Hf含量对Nb-Si基超高温合金组织的影响

采用真空非自耗电弧熔炼的方法制备了4种名义成分为Nb-22Ti-16Si-3Cr-3Al-x Hf(x=0,2,4,8,at%)的合金,并于1450℃保温50 h进行了均匀化处理,研究Hf含量对Nb-Si基超高温合金电弧熔炼态及热处理后组织的影响。结果表明:不含Hf的合金的组织主要由初生α(Nb,X)5Si3,Nbss枝晶以及2种共晶(即Nbss/α(Nb,X)5Si3和Nbss/γ(Nb,X)5Si3)构成;加入2 at%Hf,促进了初生γ(Nb,X)5Si3的形成并增加了Nbss/γ(Nb,X)5Si3共晶的含量;当Hf含量增加至4 at%和8 at%时,α(Nb,X)5Si3的形成受到完全抑制,合金中的硅化物仅以γ(Nb,X)5Si3的形式存在。经1450℃/50 h热处理后,原电弧熔炼态的Nbss枝晶与典型的共晶组织形貌基本消失,合金的组织均匀分布。对Hf含量为0 at%和2 at%的合金来说,热处理后的相组成没有发生改变,但α(Nb,X)5Si3的含量减少;而对Hf含量为4 at%和8 at%的合金来说,热处理后Cr2Nb Laves相消失,且在后一种合金中还观察到少量棒状的(Nb,X)3Si相。     

Cr含量对Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金组织及抗氧化性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼方法制备了4种不同Cr含量的Nb-22Ti-14Si-xCr-3Al-5Hf-1.5B-0.06Y(x=0,10,14,20,at％)超高温合金.研究了Cr含量对合金的相组成、显微组织和高温抗氧化性能的影响.结果表明:不含Cr合金的组织由初生Nbss枝晶和Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团组成,含Cr的3种合金中,初生相均为(Nb,X)5Si3,并出现了Nbss/Cr2Nb共晶团.随着Cr含量的增加,初生相(Nb,X)5Si3的含量增加,Nbss/Cr2Nb共晶团的含量增加,而Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团的含量却减少,当Cr含量达到20 at％时,组织中未发现Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团.1250℃的氧化实验表明:随着Cr含量的增加,氧化膜组织中Ti04Cr03Nb03O2和(Ti,Cr) NbO4含量增加,而Nb2O5和Ti2Nb10O29的含量却减少,氧化膜与基体结合程度加强,合金的高温抗氧化性能也随之增强.     

合金化元素对Nb-Si基超高温合金微观组织和性能的影响

Ti、B、Al和Cr等元素对Nb-Si基合金组织和性能影响的研究和报道较多,而对Zr、Mo、W和Hf等元素的研究报道较少,这些元素的加入不仅能够优化Nb-Si基合金的微观组织,也能使合金的综合性能明显提升。系统的分析和归纳这些合金元素的加入对Nb-Si基合金组织和性能的影响,对今后Nb-Si基超高温合金的设计和应用有着重大的意义。本文重点关注了Zr、Mo、W和Hf等合金元素对Nb-Si基合金组织、力学性能和高温抗氧化性能的影响。     

合金成分及熔炼工艺对多元铌基超高温合金组织的影响

采用真空自耗电弧熔炼和真空非自耗电弧熔炼2种工艺熔炼了4种不同成分的多元铌基超高温合金,研究了合金成分及熔炼工艺对组织的影响规律.结果表明:4种成分的合金均由初生Nb基固溶体枝晶或初生(Nb,x)5Si3(x代表Ti, Cr和Hf元素)块和板条以及Nbss/(Nb,x)5Si3共晶团组成.随着Si含量的升高,组织中Nbss/(Nb,x)5Si3共晶团的含量增多且初生相也从Nbss枝晶转变为(Nb,x)5Si3块或板条.铌硅化物相为γ-(Nb,x)5Si3及β-(Nb,x)5Si3.大块或板条状硅化物内有微裂纹出现.     

电弧熔炼Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金的组织和室温力学性能

采用真空自耗电弧熔炼法制备了Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金合金锭,测试了其室温力学性能。结果表明:合金锭各位置处的成分除Cr元素外分布比较均匀,Cr元素从锭边缘到中心部分呈现减少的趋势。合金的显微组织主要由初生Nbss,呈片层状或花瓣状的Nbss/(Nb,X)5Si3共晶组织及细小的Nbss/Cr2Nb共晶团组成,但在合金锭顶部中央处还出现了少量的块状(Nb,X)3Si。随着离锭边缘距离的增加,初生Nbss枝晶杆由细变粗,Nbss/(Nb,X)5Si3共晶组织的定向效果逐渐消失,但Nbss/Cr2Nb共晶团体积分数有减小的趋势。经过多元合金化的Nb-Ti-Cr-Si基合金室温的抗拉强度为378.7MPa,室温断裂韧性为13.4MPa·m1/2。室温拉伸和断裂韧性试样的失效模式均为脆性准解理断裂。     

超高温Nb-Si基复合材料研究现状

主要论述了Nb-Si系原位复合材料的研究近况,主要总结通过合金化和制备工艺的改善,以期使室温断裂韧性、高温强度及抗氧化性能获得良好匹配,对进一步提出优化的制备和研究方案奠定了基础。     

Nb-Si基超高温合金及其定向凝固工艺的研究进展

具有低密度和高熔点特性的Nb-Si基超高温合金是下一代航空发动机热端部件的重要候选材料之一.但Nb-Si基超高温合金的低室温断裂韧性限制了其工业化应用,合金化和定向凝固是改善室温断裂韧性的有效方法,本文综述了这2个方面的研究进展.合金化方面重点介绍了合金元素通过位错增韧和相改变增韧实现铌基固溶体(Nbss)相的韧化,通过固溶强化和相变提高硅化物相的高温性能,促进硅化物以近"Y"型生长,改善两相的界面等影响,分析发现Ti、Hf、Zr、B和Mg等元素均可改善室温断裂韧性.定向凝固方面综述了Nb-Si基超高温合金的定向凝固方法及特点,不同定向凝固工艺对Nb-Si基合金的组成相、组织形貌、室温断裂韧性以及高温强度的影响,定向凝固过程的组织演变规律及强化机理,分析发现调控工艺可获得Nbss/Nb5Si3良好单向生长的组织.在保证Nbss/Nb5Si3共晶耦合单向生长的情况下,减小Nbss相的厚度,提升其连续性是提高室温断裂韧性的有效方法.还展望了Nb-Si合金化与定向凝固的未来发展趋势.     

Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金在1250℃下的氧化行为

采用真空非自耗电弧熔炼法制备了Nb-22Ti-14Si-20Cr-3Al-5Hf-1.5B-0.06Y (at％)超高温合金,在1250℃下分别进行1、5、10、20、50和100 h高温氧化试验.采用XRD、SEM及EDS分析了合金氧化膜及其合金基体的相组成、组织形貌和成分.结果表明:氧化膜分为两层,致密的外层和疏松的中间层,外层组织由Ti0.4Cr0.3Nb0.3O2组成,并含有少量TiNb2O7和SiO2,且随着氧化时间的延长,TiNb2O7含量逐渐减少,Ti0.4Cr0.3Nb0.3O2的含量逐渐增多;氧化膜中间层主要由(Ti,Cr)NbO4、Ti2Nb10O29和Nb2O5组成;氧化后合金基体内Cr2Nb和Nbss元素发生互扩散,界面处出现过渡区.     

相平衡分析在Nb-Si基高温合金制备中应用

在相平衡热力学计算的基础上,利用Scheil-Guilliver模型,计算了Nb-Si-Mo三元体系中不同成分合金的凝固途径.同时,根据Nb-Si-M(M=Ti、Mo、W、Al、Cr、B、Hf)三元系富Nb-M边的液相面投影图及相平衡关系,分析了各合金元素对Nb3Si相的稳定能力,以及对Nbss+Nb5Si3双相区的影响.计算结果与对应合金的显微组织分析相一致,表明相平衡分析有利于设计合金成分、模拟凝固过程、控制合金组织,对于Nb-Si基高温合金的设计与制备具有重要的指导意义.     

热处理对定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金组织和显微硬度的影响

对定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金分别进行（1500℃,50h）的均匀化处理以及（1500℃,50h＋1100℃,50h）的均匀化＋时效热处理。结果表明：热处理后合金组织更加均匀,大尺寸初生（Nb,X）5Si3（X代表Ti和Hf元素）块逐渐溶解或破碎,并且定向凝固共晶团中的大部分片状铌基固溶体Nbss以及（Nb,X）5Si3变得短、粗;热处理能够有效消除定向凝固态合金中不同区域Nbss内存在的元素偏析,各元素偏析比在热处理后均趋向于1;热处理后,组织的显微硬度增加,最大值达到了HV1404.57,较定向凝固态合金中共晶组织的显微硬度增加了72.8%。     

TiAl基合金显微组织对高温拉伸力学性能的影响

研究了ＴｉＡｌ基合金不同显微组织试样在９００℃下的拉伸力学性能。试验结果表明，在晶粒尺寸相当的前提下，与双态组织相比，细小层片状组织试样表现出良好的高温综合力学性能。采用光学金相显微镜，ＳＥＭ和ＴＥＭ等检测分析仪器，详细地对试样拉伸前后的显微组织进行了分析研究     

铌硅化物基超高温合金整体定向凝固组织和固/液界面形态演化

采用有坩埚整体定向凝固技术研究了铌硅化物基超高温合金在不同过热温度下的定向凝固组织和固/液界面形态演化.研究结果表明:在抽拉速率均为15μm/s的条件下,当过热温度为1950℃时,定向凝固组织由初生铌基固溶体(Nb_(ss))枝晶和耦合生长的花瓣状(Nb_(ss)+γ-(Nb,X)_5si_3)共晶组成;当过热温度为2000和2050℃时,凝固组织为耦合良好的花瓣状共晶;但随着过热温度进一步提高到2100和2150℃,凝固组织演变为粗大树枝状Nb_(ss)和细小共晶.随着过热温度的提高,固/液界面形态出现树枝状界面→胞状界面→树枝状界面的形貌变化.     

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织演变

采用喷射成形技术制备了高Zn含量的超高强度Al-12．40Zn-2．68Mg-2．40Cu合金(质量分数，％)．对合金进行热挤压，在不同固溶温度和时间下对挤压合金进行固溶处理，并进行力学性能测试．结果表明：随着固溶温度的升高及固溶时间的延长，第二相富Cu颗粒随之相应溶解，再结晶晶粒合并与长大；当固溶温度达到490℃时，富Cu颗粒相基本溶解，合金完全再结晶．合金进行T6热处理后，抗拉强度达到800MPa以上，延伸率为7．5％．     

DIRECTIONALLY SOLIDIFIED MICROSTRUCTURE OF AN ULTRA-HIGH TEMPERATURE Nb-Si-Ti-Hf-Cr-Al ALLOY

The directionally solidified samples of an ultra-high temperature Nb-Si- Ti-Hf-Cr-Al alloy have been prepared with the use of an electron beam floating zone melting (EBFZM)furnace, and their microstructural characteristics have been analyzed. All the primary dendrites of Nb solid solution (Nbss), euteetic colonies of Nbss plus (Nb, Ti)3 Si//(Nb, Ti)5 Si3 and chains of (Nb, Ti)3 Si/(Nb, Ti)5 Si3 plates align along the growth direction of the samples. With increasing of the withdrawing rate, the microstructure is refined, and the amounts of Nbss (Nb, Ti)3 Si/(Nb, Ti)5 Si3 euteetic colonies and (Nb, Ti)3 Si/(Nb, Ti)5 Si3 plates increase. There appear nodes in the (Nb, Ti)3 Si/(Nb, Ti)5 Si3 plates.     

N含量对690合金显微组织和室温力学性能的影响*

相同热处理后4不同N含量Inconel 690合金(Ni-30Cr-10Fe-xN (x=0.001,0.011,0.018,0.030,质量分数,％))晶界M23C6析出形貌和Cr贫化存在明显差异,N在晶界有明显偏聚行为.随着N含量的增加,TiN析出量和退火孪晶增多,TT处理后晶界析出的碳化物细小而离散,晶界Cr贫化...     

微量硫对K4169合金组织与性能的影响

研究微量硫含量对Ｋ４１６９合金的枝晶组织和元素偏析的影响，并测定了不同硫含量合金的室温、６５０℃瞬时拉伸性能以及６５０℃，６２０ＭＰａ条件下持久性能．结果表明，硫偏聚在枝晶间，促进Ｙ相和Ｌａｖｅｓ相形成，明显降低瞬时拉伸性能和持久性能．     

淬火温度对TC16钛合金显微组织及变形行为的影响

采用XRD,SEM和TEM研究了TC16钛合金在700-900℃固溶后淬火的显微组织和相组成,以及淬火温度对拉伸性能的影响.结果表明,在700和750℃淬火,TC16钛合金由初生α相、亚稳β相和微量ω相组成;随着淬火温度的升高,合金出现了β→α″的马氏体相变;从β单相区淬火,合金由α″马氏体组成.拉伸实验表明,拉伸过程...     

铝、铜、镁对铸态锌基合金组织和阻尼性能的影响

研究了铝、铜、镁等合金化元素对铸态锌基合金组织和室温下阻尼性能的影响, 利用悬臂梁法测试了合金的阻尼性能。结果表明, 锌铝二元合金随铝含量增加, 初生α相增多, 共晶体逐渐减少直至消失。镁、铜等合金元素对Ｚｎ２７ ％ Ａｌ 合金α相的大小和分布无大的影响。镁、铜可固溶于基体中, 当其含量较高时, 分别在组织中形成ＭｇＺｎ２ 化合物和ＣｕＺｎ５ 化合物, 分布于晶界。铝含量在６ ％ ～６０ ％ 范围内的锌铝合金在铸态下均具有高的阻尼能力; 铜、镁等合金化元素的加入降低了Ｚｎ２７ ％ Ａｌ合金的阻尼性能。ＺｎＡｌ 系合金的高的阻尼性能是在外部的交变应力作用下, 晶界和相界间的粘滞性滑动以及α相发生局部的微塑性变形, 使振动能量得以消耗而造成的     

轧制温度对铝阳极Al-Mg-Sn-Bi-Ga-In组织和性能的影响

采用透射电镜、扫描电镜、能谱分析、Tafel曲线、计时-电位法（E-T曲线）和析氢测量等现代分析测试方法研究了不同轧制温度的Al-Mg-Sn-Bi-Ga-In铝合金阳极的显微组织变化及其在80℃,添加Na₂SnO₃缓蚀剂的5 mol/L NaOH电解液中的电化学性能和耐腐蚀性能。结果表明：当控制道次变形量为40%时,随着轧制温度的升高,铝合金阳极的显微组织经历了从位错胞状组织、亚晶组织到动态再结晶组织的转变过程。在轧制温度为420℃进行轧制时,合金中Sn和In等活性元素分布均匀,偏析相减少,铝合金阳极电极电位负移至-1.48V（vs•Hg/HgO）左右,析氢腐蚀速率也降为0.1716 mL/(cm₂•min),说明该轧制工艺条件下,铝合金阳极电化学综合性能较好。