粉末冶金TiAl基合金显微组织及力学性能的研究

采用粉末冶金方法制备多种成分的ＴｉＡｌ基合金,并研究其显微组织及室温、高温力学性能,结果表明,采用粉末冶金方法能制备成分均匀、显微组织细小的Ｔｉ－Ａｌ－Ｃｒ－Ｎｂ系列合金。添加合金元素对粉末冶金ＴｉＡｌ基合金的显微组织具有显著影响。粉末冶金ＴｉＡｌ基合金的力学性能与其显微组织有密切的关系,显微组织越细小,其室温强度及延性越高,但在高温下,其屈服强度随晶粒尺寸增加而增加。所制备出的Ｔｉ－４７Ａｌ－３     

CrCoNiMn多元固溶强化铁基合金的组织与力学性能

研究了Fe_(100-x)(CoCrNiMn)_x合金的微观组织,相结构,断口形貌和力学性能。结果表明,随合金中固溶元素CoCrNiMn含量的降低,金相组织为枝晶和枝晶间,但树枝晶上分布的板条状结构增多。合金的相结构均为BCC相结构。此外,合金的力学性能出现先下降后升高的变化规律,具有良好伸长率的试样断口为典型的韧窝状,且韧窝数量多,尺寸小,衬度深。     

ZGM2合金高温力学性能及显微组织研究

研究了不同状态下镍基ZGM2高温合金的力学性能和组织结构。结果表明,ZGM2合金在800℃以下具有较好的强度、塑性及较长的持久寿命,在750℃、295MPa应力下,持久寿命长达680h。热处理过的ZGM2合金,由于扩散造成枝晶缠结松脱以及长大造成枝干与二次枝晶平行排列,因而导致高温塑性下降。     

Mg含量对Al-20Si合金显微组织及力学性能的影响

通过光学显微镜、力学万能试验机、X射线衍射仪和扫描电镜分析了Mg含量对Al-20Si铝合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:合金中主要有α-Al、共晶硅、初生硅和Mg2Si等相存在,随着Mg含量的增加初生硅数量逐渐减少,并且变得细小;抗拉强度逐渐增加,而伸长率呈先下降后上升的趋势,硬度与伸长率的变化趋势相反.     

热处理对TB9合金力学性能及显微组织的影响

TB9合金属于亚稳型β钛合金,热处理强化效果明显,抗腐蚀性强、本文研究了固溶处理、固溶+时效处理对TB9合金力学性能和显微组织的影响,结果表明：经过800℃-900℃固溶处理后,TB9合金强度随固溶温度提高逐渐下降,塑性变化不明显;超过820℃固溶处理时,β晶粒尺寸迅速长大; 800℃-900℃固溶处理后对时效态TB9合金强度影响不明显;塑性随固溶温度上升明显下降,延伸率从15%降低到10%,面缩率从37.5%下降到20%以下;经过820℃/30min、WQ+520℃/8h、AC固溶时效处理后α相充分析出,合金性能稳定。     

真空烧结温度对Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金显微组织及力学性能的影响

为获得细晶TiAl合金及有效减少传统铸造带来的内部缺陷,采用真空热压烧结工艺制备了Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金,研究了烧结温度对TiAl合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:Ti、Al元素粉末反应合成后,经XRD检测,3种烧结温度(1150、1240、1300℃)烧结后的合金主要由γ-TiAl和α_2-Ti_3Al_2种基体相组成,随着烧结温度的增加,γ相含量增加,α_2相则减少;结合SEM观察发现,改变烧结温度可获得TiAl合金不同典型组织,其中1150℃烧结合金为近γ组织、1240℃烧结为双态组织、1300℃烧结为近片层组织,烧结温度的升高使得合金组织愈发均匀;配合EDS分析,烧结温度的升高有助于Nb元素在基体相中的扩散,同时合金密度随烧结温度的升高逐步增大,当烧结温度升至1300℃,合金的密度达到4.419g/cm~3;通过力学性能检测,在1240℃烧结制备的TiAl合金组织为细小的双态组织,显示出较好的综合力学性能,其显微硬度为5270 MPa,在高温压缩时展示出良好的抗压强度。     

95W-5(Ni/Fe/Co)合金的低温显微组织和力学性能

分析了95W-5(Ni/Fe/Co)合金的粉末冶金工艺特点及低温显微组织与力学性能,给出了力学性能与温度的关系曲线.通过对合金拉伸试样断口的扫描电镜分析,揭示了该合金低温力学性能与组织变化的微观本质.结果表明:95W-5(Ni/Fe/Co)合金室温下具有较高的强度及一定的塑性;该合金低温脆化的主要原因是由于屈服强度随温度的降低而增加,钨颗粒过早解理及粘结相变形极小引起的;95W-5(Ni/Fe/Co)合金的冷脆性转变温度在-50℃左右,此时脆性断裂以钨颗粒的自身解理为主.     

新型Mg-Li-Al-Mn合金显微组织和力学性能

研究了微量元素Mn对Mg-9Li-1Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,添加一定量的Mn(0.2wt%～0.5wt%)可以使a相球化和细化.室温拉伸测试结果表明,添加一定量的Mn可以显著提高合金的强度和伸长率,随着Mn含量的增加,板材强度和伸长率有所下降,其中含0.5wt%Mn的合金强度最高,抗拉强度和屈服强度分别提高了31.3%和22.4%.这是由于Mn在a相周围的富集使其细化和球化,进而提高合金强度;通过SEM和XRD分析可知,随着Mn含量的增加,大量颗粒状的化合物MgMn2O4和Li0.5MnO2生成,降低了合金的强度和伸长率.     

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD衍射和拉伸试验等方法,研究了Mg-4Al-2Si(s42)镁合金的铸态组织和高温力学性能.结果表明,铸态合金主要由a-Mg基体、β-Mg17Al12相和Mg2Si相组成.其中,离异共晶β-Mg17Al12相呈网状分布于晶界上,初生Mg2Si相呈多边形块状随机分布于基体组织中,共晶Mg2Si相呈粗大的汉字状沿晶界或穿晶分布;150℃高温短时拉伸,合金的抗拉强度为97MPa,屈服强度为58MPa,伸长率为18%,拉伸断裂形式为准解理脆性断裂.     

耐热Mg-Zn-Si-Ca合金的显微组织和力学性能

开发了一种新型的Mg Zn Si Ca合金 ,研究了新合金的组织与力学性能之间的关系。研究结果表明 ,Mg 6Zn 1Si合金有较好的综合力学性能。但是由于合金中的主要强化相Mg2 Si呈粗大的汉字状 ,分布于晶界周围 ,在受到应力作用时 ,这种汉字状相与基体的界面处容易产生微裂纹 ,降低合金的抗拉强度、塑性等力学性能。在Mg 6Zn 1Si合金中加入微量Ca后 ,合金的组织得到明显细化 ,并使Mg2 Si强化相形貌由粗大的汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。由于显微组织的改善 ,使得Mg 6Zn 1Si合金的室温和高温力学性能均有一定的提高     

轧制和退火态的Mg-Y-Zr-xNd合金的组织和力学性能

通过光学显微组织(OM),扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),电子背散射衍射(EBSD)和拉伸试验研究了不同热处理条件下Mg-5Y-0.6Zr-xNd (x = 0, 0.5和1wt.％) 合金的组织和力学性能。结果表明,随着Nd含量的增加,第二相Mg24Y5和Mg14Nd2Y (β)在基体中的含量增加。添加少量Nd可以降低α-Mg的堆垛层错能,促进热轧过程中的动态再结晶。随着Nd含量的增加,静态再结晶的体积分数明显增加。退火处理后Mg-5Y-0.6Zr-0Nd合金的平均晶粒尺寸可细化至3.73μm。轧制合金的抗拉强度随着Nd的增加而增加,而伸长率则表现出相反的变化趋势。含有1.01wt.％Nd的轧制合金具有优良的机械性能,其拉伸强度,屈服强度和伸长率分别为336MPa,278MPa和16.3％。在微观结构观察的基础上,讨论了力学性能的变化。     

水冷铜模中Ni-(50-x)Al-xSc合金凝固组织及性能

用真空电弧炉在水冷铜模亚快速凝固条件下制备Ni-(50-x)Al-xSc(at%)合金,用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察合金组织,用X射线衍射(XRD)和能谱(EDS)分析合金的相组成,结合差式扫描量热法(DSC)分析合金凝固过程,用维氏显微硬度计和纳米压痕仪分别测定合金的硬度和弹性模量,采用两相系统简化模型估算合金整体弹性模量。结果表明,Ni-50Al、Ni-45Al-5Sc、Ni-40Al-10Sc和Ni-35Al-15Sc合金的亚快速凝固组织分别为NiAl、NiAl+AlNi₂Sc、NiAl+AlNi₂Sc和NiAl+AlNi₂Sc+(AlNi₂Sc+Ni-16.93Al-21.53Sc)。合金中各相析出的先后顺序为NiAl、AlNi₂Sc和(AlNi₂Sc+Ni-16.93Al-21.53Sc)。AlNi₂Sc生长的Jackson因子α = 0.2,凝固界面是粗糙界面。Sc使初生NiAl相的硬度提升,AlNi₂Sc相的硬度大于NiAl相的硬度。Sc使初生NiAl相弹性模量减小,Ni-(50-x)Al-xSc合金的整体弹性模量与NiAl金属间化合物相比有减小。     

Al—Mg—Si—Mn—Cr合金的显微组织与拉伸性能

研究了微量Mn和Cr对Al-Mg-Si合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：在AL-Mg-Si合金中同时添加微量Mn和Cr,可形成含Mn、Cr的弥散 出相,阻止合金的再结晶,使合金挤压后纤维状组织;均匀化处理可使Mg2Si溶及针状β－AlFeSi相转化为粒状α－AlFeSi相;同时有利于细小时效析出相的析出,从而提高合金的强度。     

微量Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能及微观组织的影响

采用经高能球磨的超细93W-4.9Ni-2.1Fe预合金粉末，并添加少量的Re，经压制，烧结制取试样。研究Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能和微观组织的影响。用机械式拉力试验机测量试样拉伸强度，用扫描电镜观察试样拉伸断1：3的形貌，用金相显微镜对试样显微组织进行测试分析。结果表明：当添加0％-0．8％Re（质量分数，下同）时，随着Re添加量的增加，合金的相对密度稳定在99．43％～99．49％，烧结样品延伸率从不加Re时的26．47％降至0．8％Re时的14．71％，合金的抗拉强度由不加Re时的1025MPa增加到0．8％Re时的1142MPa，合金拉伸断口收缩率由不加Re时的20．45％降至0．8％Re时的10．91％；随着Re含量的增加，合金中W晶粒的穿晶解理断裂的比例增加，而粘结相延性断裂的比例减少；随着Re含量的增加，合金中W晶粒尺寸明显减小，由不加Re时的40μm-45μm减小到添加0．8％Re时的20μm-25μm。     

钛合金显微组织与性能定量关系的模型

提出利用软计算方法定量分析钛合金显微组织与性能的关系。在实现钛合金显微组织的定量分析和参数化表征的基础上,探讨以钛合金显微组织特征参数为输入变量、以性能为预测输出变量的组织与性能定量关系模型的构建方法。依据长期实践中得到的组织影响性能的定性规律及热加工工艺对组织特征的影响程度,提出定量关系模型显微组织信息预处理过程中组织特征参数评价取舍原则。运用人工神经网络建立Ti-17合金组织与室温拉伸力学性能的定量关系模型,研究建模的具体方法。该模型对各项性能指标具有较高的预测精度,说明提出的建模思想合理和模型构建方法可行     

过滤对高杂质含量的Al-12％Si合金组织和性能的影响

采用过滤器对电热法生产Al-30％Si粗合金配制的Al-12％Si合金进行了过滤除杂,研究了过滤对其微观组织及力学性能的影响.结果表明:该合金经过滤后能除去大部分Fe、Ca等杂质,使Fe相呈现出小块状或多面体状,球化趋势明显,消除了细长线状的Ca相,合金的力学性能得到明显改善,其抗拉强度已经接近纯Al配制合金.     

Mg含量对Al-Cu-Mg-Ag合金组织与力学性能的影响

通过室温拉伸、疲劳裂纹扩展速率测试及透射电镜等实验手段,研究Mg含量对Al-Cu-Mg-Ag合金时效析出过程与力学性能的影响。结果表明:随着Mg含量的增加,合金的时效响应速率加快,而强度则先上升后下降,当Cu/Mg比为6时,合金强度最高;Mg含量的提高为主要析出相?相提供了更多的形核位置,使得合金基体中的析出相细小弥散,分布均匀;Cu/Mg比接近4的合金经165℃时效30min处理后,晶内析出大量的Cu-Mg原子团簇,疲劳性能最佳。     

医用稀土镁合金微观组织特征及力学行为研究进展

近年来,镁合金作为生物医用金属材料受到了广泛关注,但其较差的力学强度极易导致植入物在服役周期内崩塌断裂,严重危及患者生命安全。稀土微复合金化作为当下提高可降解镁合金力学性能的有效措施,在消除镁合金杂质元素、净化熔体的同时,还可以起到促进动态再结晶、形成长周期堆垛有序相等作用。因此,本文从稀土镁合金微观结构转变及其与力学性能的基本关联出发,综述了近年来医用稀土镁合金组织特征及力学性能的研究进展,深入发掘了稀土元素、第二相及镁合金力学性能之间的本质关联,详细阐述了连续动态再结晶对稀土镁合金的强韧化机理,全面叙述了稀土元素诱导长周期堆垛有序结构对镁合金力学性能的影响规律。最后,本文对医用稀土镁合金未来的发展方向进行了展望。     

Effect of Y Addition on Microstructure and Mechanical Properties of TiAl-based Alloys Prepared by SPS

采用双步机械球磨和放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备 Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta(at%)和 Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta-0.225Y(at%)2 种 TiAl 基合金(简称 TA 合金和 TAY 合金),并研究稀土元素 Y 对 TiAl 基合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,通过双步机械球磨后的粉末形状比较规则,颗粒尺寸范围在 20~40 μm之间。经过 SPS 烧结的 TiAl 基合金块体主要由 TiAl相和 Ti3Al 相组成,还有少量的 Ti2Al 相和 TiB2相。SPS 烧结的 TA 合金块体试样等轴晶粒的尺寸在 100~400 nm 之间,合金的室温压缩强度为 2614 MPa,压缩率为 20.57%;而对于加入了稀土元素 Y 的 TAY 合金而言,等轴晶粒尺寸明显减小,合金的室温压缩强度为 2677 MPa,压缩率为 22.91%,跟 TA 合金相比力学性能有所改善。显微硬度的测试结果表明,SPS 烧结的 TA 合金的显微硬度要明显高于 TAY 合金。通过对压缩断口进行观察发现,SPS 烧结的 2 种 TiAl 基合金均为沿晶断裂。     

牙科用Ti-Mo合金的研制及组织性能特点

对不同Mo含量（5％、10％、15％和20％，质量分数）的二元Ti-Mo合金的显微组织和机械性能进行了研究。结果表明：当Mo含量为5％时，合金由单一的等轴α相组成；Mo含量为10％时，等轴α晶粒内部有针状析出物；当Mo含量为15％、20％时，合金由单一的等轴声β组成。Mo含量为10％，合金的综合性能最好：硬度为4510MPa，压缩强度为1636MPa，压缩率为22．5％，弹性模量为29．8GPa。Mo含量的增加有利于合金组织的细化，塑性的提高。Ti-Mo合金是一种有发展前景的口腔修复用钛合金。