混合动力车电池用镍基储氢合金的组织与性能研究

以混合动力车电池用Ni-18Fe-16Cr合金为研究对象,通过Mo合金化和热处理的方法,考察了固溶、中间热处理和时效热处理对Ni-18Fe-16Cr合金组织与性能的影响,并探讨了其作用机理。结果表明,随着固溶时间的延长,Ni-18Fe-16Cr合金中的析出相体积分数逐渐降低,而枝晶二次臂距逐渐增加;中间热处理后合金中的枝晶偏析进一步得到消除,且随着中间热处理时间的延长或者温度的提高,消除枝晶偏析的效果越好、晶界或析出相愈发不明显;955℃中间处理1 h和985℃中间处理1 h的晶粒尺寸相当,且都小于985℃中间处理1.5 h的晶粒尺寸;Ni-18Fe-16Cr合金适宜的热处理工艺为:固溶1 015℃/1.5 h+985℃/1 h中间热处理+675℃/18 h时效处理,热处理后都为空冷。     

混合稀土对Cu-30Ni-20Fe-5Al微观组织及流动性的影响

采用真空熔炼制备不同稀土含量的Cu-30Ni-20Fe-5Al合金,研究了稀土含量对铸态Cu-30Ni-20Fe-5Al合金组织和流动性能的影响及内在机制。结果表明,铸态Cu-30Ni-20Fe-5Al合金由α-Cu和NiAl化合物两相组成,NiAl相以不规则环状分布,其不规则环状内外两侧存在较大的Fe元素偏析;加入混合稀土后,随混合稀土含量的增加,铸态合金中NiAl相变为球状、棒状独立存在,晶界处出现富稀土相的析出;当混合稀土含量达到0.78%时,不规则环状NiAl相球化效果最好;在流动性试验中,加入0.78%混合稀土元素与不加混合稀土元素比较,自制螺旋试样长度增加25%,合金的流动性能最好。     

时效对Ti—50.8Ni—0.3Cr形状记忆合金组织和超弹性的影响

利用TEM和拉伸实验研究了时效工艺对Ti-50.8Ni-0.3Cr（原子分数,%）形状记忆合金（SMA）显微组织和超弹性的影响.随时效时间(t_ag)延长,300℃时效态Ti-50.8Ni-0.3Cr SMA的Ti₃Ni₄析出相呈细小颗粒状,400℃时效态合金的析出相由颗粒状逐渐变为针状,500℃时效态合金的析出相由针状逐渐变为粗片状.时效温度对析出相形态的影响比t_ag显著.随t_ag延长,300和400℃时效态合金的抗拉强度（σ_b）先增大后趋于稳定,σ_b（500℃）先减小后趋于稳定,且σ_b（400℃）>σ_b（300℃）>σ_b（500℃）.300和400℃时效态合金的超弹性优于500℃时效态合金.随t_ag延长,该合金的应力诱发马氏体相变临界应力逐渐减小,300℃时效态合金的超弹性能耗（△W）降低,400℃时效态合金的△W升高,500℃时效态合金的△W先升高后降低.     

长期时效条件下Cr、Mo、W对DD98M合金铸态组织与性能的影响

基于团簇加连接原子模型和镍基高温合金理想成分式,对DD98M合金进行成分解析和再设计,降低Cr/Mo/W元素含量,得到DD98MC合金。利用真空感应熔炼制备两种合金的母合金,并进行固溶时效和1273k下的长期时效。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等测试方法对两种合金时效后的铸态组织进行研究,分析高温长期时效和Cr/Mo/W对合金铸态组织和性能的影响规律。结果表明,长期时效会引起γ"相的部分分解,促进元素扩散,加剧元素偏析。随长期时效时间的延长,γ"相粗化长大乃至出现筏化,硬度降低,错配度绝对值减小,γ"相立方度降低。随Cr/Mo/W元素含量降低,错配度绝对值减小,γ"相立方度降低,硬度降低。DD98M合金长期时效出现了γ"相筏化,在晶界和晶内有粗大的γ"相形成和大量的σ相析出。 DD98MC合金长期时效只在晶界处有σ相和MC型碳化物析出。与DD98M相比DD98MC有更好的组织稳定性和机械性能。     

Cu-20Ni-30Cr合金在700℃和800℃纯氧气中的氧化

研究了三元复相合金Cu-20Ni-30Cr（at%）在700℃和800℃纯氧气中的氧化行为，合金由三相组成，具有最大Cu浓度和最小Cr浓度的α相为合金的基体，中间浓度的Ni和Cr的β相和富Cr的γ相以颗粒状态分布在合金基体中。合金在2个温度下的氧化动力学曲线偏离抛物线规律，其氧化增重随时间延长而降低，合金氧化速率随温度升高而加快，合金形成了复杂的氧化膜结构，外层为富Cu氧化物，中间层为尖晶石层，最内层为不规则但连续的Cr2O3膜，合金中的复相组织限制Cr在合金中的扩散，抑制了外氧化膜的形成。     

Fe-24Al-1Cr合金固溶时效处理的组织和力学性能

利用金相法、XRD和TEM研究了Fe-24Al-1 Cr合金800、900和1050℃固溶和625、565和520℃时效处理的微观组织,研究了Fe-24Al-1Cr合金固溶时效后的压缩断裂强度、压缩屈服强度及压缩率等.结果表明,Cr合金化Fe-24Al合金经固溶时效处理后仍然析出有序相B2和DO3相.Fe-24Al-1Cr合金固溶时效处理后产生富Cr的Fe-Al-Cr相,沿晶界、位错线析出,也在晶内产生.Fe-24Al-1Cr合金固溶时效处理后位错主要以位错列的形式存在,呈现平面滑移的特征,位错间距较大,达数十纳米至100 nm.出现较多位错对、位错偶极子;也存在位错攀移“弓出”、位错“弯折”等衬度特征和蜷线位错组态,说明Cr的加入增大位错对及位错之间距离以及形变位错的可动性.Cr合金化Fe-24Al合金综合力学性能优于Fe-24Al合金.经1050℃×0.5h固溶520℃×1h时效处理后的Fe-24Al-1Cr合金表现出最佳的力学性能,压缩断裂强度为1270 MPa,压缩屈服强度为750 MPa,压缩率为21％.     

时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响

采用相分析、SEM、万能拉伸试验机等手段,研究了不同时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响。结果表明:0Cr15Ni70Ti3AlNb合金在不同的时效温度下析出相有MC相、M23C6相和γ′相。MC和M23C6碳化物在650、670、690℃时的含量基本保持不变。随着时效温度的升高,γ′相的含量和尺寸不断增加。时效温度从650℃升高到720℃,γ′相质量分数由4.971%增加至10.744%,γ′相晶粒尺寸由11.0 nm增大到38.8 nm。在650℃保温14 h后,基体内部析出细小的球状γ′相,当时效温度为750℃时,合金内部出现链状的γ′相,当时效温度为810和840℃时,合金中存在方形的γ′相。随着时效温度的升高,合金室温抗拉强度和屈服强度呈现先增高后减小的趋势,当时效温度高于750℃后,室温抗拉强度和屈服强度均迅速下降,时效温度为720℃时,合金的冲击韧性值最小。     

长期时效对FGH96粉末高温合金组织稳定性及性能的影响

研究了FGH96粉末高温合金经750℃长期时效1000和3000 h后的晶粒尺寸、晶界形貌、晶粒取向、γ'强化相和碳化物的演变规律及长期时效对合金650℃使用温度下拉伸性能的影响.结果 表明:750℃长期时效对合金的晶粒尺寸、晶界形貌和晶粒取向没有明显影响.然而,长期时效后,合金中γ '相形貌、尺寸和分布发生了显著的变化,大尺寸γ'相先长大后分裂再变小,平均尺寸变大、尺寸梯度降低、间距变大,由双峰分布最终演变为单峰分布;形貌由近球形、方状和蝶状先演变为不规则状,最终又演变回近球状、方状与蝶状.未长期时效合金的晶内和晶界处存在大量富含Ti、Nb元素的块状MC型的碳化物,并与MB型硼化物共存,经750℃长期时效3000 h后没有明显变化.而富含Cr元素的M23C6型小颗粒碳化物经750 ℃长期时效3000 h后,析出量增加并呈链状分布于晶界.长期时效后,FGH96合金650℃拉伸强度降低,塑性提高,主要原因是合金中的γ'相分裂、粗化及晶界处M23C6型碳化物析出呈链状分布所致.     

静电场处理对GH4169合金中σ相析出行为的影响

将静电场应用于GH4169合金的时效过程,研究了静电场对合金σ相沉淀析出行为的影响规律,并探讨了其机理.结果表明,合金在850℃以8 k V/cm静电场强度进行15 min时效,σ相开始在晶界析出;时效1 h晶内分布大量γ"相.随时效时间延长,σ相尺寸增大、体积分数增加,γ"相尺寸亦增大.与未加静电场时效处理相比,静电场时效处理后合金中σ相体积分数降低、尺寸减小,γ"相体积分数升高;晶界σ相中Nb原子分数降低、Fe和Cr原子分数升高,晶界σ相点阵常数c减小、a和b增大.由于静电场时效处理后合金中平均空位浓度升高,促进了Fe和Cr原子扩散,同时Fe和Cr原子置换晶界σ相中Nb原子,Nb原子固溶入晶内.另一方面,空位浓度的升高增加了γ"相非匀质形核几率,促进γ"相析出.同时,空位亦可松弛基体γ相与γ"相的共格畸变,有效抑制了γ"相向σ相转变,增加了强化相γ"相的稳定性.     

机械合金化Ni-20Cr合金的循环氧化行为

结合XRD、TEM、SEM、OM等表面分析技术,研究机械合金化Ni-20Cr合金在1000℃空气中的循环氧化行为,并与熔炼合金进行比较.结果表明:200 h循环氧化后,机械合金化Ni-20Cr合金表面生成Cr2O3氧化膜,且剥落轻微;而熔炼Ni-20Cr合金表面生成由NiO和NiCr2O4组成的氧化膜,且剥落严重,其单位面积失重明显大于机械合金化Ni-20Cr合金.在实验条件下,机械合金化Ni-20Cr合金较熔炼Ni-20Cr合金具有更好地抗循环氧化性能.一方面,晶粒细化促进保护性Cr2O3膜的生成;另一方面,晶粒细化使氧化膜中的热应力减小并可通过扩散蠕变来释放,使氧化膜的粘附性明显提高.