电弧熔炼Nb-Ti-Si合金的组织和室温力学性能

采用真空自耗电弧熔炼技术制备了Nb-Ti-Si-Cr-Hf-Al-B-Y超高温合金,并测定了其室温断裂韧度及拉伸性能。采用XRD,SEM,EDS等方法对母合金锭不同部位的相组成、微观组织、成分分布以及试样的断口形貌进行了分析。结果表明,母合金锭不同部位的组织均由初生(Nb,X)5Si3(X代表Ti、Hf和Cr元素)以及Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成。初生(Nb,X)5Si3以横截面为规则的多边形块状不连续分布在基体上,而Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团则呈典型的层片状或花瓣状形貌。母合金锭的成分分布特点为Si含量由锭边缘向中央呈增加的趋势,Nb、Ti含量则由锭边缘向中央呈减少的趋势;Cr、Al倾向于固溶在Nbss中,而Hf则倾向于固溶在(Nb,X)5Si3中。经过多元合金化的Nb-Ti-Si基合金的室温断裂韧度为10.72MPa·m1/2,抗拉强度为297.12MPa,室温断裂韧度及拉伸试样的失效模式均为脆性准解理断裂。     

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.     

定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金的组织与室温条件断裂韧性

采用真空自耗电弧熔炼法制备了Nb-Ti-Si基超高温合金的母合金锭,在2050℃的熔体温度下实现了合金的有坩埚整体定向凝固.测定了电弧熔炼态与定向凝固试样的室温条件断裂韧性,采用SEM,EDS等方法分析了凝固速率V分别为10,20和50 μm/s的整体定向凝固组织、单边切口梁弯曲试样的断口形貌及裂纹扩展路径,并讨论了其断裂机理.结果表明:合金的整体定向凝固组织主要由沿着试棒轴向挺直排列的横截面为多边形的初生(Nb,X)5Si3 (X代表Ti,Hf和Cr元素)棒与耦合生长的层片状Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成.整体定向凝固显著提高合金的室温条件断裂韧性KQ,且V=50μm/s时的最高,达16.1 MPa·m1/2,较电弧熔炼态试样的KQ提高了50.5％.定向凝固试样中Nbss与(Nb,X)5Si3沿垂直于受力方向的定向排列以及粗糙的Nbss产生的裂纹桥接和偏转,增大了裂纹扩展阻力,从而提高了合金的室温条件断裂韧性.     

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.     

高温热处理对Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金显微组织的影响

为了研究高温均匀化及时效热处理对Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金显微组织的影响,对样品进行均匀化处理,于1200-1500°C保温24h,随后于1000°C保温24h进行时效。结果表明,热处理后的组织主要由Nbss、（Nb,X）5Si3和Cr2Nb组成。随着均匀化处理温度的升高,电弧熔炼态的树枝状Nbss转变为等轴状,原先花瓣状的Nbss/（Nb,X）5Si3共晶组织消失,转变为分布于Nbss基体上的小块状（Nb,X）5Si3组织。Cr2Nb的形貌随均匀化处理温度的升高而发生明显变化。当均匀化处理温度达到1300°C以上,原先粗大的Cr2Nb发生溶解,在随后的冷却过程中在Nbss基体上沉淀析出细小、密集的针状Cr2Nb。经高温均匀化和时效复合处理后,Nbss基体上析出更为细小、密集的沉淀相Cr2Nb,使得Nbss、（Nb,X）5Si3和Cr2Nb相中Ti、Hf和Al元素的含量差别缩小。     

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。     

三元Laves相Cr-Nb-Si(Al)合金的组织演变与强韧化机理

采用真空非自耗电弧熔炼法制备了两种系列的Laves相Cr-Nb-Si(Al)合金,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、Vickers硬度计及万能力学试验机研究了合金的显微组织、力学性能及强韧化机理。结果表明：随着Al含量不断增加,合金Cr-45Nb-xAl(x=0,7.5,17.5)的显微组织由初生相Cr₂Nb+共晶Cr₂Nb/Nb固溶体(Nbss)演变为全共晶Cr₂Nb/Nbss;而随着Si含量不断增加,合金Cr-57.5Nb-xSi(x=0,5,10)的显微组织由初生相Nbss+共晶Cr₂Nb/Nbss演变为海藻-树枝晶共晶,树枝晶内部为两相共晶Cr₂Nb/Nbss,树枝晶边缘为三相共晶Cr₂Nb/Nb₅Si₃/Nbss。合金Cr-45Nb-xAl(x=0,7.5,17.5)的压缩强度与断裂韧性随Al含量增加不断减小,而合金Cr-57.5Nb-xSi(x=0,5,10)的压缩强度与断裂韧性随Si含量增加...     

定向凝固过共晶Nb-Si基合金的组织优化

采用液态金属冷却定向凝固炉制备Nb-16Si-24Ti-10Cr-2A1．2Hf合金,凝固速率分别为1．2、6、18、36、50mm／min,随后对定向凝固速率为50mm／min的合金进行（1400℃,10h）,（1450℃,10h）和（1500℃,10h）的热处理。研究了定向凝固速率和热处理温度对合金微观组织的影响。结果表明：合金的定向凝固组织主要由沿着试棒轴向生长的初生Nb5Si3相和耦合生长的Nbss／Nb5Si3共晶胞组成,在共晶胞边缘,有少量的Cr2Nb存在。横截面上共晶胞边界明显,随着凝固速率的增加,定向凝固组织明显细化,Nbss／Nb;Si,共晶胞形貌也发生变化。合金经过热处理,Nbss连成基体,部分CrENb相熔解,微观成分偏析减小。经过（1450℃,10h1热处理,实现了对过共晶Nb—Si基合金的组织优化。     

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.     

凝固速率对Nb-Ti-Si基合金整体定向凝固组织及固/液界面形态的影响

在2050℃的熔体温度下,在自行研制的定向凝固炉内实现了Nb-Ti-Si-Cr-Hf-Al-B-Y超高温合金的有坩埚整体定向凝固.采用XRD,SEM,EDS等方法分析了凝固速率分别为2.5,5,10,20,50和100μm/s时的整体定向凝固组织、组成相的择优取向及固/液界面形貌,并讨论了其共晶生长机制.结果表明:合金的定向凝固组织主要由沿着试棒轴向排列的横截面为多边形的柱状初生(Nb,X)_5Si_3(X=Ti,Hf,Cr)相与耦合生长的层片状Nbss/(Nb,X)_5Si_3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成.横截面上共晶胞界明显.当凝固速率由2.5μm/s变化到100μm/s时,定向凝固组织细化,固/液界面经历粗胞状→细胞状→胞枝的演化过程.Nbss/(Nb,X)_5Si_3共晶两相较低的熔化熵及其前沿较大的动力学过冷度是形成规则共晶的主要原因.     

氢合金化钛合金粉末成形制件技术的发展

综述了氢合金化钛合金粉末成形工艺的研究现状和发展情况。介绍了置氢钛合金粉末成形工艺、成形件的性能以及氢的作用机制。展望了用含氢钛合金粉末成形工艺制备高性能、低成本钛合金制件的前景。     

铝、镁合金进气歧管倾转铸造的特点

采用AnyCasting铸造模拟软件,分别模拟了金属型倾转铸造铝合金和镁合金进气歧管工艺,并对其流动模式和释放热量进行了比较。镁合金熔液在整个充型过程中完全属于层流流动,铝合金熔液也属于层流流动。模拟结果显示铝合金与镁合金进气歧管的冷却曲线变化趋势基本一致,但镁合金熔液比铝合金熔液冷却时间更长。     

基于银合金先导润湿的铜磷钎料钎焊钢分析

基于低熔点合金先导润湿的原理,设计制备了一种表面覆盖低熔点银合金层的新型铜磷焊片.采用该焊片钎焊45碳钢,分析了界面反应机理及钎焊接头性能,并和使用普通铜磷焊片钎焊的碳钢接头进行了对比.结果表明,表面覆盖的低熔点银合金早于铜磷合金熔化润湿碳钢基体,并形成反应层,铜磷钎料熔化后与银合金层反应熔合,冷却后形成良好的冶金连接;与使用铜磷钎料直接钎焊的接头相比,银合金先导润湿钎焊的铜磷/碳钢界面化合物层厚度明显减小,抗剪强度超过160 MPa,断裂发生在靠近连接界面的钎焊材料内部,接头强韧性显著改善.     

INFLUENCES OF MICRO ALLOY AND HEAT TREATMENT PROCEDURE ON THE HARDENING OF DJ108TI ALLOY

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭａｎｙｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｓｔｓｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｈｏｗｔｏｇｅｔｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｂｉｎａｒｙａｌｌｏｙｓ,ｓｕｃｈａｓＡｌＳｉ,ＡｌＴｉａｎｄＡｌＭｎｅｃｔ．ｉｎａｌｕｍｉｎｕｍｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ〔１,２〕．Ｇ．Ｑ．ＹａｎｇａｎｄＸ．Ｑ．Ｇｕｅｔｃ．ｐｒｏｄｕｃｅｄＡｌＳｉ（２０５％）Ｔｉ（０２５％）Ｆｅ（０３０％）ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｌｌｏｙｔｈｒｏｕｇｈｄｉｒｅｃｔｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｉｎｇｂａｕｘｉｔｅｉｎ…     

钛硅共晶系合金的微观组织与断裂特征

钛硅共晶系合金的组织形态与传统铸造钛合金组织完全不同，随着Si含量的增多合金塑性变差；断口形貌显示，合金的断裂为明显的脆性断裂，但不同类型的合金断裂机制又不尽相同。试验测试了亚共晶Ti-7%Si合金的共晶Ti-8.5%Si合金的室温和高温拉伸性能。     

两相WC-Co硬质合金的成分

由理论分析和实验数据推导了两相WC-Co硬质合金γ相磁饱和与钨浓度的关系及合金成分与合金密度和磁饱和的定量关系。结果表明,兼用密度和磁饱和测量值用解析法能精确计算WC-Co合金的成分;两相区下限合金碳含量及WC+γ两相区碳含量宽度不仅和真实钴含量有关,还取决于两相区下限γ相中的钨浓度。     

Zn-Mg-Ti中间合金对纯镁组织及性能的影响

本文通过模铸法制备了一种Zn-Mg-Ti中间合金,并研究分析了Zn-Mg-Ti中间合金对纯镁显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：中间合金主要由基体及“花朵状”Zn-Mg-Ti三元相组成。Zn-Mg-Ti中间合金对纯镁的晶粒组织有显著影响,镁合金晶粒尺寸随中间合金添加量的增大先减小后增大,当中间合金添加量为8%时,镁合金晶粒尺寸最小。镁合金晶粒细化主要归因于Ti原子在固液界面前沿偏聚,造成成分过冷,抑制晶粒长大。对比Mg-6.4wt.%Zn合金和Mg-8（Mg+8wt.%Zn-Mg-Ti中间合金）合金微观组织,发现Ti元素不仅能显著细化Mg-Zn合金晶粒尺寸,而且能够促进M-8合金中的第二相固溶于基体中。挤压态合金力学性能测试结果表明镁合金力学性能随Zn-Mg-Ti中间合金添加量增加先增大后减小,当中间合金添加量为8%时,镁合金综合力学性能最佳,其抗拉强度和延伸率分别为308MPa和21.5%。     

配电变压器用铁基非晶合金成分的研究

在２６０５Ｓ－２非晶合金成分基础上,小范围调整了合金成分,主要是用铁替代硅和硼设计出三种合金,研究了成分对合金性能的影响。其中Ｋ２炉号合金综合性能比２６０５Ｓ－２合金要好,可作为改进成分进行深入研究。     

两种易切削Al-Cu合金的组织与性能

采用力学性能测试、扫描电子显微分析、透射电子显微分析和切削性能试验，研究了固溶-冷拉处理的含铅2011合金与Sn、Bi微合金化的新型无铅易切削Al-Cu合金棒材的组织和性能。结果表明：Sn、Bi微合金化的无铅易切削Al-Cu合金的力学性能比传统2011合金的略好；Sn能加快Al-Cu合金的人工时效，细化CuAl2相；与含铅2011合金相比，无铅易切削Al-Cu合金中低熔点相的尺寸分布更均匀，经切削加工后，切屑尺寸更细，表面光洁度更高，具有更好的切削性能。     

预变形对Cu-6 wt%Ag合金时效析出及性能的影响

Cu-Ag合金是具有重要应用前景的高强高导合金,其形变加工和热处理工艺的改进对性能的进一步提高具有重要作用,但热处理前预形变的作用一直未受重视。本文通过XRD物相分析、维氏硬度、电导率、金相显微镜和扫描电镜等方法,研究了预变形对固溶+时效处理的Cu-6 wt%Ag合金组织和性能的影响。结果表明,预变形促使Cu-6Ag合金发生再结晶,晶粒尺寸明显降低。同时,预变形降低了时效处理后Cu-6 wt%Ag合金的固溶量。预变形+时效处理的样品与未进行预变形的样品中均观察到非连续性析出相。预变形合金中的非连续析出相间距更小,为95±9.5nm。预变形合金的硬度稍低于未预变形合金,为85.8 HV,导电率与未预变形合金基本持平,为90.3 % IACS。