HfC颗粒增强NiAl基纳米复合材料的机械合金化与力学性能

球磨Ni,Al,Hf,C元素粉末反应合成NiAl-HfC复合材料,形成机制归结为机械碰撞诱发的双爆炸反应（Ni Al→NiAl △H;Hf C→HfC △H）。采用热压和热等静压工艺纳米粉末压制成较密实的块体材料,进而研究其微观组织与力学性能。结果表明反应球磨制备的NiAl-10FfC复合材料中强化相细小弥散;较大的颗粒（50－100nm）一般分布于晶界,恒应变速率压缩其室温至高温屈服强度均显著高于NiAl。且具备较好的高温塑性,材料的高温强度依赖于应变速率,变形受扩散机制控制。     

NiAl(Co)-TiC纳米复合材料的制备及力学性能

将Ni,Ai,Co,Ti,C各元素，按Ni50Al45C05 10%TiC和Ni50Al45Co5 20%TiC名义成分配比混合，在高能球磨机内进行机械合金化（MA），纳米晶粉末经过热压（HP）和热等静压（HIP）处理，制备出晶粒大小为80－250nm原位内生TiC颗粒，晶粒为100－350nm NiAl(Co)基体的块体复合材料，其室温屈服强度达1394－1660MPa,具有12％－13％压缩形变，NiAl(Co)-20%TiC纳米晶复合材料，在700℃压缩形变至30％时，表面光滑没有裂纹，在1100℃下，高温屈服强度为136MPa，是铸态纯NiAl的4倍。     

定向凝固 NiAl/Cr(Mo,Hf)合金的微观组织及力学性能

研究了定向凝固NiAl-28Cr-5.85Mo-0.15Hf合金的微观组织与在293～1373K温度范围内的力学性能.结果表明:合金是由NiAl枝晶轴和枝晶间区(NiAl和Cr(Mo)相的共晶)组成的.经过长期固溶时效处理NiAl/Cr(Mo)合金析出少量弥散分布的Huesler相,其余Hf以固溶体方式存在.DSNiAl-28Cr-5.85Mo-0.15Hf合金具有明显的韧脆转变行为,韧脆转变温度依赖于应变速率.室温拉伸断口呈现明显的解理断裂,而韧脆转变温度在以上时,合金具有较大的变形量,断口上有许多韧窝,呈现明显的塑性断裂特征.     

Ag对NiAl合金组织和性能的影响

研究了Ag对NiAl合金显微组织和压缩性能的影响，结果表明：NiAl-Ag合金是由NiAl和富Ag的固溶体两相组成，富Ag相随Ag含量的增加而增加，Ag在NiAl合金中的固溶度很低，它们组成了伪二元偏晶体系，少量Ag的加入提高NiAl合金的强度，而大量Ag的加入则降低其强度。这种强化与弱化效果归因于Ag的固溶强化和塑性第二相（富Ag相）的软化作用，Ag合金化能显著提高NiAl合金的室温压缩塑性。     

铜模吸铸法制备的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶与块体纳米晶合金

利用铜模吸铸法制备了直径φ1.0mm和2.0mm的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金和直径2.0mm的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体纳米晶合金圆棒.利用X射线衍射、差示扫描量热仪(DSC)和差热分析仪(DTA)对Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金的结构和热性质进行了测定.该非晶合金的超冷液相区△Tx为16.7K,约化玻璃转变温度Tg/Tm和Tg/T1分别为0.60和0.57.Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2合金接近共晶成分,在10K/min的冷却速率下其过冷度可达86.7K.利用透射电子显微镜(TEM)观察了制备态的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2纳米晶合金圆棒的结构,为非晶基体上均匀分布的尺寸10～20nm的α-Fe晶粒.Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2合金能达到较大的过冷度,具有较高的约化玻璃转变温度(接近共晶合金成分)和过冷合金熔体的二步相析出有利于块体非晶合金和块体纳米晶合金的形成.铜模吸铸法既可制备块体非晶合金,也可制备块体纳米晶合金,是一种很有吸引力的制备块体非晶合金和块体纳米晶合金的方法,并进一步证实利用快速凝固法可以直接制备块体纳米晶合金.     

液态金属冷却工艺对NiAl-Cr(Mo)-Hf(Ho)定向合金组织的影响

用液态金属冷却技术(LMC)和传统的定向凝固技术(HRS)制备了名义成分为Ni-33Al-31Cr-2.9Mo-0.1Hf-0.05Ho(%,原子分数)的定向合金,研究了制备工艺对其组织的影响.结果表明,合金由初生NiAl枝晶、NiAl/Cr(Mo)共晶胞和少量Hf同溶体组成.与HRS工艺相比,LMC工艺能提高同液前沿温度梯度和冷却速度.较高的固液前沿温度梯度扩大了NiAl/Cr(Mo)共晶共生区成分范围,减少初生NiAl枝晶的体积分数.而较高的冷却速度抑制固溶元素扩散,细化定向合金的组织,增加合金中固溶元素总量.另外,LMC工艺能避免HRS工艺中产生的生长缺陷,包括斑点,NiAl一次枝晶的偏转和NiAl一次枝晶的不连续.     

Zr基块体非晶合金的成分设计及其性能研究

根据二元共晶混合法设计Zr-Cu-Ni-Al非晶合金成分,利用铜模吸铸法制备Zr-Cu-Ni-Al合金棒材.采用XRD、DSC、SEM及准静态压缩实验研究了所设计合金的非晶形成能力和力学性能.结果表明:所设计的Zr-Cu-Ni-Al合金均为非晶态结构,其过冷液相区(ΔTx)均超过65 K,有较好的非晶形成能力,其中Zr55.7 Cu22.4 Ni7.2 Al14.7合金的ΔTx最宽,达到82 K;合金的塑性变形能力由低到高依次为:Zr57 Cu18.67 Ni8 Al16.33、Zr56.36 Cu20.53-Ni7.6 Al15.51、Zr54.4 Cu26.13 Ni6.4 Al13.07和Zr55.7 Cu22.4 Ni7.2 Al14.7,其中Zr55.7 Cu22.4 Ni7.2 Al14.7的塑性达到5.5％,抗压强度达到1885 MPa,其他三种合金的塑性均不足2％.剪切带的增殖和交互作用与非晶合金的塑性和强度密切相关.合金试样断口中均有熔滴存在,这表明在合金变形过程中,断裂处的合金组织发生了粘性流动,并伴有脉纹产生.合金在塑性变形中均发生了锯齿流变,锯齿流变与自由体积的变化密切相关.     

Hf对Pt改性γ’-Ni3Al单相磁控溅射层氧化行为的影响

γ＇-Ni3Al高温合金表面溅射纳米晶涂层和铂改性γ＇＋γ＇涂层的成分、结构与基体相近,涂层脆性、相容性等改善明显,但有关改性层抗高温氧化性的研究有待深入。通过磁控溅射方法在γ＇-Ni3Al基高温合金表面沉积Ni3（Al,Hf）纳米晶涂层,在溅射层表面电镀1．5μm的Pt,1150℃扩散退火1h,得到Pt＋Hf改性的γ＇-Ni3Al单相涂层,不含Hf的涂层中没有明显的浓度梯度,而含Hf涂层中则有明显的浓度梯度。通过场发射扫描电镜（EFG—SEM）、X射线衍射（XRD）、电子探针（EPMA）和能谱（EDX）分析了涂层的结构与成分,考察了Pt改性γ＇-Ni3Al单相涂层在l050oC下空气中的氧化行为。结果表明：不合Hf的涂层生成外层为NiAl2O4、内层为Al2O3的复合氧化膜,含Hf的涂层均生成单一的Al2O3膜,Hf促进了Al的选择性氧化。适当含量的Hf降低了Pt改性γ＇-Ni3Al涂层的氧化速率,但是过高含量的Hf则使得涂层的氧化速率升高。     

含微量Y的Ni-20Al-30Fe定向合金的研究

一、引言 近年来,在金属间化合物中,特别是Ni—Al系长程有序金属间化合物作为高温结构材料应用前景日趋明显。B_2型Ni—Al化合物具有高熔点、低密度、高热传导性以及优良的抗氧化性能等特点,作为航空航天工业耐热结构材料具有更大潜力。但由于它低温塑性差,中温、高温强度低,限制了它的应用。为了改善低温塑性和提高中温、高温的强度,人们正进行各方面的努力。In-oue等人研究了快速凝固法制备Ni—20Al—30Fe线材合金性能,Sumit Guha等人也对同一成分合金通过热挤压成型工艺研究了该挤压合金的室温性能。结果表明,Fe的加入可提高B_2型NiAl合金的室温塑性,但对高温性能未作报道,这一较好的结果说明了Ni—Al—Fe系合金是值得重视和研究的。在高温合金和在Ni_3Al金属间化合物的研究中发现,少量的稀土元素Y的加入对合金塑性和抗氧化性有好处。为此,我们试图通过加入微量稀土元素Y(0.01wt％)和采用定向结晶工艺,达到提高Ni—20Al—30Fe合金的强度与塑性的目的。     

Ni-36at%Al合金室温和高温韧性的改进

一、前言 NiAl金属间化合物具有比重轻,熔点高,抗氧化性好等优点,是潜在的高温结构材料,但室温脆性和高温强度低的问题阻碍了这一系列合金的发展和应用。NiAl的脆性归结于室温下仅开动<110>方向的滑移系,该系统仅存在三个独立的滑移系,无法满足多晶体范性形变的Von,Mises准则,即至少存在五个独立滑移系的要求。通过合金化改变滑移系以改善NiAl合金塑性的努力没有取得成功。通过控制成分和细化晶粒的途径也未明显地改善NiAl的室温塑性。NiAl高温强度低往往归结于具晶界结合强度低,通过合金化的途径有可能改善其高温强度。 富Ni的NiAl合金中存在马氏体相变,马氏体相转变点在273k附近的NiAl合金通过产生应力感生马氏体和马氏体再取向,在室温表现出显著的塑性。但是由于合金晶界强度低和马氏体转变过程引起的微裂纹,合金仍显得十分脆弱。     

重点实验室研究进展

钼合金具有室温脆性以及强度低、延性差等本征特性,导致其深加工困难、产品性能低、应用领域受限。如何同步提高钼合金的强度与延、韧性,一直是本领域的挑战性难题。西安交通大学金属材料强度国家重点实验室孙军教授课题组经过多年努力,揭示了稀土氧化物掺杂钼合金中晶粒及晶内与晶界粒子强韧化尺寸效应特性和机理,建立了强韧化定量解析模型,证实了细化稀土氧化物及钼晶粒均可有效提高钼合金的强度和延、韧性,提出了纳米掺杂强韧化的新思路。并据此开发了分子级掺杂的液相混合制备含纳米稀土氧化物钼合金的关键技术,解决了稀土氧化物的纳米化与非团聚化、及其在钼晶粒内部和晶界均匀弥散分布、纳米超细晶结构的高温稳定性等制约该领域发展的3大“瓶颈”难题。所制备的合金中氧化物平均颗粒尺寸小于80 nm,钼晶粒尺寸可达亚微米级（图1）。这种具有纳米稀土氧化物粒子与超细晶微观结构的钼合金在获得显著强化的同时,其拉伸延性可成倍提高。该新型钼合金的强度与延、韧性均超过已报道的国际一流公司同类材料最好水平（图2）,同时明显降低了其塑脆转变温度,并显著提高了合金高温再结晶温度及高温强度与拉伸延性。     

NiAl合金的超塑性行为及其变形机制

研究了等原子比NiAl合金的NiAl-25Cr,NiAl-20.4Fe-Y,Ce,NiAl-30Fe-Y合金的超塑性行为及其变形机制,结果表明,几种合金在一定条件下均表现出超塑性行为,单相NiAl超塑性变形源于变形过程中所发生的动态回夏及再结晶,两相及多相NiAl合金的超塑性变形机制则是晶粒的转动和界面的滑动。     

Ti-6Al-4V板材低温超塑性的研究进展

提高金属材料性能的方法之一是生产平均晶粒尺寸小于1μm的合金,它可使合金的强度提高2～3倍.亚微米晶合金出现超塑性的温度比微米晶合金的低得多.经超塑性成型/扩散结合(SPF/DB)可获得亚微米甚至纳米晶合金.超塑成型前的合金不允许存在各向异性,利用大塑性变形如等通道挤压或多重等温锻造可消除合金内的各向异性.俄罗斯研究人员给出获得各向同性亚微米晶Ti-6Al-4V板材的方法,并研究了板材的室温和高温机械性能及其超塑性.     

Ni3Al+Ni7Hf2定向共晶合金的凝固行为

研究了Ni3Al/ Ni7Hf2定向共晶复合材料的组织和凝固行为。结果表明, Ni- 5.8Al-32Hf 和 Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W 合金是这类Ni3Al/ Ni7Hf2定向共晶复合材料的合适成分。这两种合金在铸态下存在Ni3Al和Ni7Hf2相。缓慢凝固时会出现少量β-NiAl相。三元合金和五元合金的凝固范围分别为41℃和57℃,临界G/R值分别为5×105和7×106℃*s*cm－2 。对三元合金在温度梯度G=250℃*cm－1 和生长速率R=5μm*s－1,对五元合金在G=350℃ cm－1和R=1μm*s－1 条件下制备了平行于生长方向定向排列Ni3Al/Ni7Hf2片状共晶材料。     

纳米软磁合金Fe76.5—xCu1.0NbxSi13.5B9.0界面非晶相的？…

主要采用穆斯堡尔谱学方法，研究了非晶晶化法制备的Ｆｅ７６．５－ｘＣｕ１．０－ＮｂｘＳｉ１３．５Ｂ９．０纳米晶合金中界面非晶相的显微结构。用穆斯堡尔热扫描技术测定了残余非晶相的磁有序温度ＴＣ。观察到非晶合金的晶化温度，磁有序温度和平均磁超精细场有规律性的变化。分析了纳米晶粒通过磁相互作用对界面非晶相的影响以及Ｎｂ在该系列合金中所起的作用。     

Mssbauer在测定Al—V—Fe纳米晶合金中相组成的应用

采用机械合金方法制备Al—V—Fe纳米晶合金粉末,合金粉末由纳米尺度的铝晶粒加非晶颗粒组成。利用Mossbauer测定表明合金由单铁组态、双铁组态固溶体以及非晶相组成,三者的含量分别为22.644%,16.746%,60.610%。     

Al-6Mg-0.2Sc铝合金高温力学行为研究

研究了Al-Mg-Sc超塑合金在200～500℃的高温力学性能,并对实验残样进行了微观组织分析.结果表明,Al-Mg-Sc合金在250～500℃区间内均具有一定的超塑性;在300～400℃超塑成形时强度较低,成形后制件使用性能较好,工程化条件下可选择使用;合金高温断裂机制由穿晶断裂向沿晶断裂转变的温度点在300℃附近,在此温度以下晶粒强度低于晶界强度,在此温度以上晶粒强度高于晶界强度.     

铝硅合金超塑性研究

本文对 Al—13Si 共晶合金在超塑性变形时产生早期断裂的原因进行了研究。对影响Al—Si 共晶合金断裂的因素——第二相 Si 粒子形状、Si 粒子长大以及 Si 相与α相高温硬度差进行了详细分析。文章揭示出 Al—13Si 共晶合金的超塑性拉伸断裂是外部无颈缩的空洞型断裂。Si 粒子周围产生空洞是由于晶内位错堆积在 Si 粒子周围,造成应力集中,以及 Si 相与α相高温硬度相差悬殊,不能协调变形引起的。第二相 Si 粒子为带有尖角的短棒状,使得空洞沿尖角指向不均匀扩展,导致该合金发生早期断裂。     

用反应球磨法制备NiAl-TiC复合材料

球磨Ni、Al、Ti和C粉末以合成NiAl-TiC复合材料，分析了反应合成机理。结果表明，NiAl和TiC的突然生成归结于两个爆炸反应：Ni Al→NiAl ΔH1,Ti 2C→TiC ΔH2。还研究了NiAl和TiC化合物球磨过程中晶粒细化的规律以及粉末颗粒度的变化规律。     

铝基非晶合金防腐蚀耐磨损性能的研究进展

Al基非晶合金具有优异的防腐蚀耐磨损性能.综述了Al基非晶合金由热处理和变形处理引起的晶化,介绍了Al基非晶合金材料防腐蚀耐磨损性能的研究现状,指出Al基非晶合金在控制非晶纳米晶比例、提高该非晶纳米晶涂层中非晶含量的研究动态,展望了Al基非晶合金材料在海洋装备防护等领域的运用价值.