TiAl合金全片层组织的热稳定性研究

研究了Al含量、冷却速率和添加硼元素对TiAl合金全片层组织在1150℃的热稳定性的影响。研究表明:Al含量在46%～48%(原子分数,下同)范围的二元TiAl合金的Al含量越高,γ偏析程度越严重,铸造片层组织的热稳定性越差;Ti-48Al合金α单相区固溶处理后炉冷的粗片层组织的稳定性远远优于空冷的细片层组织,空冷细片层组织容易在晶界处发生不连续粗化转变,并且空冷片层晶粒内的魏氏片层(Lw)与基体的界面往往与晶界一同成为片层组织发生分解的起始部位;Ti-48Al合金中添加0.8%B因晶界TiB2相的存在能有效抑制细片层组织的晶界不连续粗化,但γ相从TiB2/基体界面和晶界重新形核生长可使片层组织转变为均匀的细晶近γ组织。     

Ce对Al-Zn-Mg-Cu合金亚快速凝固铸造组织的影响

通过XRD,DSC,SEM,EDS等现代分析方法,研究了稀土元素Ce在不同凝固冷却速率下对Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织、凝固温度的影响,分析讨论了Ce对合金晶粒细化和熔体净化作用的原理。结果表明,合金的主要析出相为α-Al和MgZn_2型共晶相,MgZn_2固溶了Al,Cu,Mg等元素并形成了Mg(Zn,Cu,Al)_2相,在晶界上溶质元素浓度较高,与α-Al基体共晶形成层片状共晶组织。添加Ce能使合金枝晶间距减小,并减小共晶层片间距和细化共晶组织,显著细化晶粒,并抑制铝合金中的杂质相Al7Cu2Fe的出现。Ce还将合金α-Al基体和共晶相的析出温度分别降低了6.4℃和5.6℃。     

Sn-9Zn无铅焊料合金凝固组织及其在时效中的演变

为了考察Sn-9Zn无铅焊料合金凝固组织及其在时效中的演变,制备了不同冷却条件及不同熔体过热度下Sn-9Zn/Cu焊点,并利用扫描电镜和光学显微镜观察了其组织形貌.观察发现:共晶组织随冷却速率提高而显著细化;同时,随炉缓冷凝固时合金形成完全的层片状共晶组织,而空冷和喷水冷却条件下合金除层片状共晶组织外,还形成了杆状富锌相.实验结果还表明,熔体过热度对出炉空冷合金的共晶组织有显著影响,较高的熔体过热度使共晶组织更细密.在空冷合金的时效过程中,杆状富锌相趋于逐渐溶解消失,90℃时效时还发生了共晶组织的显著粗化.     

Zr元素及冷却速度对Mg-12Sm合金凝固组织的影响

研究了Mg-12Sm合金在不同冷却条件和添加Zr元素前后凝固组织的变化规律,实验发现水冷模具浇注下冷却速度提高,晶粒细化,二次枝晶臂间距减小,晶间共晶组织体积变小,但总体积分数和分布并没有明显改变;添加0.1%(质量分数)Zr后,晶粒明显细化,树枝晶转化为等轴晶,二次枝晶臂间距减小,晶间共晶组织体积分数增大,共晶组织形貌和分布没有明显变化;Mg-12Sm和Mg-12SmZr合金水冷后Mg基体中Sm含量降低。     

激光双面区熔Al2O3/Y3Al5O12共晶自生复合陶瓷的制备与表征

采用激光区熔凝固技术制备大尺寸Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合陶瓷,考察双面区熔条件下大尺寸氧化物共晶陶瓷的熔化及凝固成形规律,采用扫描电镜、能谱和X射线衍射对其凝固组织特征进行了表征和分析.研究结果表明:在优化的凝固工艺下,激光双面区熔增加了熔凝层的厚度,获得了熔凝层厚度8.2 mm,长度65.0 mm,致密度达98.5%±1%的Al2O3/YAG共晶陶瓷;共晶熔凝层厚度随激光扫描速率的减小而增加,随激光功率的增大而增大,并且致密度随着激光功率的增大呈现先增大后减小的趋势;双面区熔后的Al2O3/YAG共晶陶瓷微观组织由均一分布、相互交织的Al2O3和YAG共晶相组成,共晶层片间距较小(1.0~3.5μm),且与凝固速度满足Jackson-Hunt公式;共晶间距随扫描速率的增大逐渐减小;双面区熔界面处共晶组织生长具有连续性,界面结合良好;共晶陶瓷的Vickers硬度为(18.6±1.0)GPa.     

凝固条件和镁对Al-Si11.0合金组织的影响

研究了宇向凝固时冷却条件和镁元素对Ａｌ－Ｓｉ１１．０合金树枝晶结构和共晶组织的影响。试验结果表明,随着冷却速度的增加,Ａｌ－Ａｉ１１．０合一次枝晶和二镒分枝间距都显著减小,在较小的冷却速度时,加入镁元素后合金的二镒分枝间距明显增大,而在冷却速度大于１６０Ｋ／ｍｉｎ时,则没有影响。试验还发现,加入镁元素后,冷却速度对共晶成分的影响显示减小,是合 共晶组织变细。在试验范围内,Ａｌ－Ｓｉ１１．０合金中加     

过冷对亚共晶Fe-C-Si合金凝固组织的影响

利用玻璃包熔在悬浮熔炼装置上,通过多次热循环的方法,使处于真空条件下的亚共晶 Fe-C-Si 合金熔体获得深过冷。试验结果表明:随着循环次数的增加,过冷度增大,而凝固组织中的初生相二次臂间距(DAS)减小,r-Fe_3C 共晶形态由蜂窝状向板片状转变且片间距减小。     

快速凝固AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金的微观组织演变和力学性能

使用真空快速凝固设备制备不同直径的AlCoCrFeNi_2.1合金铸棒和薄带,研究了冷却速率对多主元共晶高熵合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,全部试样均由FCC和B2两相组成。不同直径的合金铸棒均为常规共晶组织,只在表层某些位置观察到胞状共晶组织。铸棒的直径越小,冷却速率越大,规则共晶组织的片间距(λ)越小,其屈服强度越高。当铸棒直径由8 mm减小至2 mm时表层区域的λ值由530.4 μm减小至357.0 μm,轴心区域的片间距由712 μm减小至474 μm,合金的屈服强度由690 MPa提高到877 MPa。结合合金薄带的微观组织分析结果表明,随着冷却速率的提高AlCoCrFeNi_2.1合金依次形成规则和非规则混合共晶组织、胞状共晶组织和树枝状组织。     

激冷快速凝固Al-Cu共晶合金的层片失稳研究

目的 研究热处理条件下共晶层片组织的失稳机制,通过理论建模定量阐明控制层片失稳的关键因素。方法 以Al-Cu共晶合金为研究对象,采用铜模激冷的方法使合金发生激冷快速凝固,获得2个不同冷却速率下的细化共晶层片组织,进一步对所制备的样品进行不同温度及时间的退火处理。研究了退火条件下层片组织的失稳行为,进一步建立了层片失稳的理论解析模型,并基于模型,阐明了热处理条件下共晶层片失稳的机制。结果 凝固冷速为63 K/s和28 K/s的2个样品层片组织均发生了失稳,且在相同退火温度下,冷速为63 K/s的样品(初始共晶层片更细小)更易发生失稳,当退火温度及时间相同时,冷速为63 K/s的样品层片失稳程度更高。结论 在退火条件下,受瑞利不稳定性的影响,共晶层片失稳遵循由层片组织转为棒状组织、棒状组织转变为粒状组织的演变规律;层片厚度和退火温度是层片粒化的主要影响因素。     

Al含量对Zn-xAl-4Sb合金平衡凝固组织的影响

利用SEM、EDS、XRD研究了不同Al含量的Zn-xAl-4Sb(x=0、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0)合金在炉冷条件下(冷却速度0.04℃/s)的凝固组织,探讨了Al和Sb以Zn-Al-Sb三元中间合金加入锌液的可能性.结果表明:合金中的Al优先与Sb生成AlSb相;当Al含量小于1.0%时,随着Al含量的增加,合金中AlSb相的量增加,β-Sb3Zn4相逐渐减少;当Al含量为1.0%时,β-Sb3Zn4相消失,合金组织为Zn基体上分布AlSb相;当Al含量大于1.0%时,合金中出现Zn-Al共晶,且共晶的量随Al含量的增加而增多;用Zn-Al-Sb室温下等温截面的富锌角表示了Zn-xAl-4Sb体系的室温相组成.因Al和Sb形成高熔点AlSb相,很难在锌液中溶解,故Al和Sb不宜以Zn-Al-Sb三元中间合金的方式加入.     

SCN-Cam共晶合金的定向凝固研究

采用实时观测装置和定向凝固系统研究了SCN-Cam(Succinonitrile-wt%Camphor,wt%为质量分数)模型合金的凝固过程.实验结果表明,SCN-23.6%Cam共晶合金在常规条件下形成规则的共晶组织,共晶间距随界面推移速度的增大而减小;加入超声振动时,共晶合金生长出初生相;SCN-21%Cam亚共晶...     

Al含量对Mg-Al亚共晶合金热收缩行为的影响

利用一种可使合金在凝固冷却过程中实现近似一维收缩的实验装置,以纯镁及含Al量分别为1.1%、3%和5%(质量分数)的二元亚共晶镁合金为研究对象,检测其在凝固冷却过程中自由收缩时的冷却曲线及一维收缩量的变化,旨在获得纯镁及这三种Mg-Al二元亚共晶合金的热收缩规律,估算合金在低温区间的平均线膨胀系数,最终实现对这几种合金热收缩行为的系统表征。结果表明,Mg-Al合金铸件凝固过程中收缩速率随温度降低先增大后减小,其最大收缩速率vl,max随含Al量的增加(0%~5%)而降低,但降低幅度逐渐减小。当铸件完全凝固后,每一种合金在其对应的某一高温区间内(高温固态收缩阶段)均存在固态收缩速率随冷却温度降低先增大后减小的现象,而所有铸件在低温固态收缩阶段均表现为线性匀速收缩(固态收缩速率趋于一恒定值)。Mg-Al合金铸件在低温收缩阶段(400℃)的固态平均线膨胀系数随含Al量的增加(0%~5%)而增加。     

合金元素对 Nb2Mo2Si合金相平衡及Nb2 Nb 5Si 3共晶组织形态的影响

采用电弧熔炼法制备了 Nb220Si210Mo、Nb220Si210Mo23M (M = Cr , Al , Ti) (原子分数) 四种 Nb2Mo2Si基超高温合金。利用 SEM、EDS、XRD等实验技术对铸造合金的相组成与组织形态进行了观察和分析。Nb220Si210Mo 合金由铌固溶体 (Nb SS) 与βNb 5Si 3化合物两相构成 , 其铸造组织包含大量片层状共晶 (Nb SS 2βNb 5Si 3) 组织。少量合金元素 Cr (3 at %) 能够改变 Nb220Si210Mo 合金的相平衡关系 , Nb220Si210Mo23Cr 的铸造组织中不仅存在 Nb SS和βNb 5Si 3 , 而且还出现少量 Cr 2Nb相 ; 而添加合金元素 Al、Ti (3 at %) 并不改变 Nb220Si210Mo 合金的相平衡关系。添加 Cr 使 Nb SS 2 βNb 5Si 3共晶组织失去了平直片层特征 ; Al 有利于共晶组织中片层状共晶形成 ; 添加 Ti使共晶组织呈现羽毛状特征。合金化使 Nb与βNb 5Si 3的晶格常数发生变化 : Nb的晶格常数均变小; Nb220Si210Mo23Cr合金中βNb 5Si 3的 c/ a值减小 , 其它 3种合金中βNb 5Si 3的 c/ a值增大。     

热处理冷却方式对Fe-16Cr-2.5Mo合金阻尼性能的影响

将Fe-16Cr-2.5Mo合金在1 100℃真空保温1h后分别炉冷,空冷和油冷,研究了热处理冷却方式对Fe-16Cr-2.5Mo合金阻尼性能的影响。分析了不同冷却方式所得合金的微观结构、内应力与阻尼性能之间的关系。结果表明,随冷却速度减小,对数衰减率峰值增大,峰值所对应的应变振幅减小。合金阻尼性能随冷却方式的变化可用SB内应力分布理论解释,保温后炉冷时,冷却速度较慢,晶粒较大,C原子和部分置换原子容易沿晶界析出,且合金的空位浓度降低,致使内应力小于空冷和油冷,这是保温后炉冷阻尼性能最高的本质原因。     

冷却速率对Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y变形镁合金组织和性能的影响

通过水冷和空冷两种冷却方式制备成分相同的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y(质量分数/%,下同)铸态合金,挤压变形后进行时效处理,研究不同熔体冷却速率对挤压态和时效态合金组织性能的影响。结果表明:通过水冷冷却可以显著细化铸态组织,促进I相(Mg3YZn6)的生成,并抑制W相(Mg3Y2Zn3)的形核;由于初始组织不同,水冷和空冷两种冷却方式铸造的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金经过挤压变形后,抗拉强度分别达到327MPa和306MPa,伸长率分别达到14.8%和10.0%;时效处理后,合金的晶粒尺寸和织构强度变化很小,析出的MgZn相和MgZn2相含量成为影响时效态合金性能的主要因素;时效处理挤压态水冷冷却铸造合金的屈服强度和抗拉强度分别达到330MPa和348MPa,伸长率为14.4%,与时效前相比略有减小;时效处理挤压态空冷铸造合金的屈服强度和抗拉强度增大至344MPa和359MPa,伸长率降至8.6%。     

Al和Ce的含量对Mg-Al合金组织的影响

研究了Al和Ce的含量对Mg-Al-Ce合金组织的影响以及第二相的演变规律,进行热力学计算分析探讨了合金化合物的形成规律及其作用。结果表明:添加适量的Ce对Mg-Al合金有细化晶粒的作用,当Al的添加量(质量分数,下同)为2.5%、Ce的添加量为2%时晶粒最小,为280μm。数据拟合结果表明,Al含量为6.4%~7%、Ce含量为1.6%~2%为最佳添加量,可使晶粒尺寸减小到160μm。随着Al、Ce含量的变化合金中优先生成Al4Ce相,在凝固过程中细小的Al4Ce化合物吸附在α-Mg晶粒周围形成片层状共晶,阻碍α-Mg晶粒的长大从而细化合金晶粒。     

固溶处理冷却方式对Cu/Al复合板界面微观组织的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等手段研究了冷却方式(水冷、空冷和炉冷)对Cu/Al复合板界面微观组织的影响,利用显微硬度仪测试了冷却方式对铸轧Cu/Al复合板力学性能的影响。实验结果表明:铸轧复合板界面形成Al_2Cu、AlCu、Cu_9Al_4、AlCu_3四种金属间化合物,经500℃×2 h固溶处理后,界面扩散层厚度增加,形成Al_2Cu、AlCu、Al_2Cu_3、Cu_9Al_4、AlCu_3五种金属间化合物。水冷和空冷界面扩散层产生孔洞,炉冷孔洞基本消失,解释了孔洞形成原因及变化过程,孔洞等缺陷会削弱界面层的结合强度。铸轧复合板界面扩散层厚度小、硬度低;经固溶处理后,界面扩散层厚度和硬度均增加,并随冷却速度的减小,厚度和硬度进一步增加。剥离过程中,铸轧复合板靠近Al基体断裂,而经固溶处理后的复合板断裂在界面扩散层。随冷却速度的下降,裂纹扩展能力减弱,过厚的金属间化合物不利于复合板的结合。     

Ni-Ni3Nb共晶合金跃迁变速定向凝固下的组织演化

为了研究非稳态凝固过程对共晶合金凝固组织的影响,在Ni-Ni3Nb共晶合金中采用跃迁变速的方法,研究了凝固组织的变化.研究结果表明:凝固速率从1μm/s跃迁到10μm/s时,共晶层片间距因Ni相分叉而发生细化,跃迁前后的层片间距满足λV1/2=18μm3/2s-1/2;从10μm/s跃迁减速到1μm/s时,共晶层片间距因Ni相合并而发生粗化,粗化过程在一个较长的凝固区域内进行;凝固速率从5μm/s跃迁加速到15μm/s时,部分Ni相失稳长大,而Ni3Nb相保持不变,导致合金凝固组织从规则共晶转变为非规则共晶.     

定向凝固Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金的显微组织和性能

研究了Al含量对冷坩埚定向凝固Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金的定向凝固组织主要由α₂相和γ相组成,随着Al含量的提高α₂相逐渐减少而γ相含量提高,且其显微组织片层由以平行片层和45°片层为主的混合片层向垂直混合片层转变;Al含量(48%,原子分数)较高的Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金其片层取向与应力方向垂直,具有较高的抗压强度和较低的塑性;Al含量(45%,原子分数)适中的合金其片层取向与应力方向平行,具有较高的强度、室温延伸率和综合性能。     

深过冷Ni—Sn共晶合金的快速凝固机制

本文通过净化法使 Ni-32.5wt-%Sn 共晶合金液获得深过冷,对该合金液在不同过冷条件下的凝固机制和组织进行了研究。结果表明:当过冷度小于约10K 时,该合金液凝固生成 Ni_3Sn相和 Ni(α)相层片共晶。在深过冷条件下,由于 Ni_3Sn 枝晶的自由生长速度远大于 Ni(α)枝晶的自由生长速度,再辉过程中,Ni_3Sn 相和 Ni(α)相不能以匹配方式生长,而由 Ni_3Sn 相作为领先相以枝晶簇方式生长。再辉过程中形成的枝晶簇,其内部 Ni_3Sn 枝晶进一步熔断粗化及 Ni(α)相在Ni_3Sn 枝晶间形成生长,最后形成非规则共晶组织。当过冷度小于130K 时,再辉之后,枝晶簇间存留有较大体积的成分仍为 Ni-32.5wt-%Sn 的合金液,这部分合金液在共晶平台阶段以层片共晶方式凝固,所以试样内部的组织由非规则共晶区和层片共晶区组成。