W对Ti-42Al-5Mn凝固组织与元素分配行为的影响

以低成本、易变形的Ti-42Al-5Mn合金（原子分数,下同）为研究对象,系统研究了0.5~1.0 at.%W含量对合金凝固组织和元素在相中分配行为的影响。结果表明,采用CaO坩埚一次真空感应熔炼方法制备的合金铸锭不同位置难熔金属W分布均匀且O含量控制在556~660 ppm。W添加后,合金凝固组织得到明显细化,随着W含量的增加,凝固组织中片层组织尺寸降低、含量减少。通过对不同相合金元素分布行为特征分析发现,Al在合金不同相中的富集顺序为：γ＞α2＞βo,Ti、Mn、W的为：βo＞α2＞γ,W添加不能改变Ti、Al元素在相关相中的分配行为,但会在一定程度上改变Mn元素的分配行为。随着W含量的增加,W在βo和α2相中的分配系数线性增加,分别满足kWα2/γ=1.4026CW(at.%)+0.4313,kWβo/γ = 1.3290CW(at.%) +1.8745,且W在βo相中的富集倾向约为Mn的5.6倍,在α2相中的富集倾向约为Mn的7.5倍。     

β-γ高Nb-TiAl合金组织转变及拉伸性能研究

本文研究了β稳定元素Cr和Mn的掺杂对高Nb-TiAl合金的组织、相组成、凝固路径及室温、高温拉伸性能的影响。实验结果表明,Ti-45Al-8Nb-0.4B（原子分数,%,下同）合金中分别加入2Cr、2Mn或1Cr1Mn后,铸态组织中B2相逐步增加,而α2相逐步减小。1Cr1Mn合金转变为由γ+B2两相组成的新型β-γ高Nb-TiAl合金。凝固路径由L→β→β+α→α+γ+β→α2+γ+B2转变为L→β→β+γ→B2+γ。Cr和Mn的同时添加具有更明显的β相稳定作用。室温拉伸结果表明,随着B2相含量的增加,合金的强度与延伸率均降低。而在900℃条件下,合金延伸率出现先降低后升高的现象。这说明,高温下合金中β相含量达到一定程度时（本研究为14.4 %）,有利于协调变形。     

Cr和Mn元素掺杂对高Nb-TiAl合金组织转变及拉伸性能的影响

研究了β稳定元素Cr和Mn的掺杂对高Nb-TiAl合金的组织、相组成、凝固路径及室温、高温拉伸性能的影响。结果表明,Ti-45Al-8Nb-0.4B(at%,下同)合金中分别加入2Cr、2Mn或1Cr1Mn后,铸态组织中B2相逐步增加,而α_2相逐步减少。1Cr1Mn合金转变为由γ+B2两相组成的新型β-γ高Nb-TiAl合金。凝固路径由L→β→β+α→α+γ+β→α_2+γ+B2转变为L→β→β+γ→B2+γ。Cr和Mn的同时添加具有更明显的β相稳定作用。室温拉伸结果表明,随着B2相含量的增加,合金的强度与延伸率均降低。而在900℃条件下,合金延伸率出现先降低后升高的现象。这说明,高温下合金中β相含量达到一定程度时(本研究为14.4%),有利于协调变形。     

Sc、Ti及短时时效热处理对Al-Si合金性能的影响

通过在Al-Si合金中加入Sc和Ti元素，经过180℃×2 h或220℃×3 h短时时效热处理来调控铸造Al-Si合金的导热、热膨胀及力学性能。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)等方法观察合金元素及短时时效热处理对铸造Al-Si合金组织演化的影响，并建立微观组织与材料导热系数、热膨胀系数和力学性能之间的关系。结果表明，Si含量的增加能促进粗大初生Si相的析出，弱化Al-Si合金的导热和力学性能，抑制材料的热膨胀程度。Sc或Ti的加入能抑制初生Si相的粗化，细化次生Si相，提升Al-12Si合金的抗拉强度；同时，可以降低材料的热膨胀系数。短时时效热处理可缓解材料元素偏聚现象，显著提升Al-Si合金导热系数，但会降低铸造Al-Si-(Sc, Ti)合金的导热系数。     

高导热共晶Al-Si合金的制备及其性能

采用OM、激光导热及直读光谱等手段,研究了Sr、B变质及退火对共晶Al-Si合金组织及热导率的影响。结果表明,通过B+Sr复合变质,共晶Si相由层片状转变为纤维状,杂质含量降低,合金的导热性能得到显著提升。B、Sr加入顺序对合金组织及导热性能有显著影响。经0.02%的B+0.03%的Sr复合变质处理合金的热导率为159.5W/(m·K),较未变质合金提升约31.2%。经350℃×4h退火处理,B+Sr复合变质合金的热导率为178.8 W/(m·K),较其铸态合金提升约10.93%。     

微量元素B对高W、Cr镍基高温合金性能的影响

采用真空感应熔炼技术制备不同B含量的高W、Cr镍基高温合金,测定了合金的持久性能和力学性能,研究了B含量对合金的持久性能和拉伸力学性能的影响。采用SEM和XRD对合金进行了微观形貌观察和相组成分析。结果表明,铸态合金中存在大量的α-W相,热处理后合金中α-W相溶入基体,仅在晶界区域存在少量的α-W相。B可提高合金在980℃、83 MPa下的持久寿命。室温条件下,随B含量的增加,合金的抗拉强度降低,塑性提高。900℃条件下,随B含量的增加,合金的抗拉强度稍有提高。室温条件下B对晶界的强化作用要小于高温条件下的强化作用。     

铸造Ti-44Al-4Nb-2Cr合金显微组织及凝固特征

采用非自耗电弧熔炼法.制备Ti-44Al-4Nb-2Cr-(W,B)(at.%)合金.通过X射线衍射、金相观察、扫描电镜及透射电镜,研究Ti-44Al-Nb-Cr-(W,B)合金的显微组织与凝固特征.结果表明,铸造合金的晶粒细小,平均晶粒度为40μm,铸态组织中β相与γ相存在"伴生"现象.同时,合金中一定量β相稳定元素W和Nb的加入,使高温β相得以在凝固过程中保留到室温,这种少量β相的存在也限制了α相晶粒的长大.     

铸造Ti-44Al-Nb-2Cr合金显微组织及凝固特征

采用非自耗电弧熔炼法,制备Ti．44Al-4Nb-2Cr-（W,B）（at．％）合金。通过X射线衍射、金相观察、扫描电镜及透射电镜,研究Ti-44Al-Nb-Cr-（W,B）合金的显徽组织与凝固特征。结果表明,铸造合金的晶粒细小,平均晶粒度为40μm,铸态组织中β相与γ相存在“伴生”现象。同时,合金中一定量β相稳定元素W和Nb的加入,使高温β相得以在凝固过程中保留到室温,这种少量β相的存在也限制了α相晶粒的长大。     

高铌TiAl合金中Nb偏析区的相变规律

通过扫描和透射电镜研究了铸造Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.02Y合金中Nb偏析区的相结构及其经中温和高温热处理后的相变规律。结果表明,铸造合金中的偏析区由约1μm大小的ωo相(B82结构)及其所在的βo(B2结构)与细小的ω相关相混杂而成的基体组成。中温较长时间处理后合金的Nb偏析区部分转变为γ相,已经发现3种βo(ω)→γ相变机制,即由基体的片层外延生长成为等轴γ、βo直接形成γ以及与已经存在的γ形成真孪晶后向βo推进。剩余偏析区表现为βo内分布着ωo或表现为纯的βo相。高温较短时间处理可以消除Nb偏析区,使偏析区由βo及ωo相关相转变为α2相。     

Cu含量对Al-12Si合金组织结构及导热性能的影响

采用熔铸工艺制备了不同Cu含量(0.03%～4.2%)的Al-12Si-xCu-0.6Mg合金试样,分析Cu含量对Al-Si合金组织结构、力学性能与导热性能的影响。结果表明,随着Cu含量从0.03%增加到4.2%,Al-12Si-xCu-0.6Mg合金强度由212.3 MPa提高到285.3MPa,但热导率由152W/(m·K)降低到119W/(m·K)。另外,随着Cu含量增加,合金中初生α-Al相明显细化,从发达树枝晶向细小圆整等轴晶转化,共晶Si相晶粒尺寸逐渐增大;分散的块状α-Al相会造成电子传导通道的断裂,粗大的共晶Si提高电子运动过程中的散射概率,降低自由电子的平均自由程,从而导致合金导热性能下降。     

基于JMatPro软件不同B含量下Co-8.8Al-9.8W合金析出相的热力学模拟计算

为研究B元素对新型钴基高温合金析出相的影响,本文基于JMatPro热力学模拟计算软件对不同B含量下Co-8.8Al-9.8W合金的平衡相析出行为进行了研究。结果表明：B含量的增加,会导致γ相、μ-Co7W6相析出温度的降低,并减少γ相、μ-Co7W6相析出量,相反会提高η-Co3Al相的析出温度及析出量。针对这一计算结果,本文作者从B对平衡相中各元素的影响,硼化物等角度分析,给出了解释。分析认为随着B含量的增加,使γ相析出时固液平衡相中各元素的含量相差越来越多,要满足γ相的形核和长大只有降低温度增加过冷度来实现。从而导致随着B含量的增加,γ相的含量越来越少,析出温度越来越低。硼化物的析出,固溶了大量的Co、W,使固液平衡相中Al的含量增加,促进了Co3Al的析出。     

一种新型易变形Ti-Al-Mn-W合金组织与力学性能

设计并制备了一种新型低成本、易热变形的Ti-43Al-3.5Mn-0.5W(at%)合金锻锭,并对其组织、室/高温拉伸力学性能、抗高温氧化性、热变形能力进行了系统分析。结果表明,与Ti-42Al-5Mn相比,研制的合金强度、抗高温氧化性、热变形能力更佳,且该合金α₂和β_o相中具有更低的Mn含量,降低了合金近服役温度下富锰Laves相的析出倾向。合金的固态相变路线为：β→β+α→β+α+γ→β+β_o+α+α₂+γ→β_o+α₂+γ,其中γ相完全溶解的温度(T_γ-solv)约为1250℃,β单相区温度(T_β或T_α)约为1360℃。锻态合金显微组织为α₂/γ片层和片层界面处大量β_o和γ混合相,高温强度降低明显。通过两步热处理,锻态合金的高温强度和稳定性均有一定提升,这主要归结为片层组织含量的提高和片层晶团尺寸的细化。1260℃/0.5 h/AC+800℃/...     

制备工艺对Cu-11Ni-2W合金组织和导热性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼和高频感应熔炼喷铸成型两种工艺制备Cu-11Ni-2W合金,研究了制备工艺对合金组织和导热性能的影响。结果表明:电弧熔炼工艺制备的合金试样组织晶粒粗大,相组成为α固溶体和少量W相;高频感应熔炼喷铸工艺制备的合金试样组织晶粒细小,相组成为单相α固溶体;本文实验条件下,电弧熔炼制备试样的导热率为67.2W/(m.K),熔点为1157.27℃,感应熔炼喷铸工艺制备试样的导热率为47.8W/(m.K)。     

显微组织不均匀性对富Ti含量Ti-Ni合金负热膨胀行为的影响

采用真空电弧熔炼技术结合水冷铜模快速凝固工艺制备出在一定温度范围内具有负热膨胀行为的系列成分富Ti含量Ti_(100-x)Ni_x(x=38~50,摩尔分数,%)熔铸态与吸铸态合金。结果表明:合金的负热膨胀行为主要源于升温过程中B19′→B2逆马氏体相变所引起的体积变化。富Ti含量Ti-Ni合金在室温下的主要物相为B19′-NiTi相和Ti_2Ni相,通过热膨胀实验数据和混合定则(ROM)计算所得的B19′相、Ti_2Ni相和B2相的热膨胀系数值与文献报道实验结果非常接近。所制备合金的显微组织具有明显择优取向生长特征,导致合金的负热膨胀行为呈现显著的各向异性。当合金中Ni含量增加时,样品的负热膨胀系数沿最大冷却速率方向增大,而在垂直于最大冷却速率方向上先增大后减小。     

Al含量对一种高W铸造高温合金组织与持久性能的影响

以不同Al含量的高W铸造高温合金K416为研究对象,对不同Al含量合金在975℃/240 MPa条件下的持久性能和室温基体显微硬度进行了测试。结果表明:随着Al含量的提高,合金的持久寿命和显微硬度均呈下降趋势,Al含量中限和高限合金在975℃/240MPa条件下的持久寿命低于技术条件规定值。进一步的组织表征结果表明:当Al含量为5.60%(质量分数,下同)时,合金中仅有极少量α-W相和初生M_6C型碳化物析出。随着Al含量提高至6.20%,合金中α-W相和初生M_6C型碳化物的面积分数由0.08%提高至2.1%,同时γ/γ′共晶的面积分数由12.6%提高至21.8%。Al含量的提高对合金晶粒、枝晶、MC型碳化物以及γ′相的尺寸和形貌影响不大。硬脆的初生M_6C型碳化物的大量析出以及固溶强化元素W的消耗是其持久性能降低的主要原因。同时,对不同Al含量K416合金的持久断裂机制也进行了讨论。     

TiAl-W-Si合金中的偏析与析出相的分析电子显微术研究

用高空间分辨分析电子显微术研究了TiAl-W-Si合金中B2相的析出行为和元素W的分布.结果表明,α2/γ相界面台阶由于W的富集而成为B2析出相的择尤形核位置.B2相中,高达三分之一的Al原子被W原子置换,而在γ相中只固溶了很有限的W.另外,W也偏析在α2/γ和B2/γ相界面上.这些结果合理地解释了W对提高TiAl合金蠕变性能的显著作用.     

基于JMatPro软件对不同B含量下Co-8.8Al-9.8W合金析出相的热力学模拟计算

为研究B元素对新型钴基高温合金析出相的影响,基于JMat Pro热力学模拟计算软件对不同B含量下Co-8.8Al-9.8W合金的平衡相析出行为进行了研究。结果表明:B含量的增加,会导致γ相、μ-Co_7W_6相析出温度的降低,并减少γ相、μ-Co_7W_6相析出量,相反会提高η-Co_3Al相的析出温度及析出量。针对这一计算结果,从B对平衡相中各元素的影响,硼化物的析出等角度分析,给出了解释。分析认为,随着B含量的增加,使γ相析出时固液平衡相中各元素的含量相差越来越多,要满足γ相的形核和长大,只有降低温度增加过冷度来实现。从而导致随着B含量的增加,γ相的含量越来越少,析出温度越来越低。硼化物的析出,固溶了大量的Co、W,使固液平衡相中Al的含量增加,促进了Co_3Al的析出。     

无铅环保硅黄铜的耐蚀性能

通过添加Si和A1代替HPb59-1铅黄铜的Pb,采用锌含量法调控相组成,结合XRD、SEM和XPS等分析方法研究合金元素及其决定的相组成对无铅环保硅黄铜耐蚀性能的影响。结果表明:随着Zn含量增加,合金相组成由α+β、β转变到β+γ,基于脱锌层厚度可得这三类合金的抗脱锌能力由大到小依次为β、α+β、β+γ。在α+β和β+γ型黄铜腐蚀过程中,β相作为阳极优先被腐蚀,随后为α相和γ相。添加Si、Al、B和RE等元素后,所有合金的脱锌层厚度均在200μm以下,其中Zn含量为46.2%的合金脱锌层厚度仅为92.4μm,远优于HPb59-1铅黄铜的。无铅硅黄铜的脱锌腐蚀表层氧化膜主要由Cu_2O、CuO、SiO_2和Al_2O_3组成,A1和Si元素的添加提高了无铅硅黄铜的耐脱锌腐蚀能力。     

骨科植入用TLM钛合金的相转变与力学性能

研究骨科植入用TLM钛合金的相转变过程及其对合金力学性能的影响.结果表明,TLM钛合金固溶后的显微组织为β相和少量细长的α"相,合金经低温300℃至500℃时效的过程中,α相的形成经历β→ω→α、α"→α 2个过程,微观组织揭示出α"马氏体对亚稳ω-相的形成具有一定的阻碍作用.同时TLM钛合金中相结构对降低弹性模量的程度由大到小的顺序为:ω＞α"＞α;相结构对提高强度的作用由大到小的顺序为:ω＞α＞α";而相结构对延伸率的提高由大到小的顺序为:α"＞α＞ω.     

Mg-Si二元合金热膨胀性能及Ca添加影响的研究

研究了Mg-xSi(x=1、2、3、4,质量分数)二元合金以及添加合金元素Ca的Mg-4Si-yCa(y=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)合金的热膨胀性能。结果表明,随着Si含量增加,Mg-Si合金热膨胀系数逐渐下降。当Si含量为4%时,室温(RT)至100℃的平均热膨胀系数由2.600×10~(-5)/℃下降至1.798×10~(-5)/℃;随着Ca含量增加,Mg-Si-Ca合金中初生Mg_2Si相的形态由树枝状晶转变为规则多面体,平均尺寸先减小后增加,合金的热膨胀系数先增加后逐渐下降。