含Hf镍基粉末高温合金快速凝固粉末颗粒特性

采用扫描电镜、透射电镜及其附带的能谱仪和碳复型萃取技术等多种手段研究了不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒显微组织、枝晶间合金元素偏析和析出相.发现Hf含量可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例,粉末的快速凝固组织形态主要取决于冷却速率和固液界面前沿温度梯度与长大速度的比值.不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒中,Nb、Ti、Zr和Al均富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni均富集于枝晶轴.当Hf质量分数为0.3%时,Ti、Nb、Zr、Hf等强碳化物形成元素的枝晶偏析程度最小.在快速凝固粉末颗粒中,Hf对氧含量比碳含量更敏感,优先形成更稳定的氧化物HfO₂.      

锆对急冷凝固FGH96合金粉末显微组织和元素偏析的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪,对不同Zr含量的急冷凝固FGH96合金粉末的显微组织、热学凝固参数和枝晶间合金元素偏析进行研究。结果表明:通过调整Zr含量,可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例;粉末凝固组织形态主要取决于冷却速率T-、固液界面前沿温度梯度G和长大速度R;不同Zr含量的FGH96合金粉末颗粒中,Mo、Nb、Ti、Zr等元素富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni富集于枝晶轴,随Zr含量增加,Ti、Nb、Zr等元素的枝晶偏析程度减小。     

含氮不锈钢凝固模式及显微组织研究

研究了四种不同N含量的18Mn18Cr N不锈钢的凝固模式、显微组织和元素分布.结果表明:N含量影响18Mn18Cr N合金系的凝固模式和显微组织.氮的质量分数由0.07%增加至0.72%时,实验钢的凝固模式由F模式转变为A模式,显微组织由铁素体和奥氏体魏氏两相组织转变为铁素体和奥氏体两相组织以及单相奥氏体组织.N含量影响奥氏体相形貌,随N含量增加,奥氏体由板条状、针状转变为枝晶间和等轴状.枝晶间和等轴状奥氏体晶粒中存在褶皱形貌,且随着氮含量增加,褶皱数量增多.褶皱的产生与凝固过程中奥氏体相内部Fe、Mn、Cr元素的偏析有关,且该凝固偏析被保留至室温组织中.      

Si含量对超音速气雾化Al-Si合金粉末性能的影响

采用超音速气雾化法制备了Si质量分数分别为11%、22%、27%、50%的4种Al-Si合金粉末,研究了其粒度分布、表面形貌、微观组织、相组成以及粒度对粉末相含量的影响。结果表明,超音速气雾化Al-Si合金粉末粒度呈双峰分布,平均粒度D50约为57μm,粒度分布的几何标准偏差δ不大于1.38;粉末形貌呈球形或近球形,粉末表面有卫星球附着,Si含量的增加将导致粉末表面光洁度变差;粉末颗粒内部存在典型的3种凝固组织:枝晶状Al基体、Al-Si共晶组织以及初生Si组织;初生Si含量随着合金中Si含量的增加而增长,呈现由细颗粒到片状的生长规律;粉末粒度会影响相含量变化,Si质量分数大于11%时,粒径减小将导致共晶相增加。     

溶质元素对X80管线钢碳氮化物析出行为的影响

为了明晰X80管线钢凝固过程中析出物粒子析出规律。采用Thermo-calc软件对X80管线钢凝固过程中奥氏体、铁素体相转变温度,析出物类型,析出物开始析出温度与析出相最大质量分数进行热力学分析。计算结果表明:X80管线钢凝固过程析出相主要包括MnS相、AlN相、铁素体相及奥氏体相、富钛相碳氮析出相、富铌相碳氮析出相与碳化钒析出相。富钛相碳氮析出相析出温度为1 390℃,质量分数为1.2×10~(-4),析出相随C元素和Nb元素的含量增加而受到抑制。N元素和Ti元素含量增加会促进富钛相碳氮析出相生成,V元素质量分数增量对富钛相碳氮化物无明显规律。富铌相碳氮析出相在1 110℃析出,质量分数为1.3×10~(-3),随C元素和Nb元素的含量增加,促进富铌相碳氮析出相析出。增加N元素与Ti元素含量抑制富铌相碳氮析出相析出,V元素对富铌相碳氮化物无明显影响规律。碳化钒析出相析出温度为596℃,析出相质量分数为4.59×10~(-5),增加C元素和V元素含量利于碳化钒相析出,Nb元素含量增加对碳化钒相起到一定抑制作用。     

高Ti-Q550钢中Nb、Ti第二相的析出行为

 采用Thermo-Calc软件、热模拟及扫描电镜研究高Ti-Q550钢中微合金的析出规律。采用Thermo-Calc软件计算不同温度下Nb、Ti的析出规律,钛含量对钢中Nb、Ti析出规律及A3的影响。采用热模拟和扫描电镜研究钢中铌相的析出温度。计算结果表明,钛相的析出温度为1498℃,铌相析出温度为1251℃;随着钢中钛含量的增加,(Nb,Ti)C相析出温度和A3温度升高,但铌在钢中的固溶量降低;当钛的质量分数小于0. 08%时,Ti(N,C)相析出温度随钛含量增加而升高,但当钛的质量分数大于0. 08%时,相析出温度基本不变,钛在钢中的固溶量随钛含量增加而增加。     

Nb-Ni-Ti系L(βTi,Nb)+TiNi共晶相平衡研究

采用合金平衡组织结构分析法结合热分析,研究了Nb-Ni-Ti系L(βTi,Nb)+TiNi共晶相平衡.结果表明,随着温度的降低,处于液相L、(βTi,Nb)和TiNi相三相平衡时的(βTi,Nb)相中Ni含量(摩尔分数)几乎不变,约为3.5%;而Nb的摩尔分数逐渐降低,从1 050℃时的62.6%,降为1 000℃时的54.1%;但TiNi相的成分变化不大.L+(βTi,Nb)+TiNi三相区也随温度的降低逐渐远离Nb-TiNi连线.并且随着Nb的溶入,Ti2Ni相的熔化温度也得以提高.     

冷却速率对N06625合金凝固过程微观偏析的影响

高温合金铸锭在凝固过程中各部分冷却条件不同,中心部分冷却速率缓慢。为了模拟铸锭内部的缓慢冷却速率,通过超高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CLSM)、钨灯丝扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)并结合相关计算,研究了N06625合金在不同冷却速率(10、20、30 ℃/min)下的凝固偏析和微观组织演变状况。结果表明,随着冷却速率升高,析出相的数量、尺寸和面积分数降低,且聚集程度降低,形状由大尺寸长条状和大块状转变为小条状和小块状;Laves相呈块状和条状在枝晶间析出,随着冷却速率降低,Laves相的尺寸和数量增大,聚集程度增加。枝晶干芯部Nb和Mo元素的质量分数以及Nb的有效分配系数(k_e[Nb])和Mo的有效分配系数(k_e[Mo])随冷却速率增大而增大,在所研究冷速范围内都表现出很强烈的偏析倾向,k_e[Nb]分别为0.46、0.55和0.62,k_e[Mo]分别为0.73、0.77和0.80,且k_e[Nb]的变化趋势更加明显。采用Clyne-Kurz偏析模型并结合试验中的数据,对Nb和Mo元素偏析程度的具体变化趋势进行定量表征,结果表明在N06625合金凝固过程中,冷却速率越低或固相分数越大,残余液相中Nb和Mo元素的质量分数上升速率越快。     

Nb合金化对高Cr铸铁轧辊组织的影响

微合金化是细化高Cr铸铁轧辊的凝固组织、提高轧辊的性能和使用寿命重要手段。研究了Nb微合金化对高Cr铸铁轧辊组织和硬度的影响,并采用Thermo-Calc软件分析了Nb对高Cr铸铁凝固组织的细化机制,结果表明,Nb合金化能够显著细化高Cr铸铁的轧辊的凝固组织,提高轧辊的硬度。Nb微合金化对高Cr铸铁的组织改善作用取决于MC型碳化物析出温度及其对奥氏体和共晶M₇C₃碳化物的形核的促进作用。当Nb质量分数为0.5%时,高Cr铸铁轧辊硬度最大;进一步提高Nb含量能显著细化高Cr铸铁轧辊组织,但使硬度降低。     

铌对00Cr25Ni20Nb奥氏体不锈钢焊缝凝固裂纹敏感性的影响

摘自冶金部钢铁研究总院研究生孙政的硕士学位论文,导师:陈良材、韩怀月 00Cr25Ni20Nb不锈钢是为原子能后处理工程研制的钢种。这种钢在以硝酸为主的混酸介质中具有优良的耐蚀性,但此钢的焊缝热裂纹倾向较大,其中铌起了主要作用。 本文用凝固循环热拉伸试验和横向可调拘束试验两种方法研究了00Cr25Ni20Nb钢焊缝中铌对凝固裂纹的影响规律。焊缝包括纯奥氏体和含有5%铁素体相两种。结果表明,随Nb含量增加,焊缝凝固裂纹倾向增大,当Nb含量超过1.1%时,裂纹倾向开始减少。通过多种检测手段的综合测定表明,Nb对凝固     

高强度Ti-Cu-Fe-Si-Nb树枝晶-超细晶复合材料的结构与力学性能

通过合金成分设计和铜模铸造开发出了不含高生物毒性元素Ni且具有高强度和良好室温塑性的Ti_(64)Cu_(25-x)Fe_(10)Si_1Nb_x(x=1,3,5,7;%,原子分数)树枝晶-超细晶结构复合材料,并研究了Nb元素含量对该系合金微观结构和力学性能的影响。研究结果表明, Ti_(64)Cu_(25-x)Fe_(10)Si_1Nb_x(x=1, 3, 5, 7)合金由β-Ti相、亚微米级CuTi_2和CuTi_3相组成。随着Nb元素含量的增加,合金中β-Ti相的体积分数增大,且当Nb含量为5%和7%时,β-Ti相呈枝晶状且分布较均匀。该系合金表现出高压缩断裂强度和硬度,分别为2125～2230 MPa和HV 505～520;压缩塑性应变为3.4%～14.3%,随着Nb含量的提高而增大。因此,通过Nb元素合金化能够有效调控Ti-Cu-Fe-Si-Nb系合金的相组成和力学性能,所开发的Ti-Cu-Fe-Si-Nb合金具有作为手术器械材料在生物医用领域应用的前景。     

Nb含量对TiAl合金铸态组织的影响

利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等测试方法研究Nb含量对铸造TiAl-xNb(x=1,3,5,7;原子分数,%)合金组织的影响。结果表明:Nb含量为1%时,TiAl-Nb合金铸锭组织主要为单相的γ组织;随Nb含量升高,合金组织主要为α2/γ层片组织;并在层片组织间存在2种偏析,分别是网状β相和γ相,合金的层片晶团平均尺寸逐渐增加,β相的体积分数逐渐升高;当合金中Nb的含量从1%增加到7%,层片晶团平均尺寸由89μm增加至190μm,β相的体积分数从1.9%增至12.9%;随合金中Nb含量增加,β相中Nb含量增加而Cr含量减少,γ相的偏析区域宽度变窄。     

镍基高温合金GH4151的偏析及相析出行为

摘要：利用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜（SEM）及差热分析（DTA）研究了GH4151合金的元素偏析行为、铸态组织特征以及析出相种类,并对合金凝固过程进行讨论。结果表明：GH4151合金凝固过程中,W元素偏聚于枝晶干,Mo、Nb、Ti元素偏聚于枝晶间,Co、Cr、Al元素几乎不发生偏析,Nb、Ti元素偏析较重。GH4151铸锭心部为粗大的等轴晶,主要析出相包括强化相γ′相、一次碳化物、η相、（γ+γ′）共晶相以及Laves相,其中枝晶间分布的η相、（γ+γ′）共晶相和Laves相为低温脆性相在凝固末期形成,扩大了合金的凝固区间,从而导致合金热裂敏感性增加。     

稀土La对(Ag-Cu_(28))-25Sn-xLa合金微观结构及凝固机制的影响

研究了稀土La对(Ag-Cu28)-25Sn-xLa合金微观结构的影响,并探讨了稀土La含量的变化在其凝固过程中的作用。采用高频感应加热熔炼,经水淬制得(Ag-Cu28)-25Sn-xLa合金。通过XRD,SEM,EDS等分析手段,研究了合金的物相组成、凝固组织及元素分布情况。研究结果表明:微量的稀土La足以改变(Ag-Cu28)-25Sn合金的凝固过程;La含量不大于0.5%时,合金的物相组成为Ag3Sn,Cu3Sn和Cu6Sn5相;当La含量不小于1.0%(质量分数)时,合金的物相组成为Ag3Sn和Cu3Sn;同时,随La含量的增加合金的凝固组织不断细化,且有利于Ag(Sn)固溶体初生相的析出。     

铌对00Cr25Ni20Nb奥氏体不锈钢焊缝凝固裂纹敏感性影响的研究

本文用凝固循环热拉伸试验和横向可调拘束试验两种方法研究了00Cr25Ni20Nb焊缝中铌对凝固裂纹的影响规律。焊缝包括纯奥氏体和含有5％铁素体相两种。结果表明随Nb含量增加,焊缝凝固裂纹倾向增大,当Nb含量超过1.1％时,裂纹倾向开始减小。通过金相,扫描电镜、电子探针、透射电镜及相分析等手段的综合测定表明Nb对凝固裂纹的有害作用主要是它在奥氏体树枝晶间形成富Nb的低熔点共晶(FeCr-Ni)_2Nb-γ。铁素体相的有利作用在于细化γ晶粒并能溶解多量的Nb。两种试验结果的对比表明,用凝固循环热拉伸试验评定不锈钢焊缝凝固裂纹敏感性是可行的。它为研究焊缝凝固裂纹的断口形貌共晶相形态及结构分析提供了有效的手段。     

钛硅黄铜中Si含量对凝固组织及力学性能的影响

通过熔体反应法制备了不同Si含量的钛硅黄铜,采用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对钛硅黄铜中硬质相的物相组成及三维形貌演变规律进行表征,分析Si含量对钛硅黄铜凝固组织的影响,并结合硬度及拉伸性能检测研究钛硅黄铜中微观组织与力学性能之间的关联性机制。结果表明,随着Si含量的增加,钛硅黄铜中合成硬质相的种类由片状枝晶状AlCu2Ti与六棱柱状Ti5Si3向多面体状Ti5Si4演变,硬质相的体积分数呈现先增加后趋于稳定的趋势;当Si添加量为1.5%（质量分数）时,大量未反应的Si元素促进了γ相基体的出现,合金基体由单一β相转变为β+γ相。Si含量在0.25%~1.5%（质量分数）变化时,钛硅黄铜的抗拉强度和硬度均随着Si含量的增加而持续增加,断后伸长率呈现先升高后降低的趋势,研究认为γ相的出现是合金断后延伸率下降的主要原因;在Si含量为1.0%（质量分数）时,钛硅黄铜的强塑性出现最佳配合,抗拉强度为（551±21） MPa,屈服强度为（276±16） MPa,断后伸长率为6.8%±0.3%。     

BaZrO3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织研究

采用BaZrO_3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金。通过扫描显微镜、金相显微镜和XRD等手段分析了BaZrO_3耐火材料与金属熔体之间的界面情况、熔体通过螺旋选晶器后的晶粒数目和片层变化、晶臂与枝晶干的夹角以及凝固后Ti-46Al-8Nb合金的组织形貌。结果表明,BaZrO_3复合型壳与Ti-46Al-8Nb合金之间存在约为10μm的扩散层;在抽拉速度7.7 mm/min、温度1 550℃条件下,Ti-46Al-8Nb合金的初生相为α相以及β相,经过定向凝固后的微观组织为γ+α_2片层、γ相以及B2相;在定向凝固过程中,螺旋选晶可以明显使晶粒数目减少,但是对片层间距的大小无影响。     

Nb含量对铸造高铝TiAl合金室温拉伸性能的影响

研究了Nb含量对铸造高铝Ti Al合金(%,原子分数)Ti-48Al-x Nb-2.5V-1.0Cr(x=2,4,7,9),以下分别简称2Nb,4Nb,7Nb和9Nb合金)组织和室温拉伸性能的影响。组织观察发现:不同Nb含量合金宏观组织均为柱状晶组织,微观组织均为有取向层片组织。经X射线衍射(XRD)分析表明,不同Nb含量合金均由γ相、α_2相和少量的B2相组成,其中,γ相体积分数随Nb含量的增加而增多;α_2相体积分数随Nb含量的增加而减少;B2相含量由于含量较少无法定量,但从XRD谱及扫描电镜(SEM)背散射(BSE)图可定性得知,其含量随Nb含量的增加而显著增多。合金室温抗拉强度随Nb含量的增加而降低:由2Nb合金的648.2 MPa降为9Nb合金的613.8 MPa;但屈服强度却随Nb含量的增加而升高:由2Nb合金的561.1 MPa增为9Nb合金的613.5 MPa。合金室温延伸率随Nb含量的增加呈线性下降:由2Nb合金的延伸率1.2%,降为9Nb合金的0.3%。γ相的晶格常数c/a随Nb含量的增加而增大,这对合金的室温塑性有不利的影响。     

Al,Nb含量对GH706合金长期时效组织及持久性能的影响

铝和铌含量的改变对GH706合金组织及持久性能影响的研究结果表明,将Al的质量分数升高至1.25%,而Nb的质量分数降低至2.0%,抑制了合金晶内强化相γ″-Ni3Nb相的析出,促进了γ′-Ni3Al相的析出,同时阻止了晶界η-Ni3(Ti,Nb)相形成.在650℃长期时效后,降Nb提Al后晶内γ″-Ni3Nb相长大及η相的析出受到抑制,合金组织具有更高的稳定性,合金持久寿命的降低幅度远低于原型合金.     

Ti对Super Dyma镀锌合金凝固组织的影响

以Al-10Ti中间合金的形式将Ti元素加入到Super Dyma镀锌合金中,制备了Ti含量分别为0.1%,0.3%和0.5%(质量分数)的Super Dyma镀锌合金金相样品,采用扫描电子显微镜(SEM)研究了Ti元素添加量对Super Dyma镀锌合金凝固组织的影响,利用能谱仪(EDS)分析了Ti元素在这些镀锌合金组织中的分布规律,使用X射线衍射(XRD)分析了不同Ti含量的Super Dyma镀锌合金中的相组成,采用差热分析法(DTA)测定了不同Ti含量的Super Dyma镀锌合金中富铝相的开始凝固温度。实验结果表明,Super Dyma镀锌合金凝固组织由富Al相、富Zn相、MgZn_2相以及Zn/Al/MgZn_2三元共晶组织组成,Ti元素的加入使Super Dyma镀锌合金的起始凝固温度降低,使Super Dyma镀锌合金凝固组织中的富铝枝晶明显变细,MgZn_2相的尺寸大幅减小,并使Zn/Al/MgZn_2三元共晶组织得到细化。