3对铌硅化物基超高温合金硅化物渗层组织的影响

采用包埋共渗工艺在铌硅化物基超高温合金表面制备了Si-Y2O3共渗层,共渗温度为1050℃,共渗时间为10h。利用SEM,EDS和XRD等方法分析了渗剂中Y2O3添加量对渗层结构、组织形貌及其成分分布的影响,并与相同包埋渗温度和时间下单独渗Si渗层的组织进行了对比。结果表明:在渗剂中添加不同含量Y2O3后的渗层具有相似的结构,均具有明显分层的结构,由外至内依次为(Nb,X)Si2(X表示Ti,Hf和Cr)层,(Nb,X)5Si3过渡层和富Al扩散区。与单独渗Si渗层相比,渗剂中添加Y2O3没有改变渗层表层的相组成,但抑制了渗层中孔洞的产生,使相同包埋渗温度和时间处理后Si-Y2O3共渗层的组织较单独渗Si渗层的更为致密。EDS能谱分析结果表明,Y在渗层中的分布是不均匀的,在靠近过渡层与基体界面处的Y含量较高,并由内向外逐渐递减。随渗剂中Y2O3含量增加,渗层中的平均Y含量出现先增加后降低的规律。当渗剂中Y2O3的加入量为1%~2%(质量分数)时,Y2O3具有明显的催渗作用。     

Nb基超高温合金的制备技术及定向凝固组织

Nb基超高温合金的制备技术主要包括粉末冶金、真空电弧熔炼和定向凝固等，其中定向凝固可以显著提高该合金的高低温力学性能。Nb基超高温合金的定向凝固组织主要由沿着定向凝固方向生长的初生Nbss枝晶、铌硅化物块或板条以及（Nbss＋铌硅化物）共晶等组成，定向凝固速率和固液界面前沿液相中的温度梯度会显著影响其组织形貌及尺寸。在其定向生长过程中，Nbss、铌硅化物及（Nbss＋铌硅化物）共晶各相之间竞争生长，形成不同的组织形貌及尺寸，但在合适的条件下，共晶两相可以实现平行耦合生长。     

Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金有坩埚整体定向凝固组织的演化

分析了Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金有坩埚整体定向凝固试样不同区域的组织,结果表明未熔区的组织由初生相Nbss、块状的(Nb,X)5Si3和少量的小块状Cr2Nb组成。在过渡区初生相Nbss依附在未熔区的Nbss优先生长,Nbss/(Nb,X)5Si3共晶组织生长比较混乱,在初生相Nbss枝晶间出现了富Ti的Nbss/Cr2Nb共晶团。稳态区组织中Nbss和(Nb,X)5Si3定向排列,实现了整体定向凝固。固/液界面形态为树枝状,在糊状区出现了Nbss/(Nb,X)5Si3、富Ti的Nbss/(Nb,X)5Si3和Nbss/Cr2Nb三种共晶组织,根据组织分析的结果并总结了其凝固路径,测试了不同区域组织的显微硬度,结果表明稳态区的(Nb,X)5Si3的显微硬度最高。     

铌硅化物基超高温合金表面包埋渗Al改性硅化物涂层的组织结构

分别采用两步包埋渗法和包埋共渗法在铌硅化物基合金表面制备了Al改性硅化物抗氧化涂层.两步包埋渗法是先在合金表面包埋渗Si制备(Nb,X)Si2(X表示Ti,Cr和Hf元素)涂层,然后再将渗Si试样于800～1000℃包埋渗Al.结果表明:当渗Al温度达到860℃时渗入(Nb,X)Si2层中的Al可形成(Nb,Ti)3Si5Al2相;当渗Al温度达到900℃时渗入的Al还可穿过(Nb,X)Si2层在渗Si层与基体之间形成(Nb,Ti)(Al,Si)3层.经1150℃/20h Si-Al包埋共渗后在合金表面形成的涂层具有多层复合结构:外层主要由(Nb,Ti)3Si5Al2和(Nb,Ti)(Al,Si)3组成;中间层上部为(Nb,X)Si2,下部为低硅化物(Nb,X)5Si3;内层由基体相(Nb,Ti)Al3和柱状晶(Cr,Al)2(Nb,Ti)组成.     

BT高温肽合金的成分特点及组织研究

采用金相观察和扫描能谱分析的方法,测定了ＢＴ合金的α＋β／β相转变温度和组织中不同区域的成分,结果表明,ＢＴ５６合金的α＋β／β相转变温度为９８０℃,其轧棒经过两相区热处理可获得同组织,同时存在片层状的β转变没有得到充分地均匀化。     

铌硅化物基超高温合金Si-Y2O3共渗涂层的组织及其高温抗氧化性能

采用Si-Y₂O₃包埋共渗工艺在铌硅化物基超高温合金表面制备Y改性的硅化物涂层, 研究其在1250℃的恒温氧化性能. 采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)与X射线衍射(XRD)分析Si-Y₂O₃共渗涂层氧化前后的物相组成和组织变化. 结果表明：涂层具有明显分层的结构, 由外至内依次为(Nb,X)Si₂(X表示Ti, Hf和Cr)外层和(Nb,X)₅Si₃过渡层, 在过渡层与基体之间有不连续分布的细小(Cr,Al)₂(Nb,Ti)块状沉淀. EDS分析表明, 涂层中的Y分布是不均匀的, (Cr,Al)₂(Nb,Ti)相的Y含量为0.94at%左右, 而(Nb,X)Si₂和(Nb,X)₅Si₃相的Y含量为0.46at%～0.57at%. 经1250℃分别氧化5, 10, 20, 50和100h后, Si-Y₂O₃共渗涂层保持其原始的相组成, 并在其表面形成以TiO₂、 SiO₂和Cr₂O₃组成的致密混合氧化膜, 且与基体结合良好.     

热处理对定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金组织及显微硬度的影响

对以2.5μm/s和50μm/s抽拉速率定向凝固的Nb-Ti-Si基超高温合金试样,分别进行了在1250,1350℃和1400℃保温50h的均匀化热处理。结果表明:均匀化热处理后的组织主要由Nbss,β(Nb,X)5Si3及γ(Nb,X)5Si3相组成,在以2.5μm/s抽拉速率定向凝固的试样中还出现了针状Cr2(Nb,Ti)析出相。随均匀化热处理温度的升高,针状析出相的数量增多;经均匀化热处理后定向凝固试样中的大块六边形硅化物的平直边界和尖锐的棱角逐渐圆润;共晶胞中心的细小硅化物逐渐球化,而共晶胞内板条状的硅化物部分碎化,逐渐变成小岛状。热处理后并没有发生β(Nb,X)5Si3向α(Nb,X)5Si3的晶型转变。同定向凝固态相比较,均匀化热处理后合金的显微硬度显著提高,并且随着均匀化热处理温度的升高,合金及各相的显微硬度先升高后降低,在1350℃/50h热处理后显微硬度值最高。     

电子束熔炼Nb-Si系多元合金的组织和性能

采用电子束熔炼对Nb-Ti-Si-Cr-Al-Hf多元合金进行重熔,研究合金锭成分与组织的均匀性以及合金的硬度、室温断裂韧性、高温抗压性能.结果表明:电子束熔炼易导致合金元素的挥发损失,使得合金锭的成分不均匀;高的冷却速度有助于细小、均匀的等轴组织形成,其中硅化物相的显微硬度HV约为1100,是Nb固溶体相的3倍左右;电子束熔炼Nb-Si系多元合金的室温断裂韧性(KQ)约为10.3MPa·m1/2;在1250℃的抗压强度约为426.3MPa,且具有一定的高温塑性.     

液固铸造4343/3003/4343铝合金复合锭的界面组织EI北大核心CSCD

采用液固铸造法制备4343/3003/4343铝合金复合锭,研究了复合锭的界面组织、元素分布和界面结合强度,分析了复合锭的界面结合机理。结果表明：在725-750℃浇注4343铝合金,复合锭的界面冶金结合良好,复合界面清晰平直。复合界面由Al-Si固溶体层和Si,Mn元素扩散层构成,Al-Si固溶体层厚薄均匀,Mn,Si元素的扩散距离分别为10μm和32μm,复合界面的结合强度高于3003铝合金的抗拉强度。液固铸造4343/3003/4343铝合金复合锭的界面复合机理为：4343铝合金熔体首先在3003铝合金锭表面急冷形成Al-Si固溶体,Al-Si固溶体中的Si和3003铝合金中的Mn相互扩散,形成牢固冶金结合的复合锭。     

电子束熔炼Inconel 740合金不同热处理状态下的组织演变与显微硬度

利用电子束熔炼技术制备Inconel 740合金,研究热处理状态下合金的组织演变过程与显微硬度的分布情况,分析热处理过程中合金相析出规律与相分布特点。结果表明:合金宏观组织良好,夹杂物含量较少,晶粒尺寸在2mm左右。标准热处理后的组织主要为奥氏体,并有大量孪晶,晶界上碳化物M23C6呈连续分布,同时也有G相和η相析出。晶内析出大量球形、尺寸大小约为30nm的强化相γ′。电子束熔炼制备的Inconel 740合金在标准热处理状态下的显微硬度明显高于传统方法制备的同种合金,约高120HV0.1。     

电弧喷涂制备铝基涂层的组织与性能研究

采用铝基粉芯丝材和电弧喷涂技术制备了铝基涂层,并研究了涂层的显微组织和抗氧化、耐腐蚀等性能.铝基原始涂层主要物相有AlFe,AlFe3,Al2O3,AlFe0.25 Ni0.77和AlNi等;经过800℃×1h热处理之后涂层中生成了高铝含量的新相Al3Ni4,Al86Fe14,Al5FeNi,提高了涂层的硬度.铝基涂层的抗氧化、耐腐蚀性能明显地优于相应的铁基涂层;其中Al-Fe-Ni-B铝基涂层抗氧化性能优良,接近于45CT;Al-Ni-Cr铝基涂层的耐腐蚀性能可与45CT相媲美.     

Segregation Behaviour and Microstructure of Alloy 718VADER Ingot

The segregation behaviour and miclostructure of an alloy 718 VADER ingot in comparison with a VAR ingot were studied. The results show that one serious problem of the alloy 718 VADER ingot is dealing with radial chemistry gradients (especially macro-segregation in Nb). The main factor of Nb gradient forming is the flow of Nb rich fluid through passages among the cellular structures driven by centrifugal force from the rotating mold, Detailed structure and micro-segregation studies on ingots impress us that the VADER process does not show the advantage on the improvement of micro-segregation especially in Nb. The cellular structure produced by the VADER process is no more effective in reducjng Nb micro-segregation during homogenization treatment than the dendritic structure by the VAR process. Experimental results lead us to believe that the VADER process is unsuitable to manufacture alloy 718.     

球墨铸铁表面电弧增材制造Fe‒Cr合金结合区组织和性能

目的 在球墨铸铁基体上电弧增材制造Fe-Cr合金,研究结合区组织和性能,以期获得具有良好冶金结合、满足冲裁模具性能要求的双金属构件。方法 采用GMAW工艺增材制造,用金相显微镜和扫描电子显微镜表征结合区的显微组织,并分析其形成机制。结果 Fe-Cr合金与球墨铸铁结合区无明显裂纹和气孔,其凝固组织为柱状晶和等轴晶,冷却后转变为马氏体和残余奥氏体,但其分布不均匀,在界面处有一富奥氏体层。结合区内球墨铸铁受热影响发生奥氏体化和部分熔化,熔化发生在临近结合界面的石墨球周围,其冷却后形成一层马氏体和一层莱氏体的双层壳型组织结构,未熔化部位的组织为马氏体和铁素体,珠光体球墨铸铁比铁素体球墨铸铁形成的马氏体多。结合区内硬度分布不均匀,球墨铸铁的硬度从基材到结合界面逐渐升高,最高达630HV,Fe-Cr合金平均硬度为510HV。结论 电弧增材制造Fe-Cr合金与球墨铸铁基体冶金结合良好,Fe-Cr合金组织为马氏体和残余奥氏体,有较高的硬度,能满足冲裁模具的性能要求。