钨和H13钢的耐铝液腐蚀-磨损性能与机理EI北大核心CSCD

通过铝液中的静态腐蚀,高温下的摩擦磨损和铝液中的腐蚀-磨损试验,对钨和H13钢的耐铝液腐蚀-磨损性能和机理进行研究。结果表明:钨在铝液中的平均腐蚀速率约为H13钢的1/14,在高温下的摩擦磨损性能与H13钢的相当,在腐蚀-磨损条件下钨的材料损失率仅约为H13钢的1/24,远远优于H13钢的耐铝液腐蚀-磨损性能。在腐蚀-磨损过程中,试验材料均发生了磨粒磨损,而钨的腐蚀-磨损表面生成的产物起到了很好的保护基体材料的作用。腐蚀和磨损的交互作用是造成试验材料在腐蚀-磨损条件下材料损失急剧增大的主要原因。     

阳极氧化和预氧化提高渗铝TiAl合金的热腐蚀性能

为提高TiAl合金的抗热腐蚀性能,采用渗铝、阳极氧化和预氧化技术在TiAl合金表面制备致密的防护涂层。研究700°C下涂层保护的TiAl合金在75%Na2SO4+25%NaCl(质量分数)熔盐环境中的热腐蚀行为。结果表明,阳极氧化和预氧化可促进Al2O3防护层的形成,有效阻止热腐蚀环境下熔融盐和氧气向基体的扩散。在热腐蚀过程中,渗铝层为致密Al2O3层的持续形成提供铝元素。另外,预氧化后渗铝层中形成由TiAl3和TiAl2组成的梯度扩散层,降低涂层内部的应力。     

H13钢耐铝液腐蚀表面处理的研究进展

H13钢具有良好的热强性、红硬性、较高的韧性和抗热疲劳性能,被广泛用于铝合金压铸模及挤压铸模。然而使用中常因H13钢耐铝液腐蚀性能不足,导致模具提前失效,并造成铝液污染。表面处理可显著提高H13钢的耐铝液腐蚀性能。目前对H13钢耐铝液腐蚀表面处理的研究主要集中于化学热处理及表面涂层。通过总结国内外的研究成果,分析了各种化学热处理技术及表面涂层工艺,对其制备、耐铝液腐蚀性能和应用情况等进行了阐述,同时也展望了提升H13钢耐铝液腐蚀性能表面处理的研究趋势。     

耐铝及其合金熔体腐蚀磨损材料的研究进展（英文）

铝及其合金熔体引起的腐蚀磨损导致的材料失效是铝工业中一个非常普遍的难题。综述包括铁合金及陶瓷等材料在铝液中的腐蚀磨损行为及在液态金属中的腐蚀-磨损试验设备。在阐述单一的液态金属腐蚀和磨损机理的基础上,分析腐蚀磨损的协同效应。综合讨论由于摩擦副旋转导致的铝液动态搅拌、液态铝物理性质以及晶粒尺寸等因素对铝液腐蚀-磨损性能的影响。最后,总结耐铝液腐蚀磨损材料应该具备的基本特征。根据本课题组已有研究成果,特别是Ti Al3/Ti3Al C2/Al2O3这种金属/陶瓷复合材料的优异耐铝液腐蚀磨损性能,展望具有连续相互穿插结构陶瓷/金属复合材料在铝液腐蚀磨损环境中的应用前景。     

扩散铝涂层对TiAl合金高温摩擦磨损性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层,并进行720℃×4 h高温扩散处理。采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了其显微硬度和耐磨性。结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层;经扩散处理后,膜层中纯铝相消失,形成了表面氧化层Al2O3和中间扩散层TiAl3,膜层硬度明显增加,显著提高了TiAl合金基材的抗高温摩擦磨损性能。     

烧结温度对Micro-FAST制备TiAl合金组织和性能的影响

为解决TiAl合金成形困难的问题,以Ti、Al元素粉末为原料,采用Micro-FAST制备Ti-47Al合金,研究不同温度(7001050℃)对TiAl合金组织和性能的影响,并且探究了烧结过程中颗粒的迁移机制。结果表明,700℃烧结时不能形成典型组织,主要相为TiAl3;800℃及以上烧结时为岛状组织,主要相为大量的TiAl和少量的Ti3Al;在1050℃烧结时具有最佳的综合力学性能。烧结过程由多种扩散机制共同控制,随着烧结的进行,依次为蒸发-凝聚、体积扩散、晶界扩散和表面扩散。     

扩散处理对离子镀铝TiAl合金高温氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备纯铝层,分别进行720℃×2 h、780℃×2 h和840℃×2 h高温扩散处理,采用SEM、EDS和XRD分析了扩散铝层的微观组织及其相组成,并测试了不同扩散热处理工艺对合金高温氧化性能的影响.结果表明:随着扩散温度升高,镀铝扩散层厚度不断增加,扩散层由表及里形成Al2O3/TiAl3/TiAl2的结构特征,且内部Al元素浓度呈梯度分布;镀铝经扩散处理后的TiAl合金在850℃空气中的氧化速度主要受扩散层元素与基体元素之间的热扩散过程控制.氧化动力学曲线呈对数变化规律.当扩散工艺为840℃×2 h时,镀铝扩散层具有优良的抗高温氧化性能.     

工艺参数对Al-Ti-C中间合金第二相粒子及细化效果的影响

研究了铝含量和铝液温度对热爆法合成Al-Ti-C中间合金第二相粒子形成规律及细化效果的影响.结果表明:预制块铝含量对第二相粒子TiAl3和TiC的生成有重要影响.铝液温度影响反应生成的中间合金中TiAl3、TiC的形态和分布,并影响其晶粒细化能力.当Al:Ti:C的原了比为3.4:1.8:1、铝液温度为780℃时,合成的中间合金中大量TiAl3和TiC粒子在铝基体上均匀分布,晶粒细化效果最佳,并讨论了晶粒细化机理.     

激光熔覆SiC_p/Ni35覆层热熔损性能研究

通过激光熔覆工艺在H13钢表面制备了SiC_p/Ni35,Ni@SiC_p/Ni35和Cu@SiC_p/Ni35复合覆层。对3种激光熔覆层在700℃进行2h铝液静态热熔损试验,测量试样的熔损质量。采用SEM-EDS观察和分析熔覆层的组织和成分,分析并研究SiC_p/Ni35熔覆层在铝液中的腐蚀机理。结果表明,H13钢的熔损质量损失为熔覆层质量损失的16~23倍,各熔覆层熔损质量差别不大。熔覆层Al/Ni接触扩散偶新生相形核时间长,Al在熔覆层中扩散速度低导致熔覆层抵抗铝热熔损性能显著提高。     

多弧离子镀铝对TiAl合金高温抗氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层.采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,研究了镀铝层对TiAl合金的高温抗氧化性能的影响.结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层,经850℃×100 h高温氧化后,氧化膜外层为连续致密的A12O3,内层为扩散层TiAl3相,有效地提高了TiAl合金高温抗氧化性能; 经950℃×100h高温氧化后,表面氧化膜由A12O3及少量的TiO2组成,膜层中TiAl2为主要成膜相.对TiAl合金的抗高温氧化性能起到一定的提高作用.     

Effects of molten aluminum on H13 dies and coatings

The effects of molten aluminum casting alloy A390 on a commercially heat treated H13 die steel and two wear-resistant coatings, Cr₂₃C₆ and TiN, were investigated by an accelerated corrosion test. The H13 steel suffered severe corrosion due to the rapid formation of intermetallic compounds. The formation of multilayer intermetallic compounds and the simultaneous dissociation of the intermetallic compound τ6 (Al₄FeSi) were attributed to the fast dissolution of H13 steels into the melt. This dissolution of the H13 steel was accelerated dramatically by turbulence and an increase in melt temperature. Significant improvement in corrosion resistance was achieved for the H13 steel coated by Cr₂₃C₆ via a pack cementation process.     

TiAl合金表面激光重熔MCrAlY涂层热腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在TiAl合金表面制备了MCrAlY涂层,并用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了TiAl合金、等离子喷涂MCrAlY涂层及激光重熔MCrAlY涂层850℃下75%Na₂SO₄+25%NaCl(质量分数)混合盐浸泡热腐蚀性能,分析了不同试样的热腐蚀破坏机理,并讨论了激光重熔处理对涂层热腐蚀性能的影响.结果表明,等离子喷涂MCrAlY涂层能显著提高TiAl合金的耐热腐蚀性能,经过激光重熔后可进一步提高其耐热腐蚀性能.MCrAlY涂层在高温熔盐中的热腐蚀发生的是表面氧化反应和内部硫化反应,主要生成Al₂O₃,Cr₂O₃,NiO,NiCr₂O₄,Ni₃S₂及CrS等腐蚀产物.     

AZ91D镁合金电偶腐蚀的研究

在自来水和3.5%NaCl溶液中测试了铸造AZ91D镁合金与铝合金、锌合金、Q235碳钢和Cu偶合后的电偶腐蚀行为,研究了腐蚀环境、偶接材料和阴阳极面积比(CAAR)对铸造AZ91D镁合金电偶腐蚀行为的影响。在电偶腐蚀过程中测量溶液的pH值以及电偶腐蚀电流;用失重法计算了铸造AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率,利用SEM观察了AZ91D镁合金的腐蚀形貌,并对腐蚀产物进行XRD分析。结果表明,AZ91D镁合金在电偶腐蚀过程中会使溶液的pH值升高,并伴有以Mg(OH)₂为主的腐蚀产物的生成;溶液中Cl^-的存在会加速AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率;低氢过电位金属Q235碳钢和Cu对AZ91D镁合金的电偶腐蚀加速效果明显高于中氢过电位金属铝合金和锌合金,偶接材料的极化性能对AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率有较大影响。同时,大的阴阳极面积比会加速AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率,且AZ91D镁合金的电偶腐蚀电流随阴阳极面积比的增大而呈线性增长趋势。     

Interactions between TiAl alloys and yttria refractory material in casting process

In this work, U-shaped yttria ceramic crucibles have been prepared to melt Ti–47Al (at.%) alloy in a vacuum induction furnace, in order to simulate the worst practical situation with respect to the interactions between TiAl alloy and yttria refractory material. The effects of superheating temperature and cooling media on the metal–crucible interface, microstructure, chemical composition and microhardness have been evaluated. The investigation demonstrates that interactions between the yttria crucible and the molten TiAl consist of slight chemical dissolution and some physical erosion and the extent of the dissolution and erosion depend on the superheating temperature. The thermodynamics of TiAl–Y₂O₃ reactions have been investigated according to the calculation of the Gibbs free energy change of the yttria dissolution reaction. The possibilities of melting and casting TiAl alloys by the use of yttria refractory material are also discussed.     

Modeling of titanium aluminides turbo-charger casting

The castability of titanium aluminide (TiAl) turbo-charger was investigated with various casting parameters. The fluidity of TiAl alloys increased with mold preheating temperature and centrifugal force. The thermo-physical variables estimated by casting process were applied to the modeling of TiAl turbo-charger casting using the Magmasoft^®. In the case of real casting process, there were many misruns and cold-shuts due to low fluidity of molten TiAl alloy. However, in the modeling, molten TiAl alloys never stop even though the turbo-charger has both the curvature and thin wall parts. Therefore, there were no major defects such as misruns and cold-shuts in the modeling process. The gap between casting and modeling remains in TiAl alloy turbo-charger casting since the modeling process cannot explain the microstructural evolution during solidification and metal–mold reaction between mold materials and TiAl alloy.     

ZL102铝合金在3% NaCl溶液中的微区电化学特性

采用扫描电化学显微镜技术(SECM)深入研究了ZL102铝合金在3%NaCl(质量分数)溶液中的腐蚀行为,用光学显微镜和扫描电镜观察其腐蚀形貌,用能谱仪对夹杂物和腐蚀产物进行分析。结果表明:在3%NaCl溶液中,金属间化合物与ZL102铝合金基体形成微电池,金属间化合物的电位高于基体的,使基体优先腐蚀溶解;腐蚀过程中铝合金表面活性不稳定,是因为尺寸较小的金属间化合物因周围基体溶解容易脱落,并在其他区域沉淀,只有尺寸较大的金属间化合物周围基体产生持续腐蚀溶解,最终形成点蚀。     

Investigation of interface reaction between TiAl alloys and mold materials

This paper describes the investment casting of TiAl alloys. The effects of mold mateiral and mold preheating temperature for the investment casting of TiAl on metal-mold interfacial reaction were investigated by means of optical micrography, hardness profiles and an electron probe microanalyzer. The mold materials examined were colloidal silica bonded ZrO₂, ZrSiO₄, Al₂O₃ and CaO stabilized ZrO₂. When compared with conventional titanium alloy, the high aluminum concentration of TiAl alloys helps to lower their reactivity in the molten state. The Al₂O₃ mold is a promising mold material for the investment casting of TiAl in terms of the thermal stability, formability and cost. Special attention need to be paid to thermal stability and mold preheating when developing the investment casting of TiAl alloys.     

固态Cu-9wt%P合金在液态铝中溶解过程的研究

本文以固态Cu-9wt%P合金为研究对象,研究了973 K时固态Cu-9wt%P在铝液内的溶解过程。通过静态溶解和水淬实验得到了保留溶解过程信息的凝固组织。采用ZEISS Axio Vert.A1光学金相显微镜、扫描电子显微镜(Scaning electron microscope, SEM)对凝固组织进行了分析。研究发现固态Cu-9wt%P合金在铝液内溶解时,随着溶解时间的延长,固液界面上Cu-9wt%P合金一侧易形成单相Cu₃P,固液界面前沿富集有颗粒和层状的AlP。总结了固态Cu-9wt%P合金在铝熔体的溶解过程,揭示了溶解速度慢的根本原因。。