TiB、TiC和Y2O3增强钛基复合材料的蠕变行为和组织演变(英文)

采用感应熔炼法制备(TiB+TiC)和(TiB+TiC+Y₂O₃)增强钛基复合材料。蠕变试验在650℃和120～160 MPa下进行，通过XRD、SEM和TEM对铸态试样和蠕变试样的显微组织演变进行详细表征。结果表明，两种复合材料的铸态组织均为网篮组织。在相同的蠕变条件下，添加Y₂O₃的复合材料具有更低的稳态蠕变速率。蠕变后，在α/β界面、溶解的β相和增强体周围有硅化物析出，这些硅化物对位错有很强的钉扎作用。因为存在贯穿TiB晶须的层错结构，所以TiB周围的硅化物尺寸明显大于TiC和Y₂O₃周围的硅化物尺寸。蠕变变形主要受溶质阻力控制，位错运动还受到α/β界面、增强相和硅化物的影响。     

近α高温钛合金600℃蠕变变形机制的TEM研究

测量了具有不同组织形态的Ti-1100和IMI834合金在600℃,150MPa,100h条件下的蠕变栈残余变形量,利用透射电镜观察了蠕变前后合金中的位错和组织形态,分析了两种合金的蠕变变形机制。结果表明Ti-1100合金的蠕变由位错所控制,位错上析出的大量硅化物粒子强烈阻碍着位错的滑移,但局部区域由于位错攀移而出现了动态再结晶。IMI834合金的蠕变由位错和α片层的界面滑移共同控制,其中位错蠕变方式与Ti-1100合金极为相似,而界面滑移蠕变增加了合金的蠕变变形。     

Nd对Al2O3f/AZ91D复合材料高温蠕变性能的影响

利用高温压缩蠕变实验研究了Nd对复合材料的高温蠕变性能以及压应力对濡变应力指数的影响.结果表明稀土元素Nd的加入可以明显改善复合材料的高温蠕变性能,试验中添加0.8％Nd的Al2O3f/AZ91D复合材料的抗高温蠕变性能最好;当应力为60～90 MPa与156～180MPa时复合材料的蠕变机理为基体和增强体之间的载荷传递,纤维的开裂和破断是其失效的主要机制;应力为90～156 MPa时复合材料的蠕变机理为位错滑移与位错攀移共同作用.     

Ti-600合金蠕变性能及硅对其蠕变性能的影响

研究了Ti-600合金在3种温度(550、600、650℃)、5种应力(150、200、250、300、350 MPa)下的蠕变性能,并分析了硅化物对合金蠕变性能的影响。研究结果表明,Ti-600合金具有较小的稳态蠕变速率及较大的蠕变激活能,反映出该合金具有较好的蠕变抗力。当温度升高、应力增大时,Ti-600合金的稳态蠕变速率增大。600℃下,当蠕变应力高达350 MPa时,Ti-600合金的稳态蠕变速率低至3.72×10-7s-1。Ti-600合金的蠕变激活能最高可达574.6kJ？mol-1,最低为332.7 kJ？mol-1。在蠕变过程中,Ti-600合金内析出了S2型(TiZr)6Si3硅化物,能够钉扎位错、阻碍位错滑移,提高合金的蠕变抗力。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的形变

研究了TiC颗粒增强钛基复合材料增强颗料和基体之间的不均匀形变,得出颗粒和基体之间的形变过程中产生形变摩擦阻力,通过弹塑性力学计算出的TiC/Ti界面上颗粒阻碍基体变形力为TiC强度的0．6倍,阻碍基体中滑移的进行,使基体得到强化。另一方面,当界面上的形变应力同基体的某个晶面形成位错源时,可放出位错环,使应力得到释放,同时增加基体的位错密度,位错互相缠绕形成胞状亚结构,强化基体。     

镍基单晶合金高温蠕变变形与损伤行为

通过蠕变性能测试和组织观察,研究了镍基单晶合金在高温蠕变期间的变形和损伤行为.结果 表明,该合金在1040℃/137 MPa条件下的蠕变寿命为556 h,表现出优异的蠕变抗力.合金在稳态期间的蠕变特性是位错在γ基体中滑移和攀移越过筏状γ'相.在蠕变后期,合金的变形特征是位错剪切进入筏状γ'相,剪切γ'相的位错可以交滑移...     

单晶镍基高温合金超高温蠕变期间的变形机制

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了6％Re-5％Ru(质量分数)单晶镍基高温合金的超高温蠕变行为和变形机制.结果 表明,该合金在1160℃/120 MPa条件下的蠕变寿命为206 h.稳态蠕变期间,位错在基体中滑移和攀移越过筏状γ'相是合金的变形特征,基体中溶解的高浓度难熔元素可增加位错运动阻力.蠕变后期,切入筏状...     

激光反应合成TiCp/Ti复合材料涂层机理分析

利用大功率脉冲Nd：YAG激光器,在Ti6A14V合金表面制备TiC增强金属基复合材料改性层：分别采用10％质量百分比的W2C,Cr3C2与纯钛粉末混合,通过激光熔化处理工艺,在Ti6A14V表面制备原位合成TiC／Ti金属基复合材料改性层。结果表明,在适宜的激光辐照工艺条件下,随预置合金粉末种类的不同,复合材料基体组织结构分别由单相α-Ti及β-Ti组成,弥散细小的TiC颗粒增强相均匀分布于Ti基复合材料涂层中,熔覆层内增强相与复合材料基体界面洁净,无任何界面反应相生成。     

原位TiC颗粒增强Fe—Cr—Ni基复合材料的高温蠕变行为

在973－1123K和40－160MPa条件下研究了含5％,10％,16％（体积分数,下同）原位TiC颗粒增强的Fe-26Cr-14Ni基复合材料的高温蠕变性能,原位TiC颗粒明显改善了Fe-26Cr-14Ni基复合材料的高温蠕变性,含5％和10％TiC复合材料的抗蠕变能力比基础合金增强,随着TiC颗粒体积分数的增高,复合材料的蠕变速率降而蠕变激活能和临界应力提高,TEM显微组织观察表明,复合材料的蠕变主要是以局部位错攀移机制进行的,因此,所有蠕变速率可以由应力指数为5的指数方程经归一化处理得到。     

SiCf/SiC与MX246A钎焊接头界面组织及性能分析

利用Ti,Hf的反应活性配制的高温活性钎料,对SiC_f/SiC复合材料与MX246A高温合金进行了高温钎焊,并实现两者高强度钎焊连接,分析了接头界面微观组织、物相组成与力学性能. 结果表明,(SiC_f/SiC)/MX246A钎焊接头界面中有Ni₂Si,NiTi,TiC,NiAl,Ni₃₁Si₁₂等产物生成,其结构可以表示为:(SiC_f/SiC)/TiC + NiTi + Ni₂Si + Ni₃₁Si₁₂ + (Ni, Cr) + (Cr, W) + (W, Mo)/MX246A. 在室温及1 000℃下,钎焊接头抗剪强度均达到70 MPa以上,接头断裂于复合材料侧. 在1 270 ℃保温15 min条件下,(SiC_f/SiC)/MX246A钎焊接头1 000 ℃的平均抗剪强度可达到90 MPa.     

(TiB_2+Al_3Ti)/ZL101原位复合材料的强化机理

采用透射电镜对(TiB2+Al3Ti)/ZL101原位复合材料中增强相组织、结构和分布进行了研究,测试了(TiB2+Al3Ti)/ZL101原位复合材料的力学性能。结果表明,原位复合材料经热处理后,其抗拉强度、硬度及伸长率都比ZL101基体材料高,分别提高了23.3%、23.5%、14.6%;增强相TiB2和Al3Ti颗粒均匀分布于-αAl基体中,对基体具有显著的晶粒细化效果;(TiB2+Al3Ti)/ZL101原位复合材料主要强化机制为细晶强化、固溶强化、弥散强化和位错强化。     

Al2O3-SiO2（sf）/AZ91D复合材料的蠕变微观组织和变形机理

在温度为473-573 K、外加应力为30-100 MPa下,对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基(Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D)复合材料及AZ91D镁合金进行拉伸蠕变实验。通过SEM和TEM检测方法对其蠕变微观组织变化和变形规律进行研究。结果表明,当两种材料的真应力指数n=3时,蠕变速率受位错的黏滞性滑移控制;复合材料的门槛应力增大、短纤维有效的承载和传载作用导致复合材料的蠕变抗力显著增大。短纤维表面上的MgO保护层增大了短纤维的承载和传载作用;短纤维的存在阻碍了复合材料的蠕变变形,降低了蠕变变形速率,控制着整个蠕变变形过程。     

A286合金的高温持久性能

为了探究A286合金的高温持久性能,对采用进口电炉+炉外精炼+真空自耗(EAF+LF+VAR)冶炼工艺制备的A286合金进行不同温度和应力的高温持久试验,利用Larson-Miller参数(LMP)预测了A286合金的持久寿命,并分析了断口微观组织演变。结果表明,A286合金应力与LMP之间的关系为σ=-107.30×LMP+3011.02。随着试验温度的降低,A286合金的断裂方式由韧窝和孔洞组成的韧性断裂转为沿晶断裂的脆性断裂。在低温高应力下,裂纹主要在MC和M₂₃C₆处产生,在高温低应力下,裂纹主要在片层状η相处产生。在试验温度650℃、应力450 MPa下,强化机制主要为位错切过γ′相的沉淀强化,在试验温度750℃、应力150 MPa下,强化机制为位错切过γ′相的沉淀强化和位错绕过γ′相的弥散强化,并且晶内析出的TiP₂、(Ti, Nb)C、TiC和NbC等纳米颗粒有利于高温持久蠕变。     

颗粒增强钛基复合材料的蠕变行为

颗粒增强钛基复合材料若要在高温环境下得到应用，研究其蠕变性能是极其重要的，但这方面的研究未见有详细的报道。以下给出一些研究人员的研究结果。540℃下，Ti－6－4／15％TiCp（体积分数，下同）的蠕变断裂时间比基体的要长1个数量级。在500℃～650℃，230MPa和700MPa下，TiB2强化的Ti－6－4基复合材料的糯变应变速率比基体的低2个数量级，而TiC强化的Ti－6－4基复合材料比基体的低1个数量级．500℃和600℃下，RSPTiB／Ti－7．5Al－4V的蠕变速率比基体合金的低1个数量级。有人采用压缩法研究Ti、Ti－Ti2C和Ti－TiB－Ti2C的…     

热处理保温时间对(TiC+TiB)/TA10复合材料组织特征的影响

采用粉末冶金与熔铸相结合的原位自生技术制备了(TiC+TiB)/TA10复合材料,研究了热处理保温时间对材料组织特征变化的影响。结果表明,复合材料在铸态和热处理状态下显微组织均由Ti基体、TiC和TiB增强相组成,且增强相在基体中分布较均匀。随着热处理保温时间的延长,铸态显微组织中呈枝晶状和条状的TiC增强相持续出现溶断现象,枝晶状和条状的TiC逐渐粒化;TiB出现碎化,碎化呈先增加后减弱的趋势;TiC内C含量逐渐增加,TiC内部产生Ti析出相,析出相的数量和尺寸逐渐增加。增强相产生的变化源于C、B和Ti原子的扩散和溶解机制。     

热处理对锻态2.5%(TiB+TiC)/Ti复合材料组织与性能的影响

研究了热处理条件对锻态2.5%(TiB+TiC)/Ti(体积分数)复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:固溶时效处理对复合材料的基体组织特征有显著影响,在两相区进行固溶时效处理后,得到等轴和双态组织,随固溶温度的升高,初生α相含量逐渐降低,而β转变组织含量逐渐升高,当固溶温度超过β转变温度时,得到全片层组织。TiB和TiC增强相在热处理过程中较为稳定,形态与分布无明显变化。固溶时效处理后,锻态复合材料的抗拉强度提高而塑性降低,随固溶温度的升高,复合材料的室温抗拉强度和塑性均有明显增加,而650℃下抗拉强度与塑性与室温下表现出相反的规律。复合材料经1050℃/2 h/AC+600℃/6 h/AC处理后综合性能最好,室温抗拉强度为1215.8 MPa,延伸率为3.14%,650℃下抗拉强度为629.9 MPa,延伸率为15.9%。     

Re对单晶镍基合金蠕变行为的影响

通过对有Re和无Re单晶镍基合金进行蠕变性能测定,结合组织形貌观察,研究了Re对单晶镍基合金蠕变行为的影响.结果表明,Re可有效提高合金的高温蠕变抗力,与无Re单晶合金相比较,加入2%的Re后,可使合金在高温低应力条件下的蠕变寿命有较大幅度的提高,计算出2%的Re合金在稳态蠕变期间的蠕变激活能Q=478.6 kJ/mol,应力指数n=5.1.合金在蠕变初期的变形特征是(1/2)<110>位错在基体通道中滑移,运动位错相遇发生位错反应,在γ、γ'两相界面处形成位错网,可提高合金的蠕变抗力.蠕变后期,合金的变形机制是<110>超位错切入筏状γ'相内.     

热力耦合对一种第四代镍基单晶高温合金1100℃蠕变组织演变的影响

以一种第四代镍基单晶高温合金为研究对象,采用变截面蠕变试样,在1100℃、43~96 MPa条件下进行200 h蠕变中断实验,利用SEM和TEM观察了微观组织演变规律,利用同步辐射高能XRD和EPMA分析了高温低应力条件下镍基单晶高温合金的蠕变组织演变。结果表明:随着应力的增大,镍基单晶高温合金的γ′相体积分数降低,筏化程度增大且筏排厚度下降,同时,γ相通道宽度逐渐增大,而γ/γ’两相界面位错网间距逐渐减小。固溶强化元素Re、Mo和Cr等在γ相中的富集导致γ/γ’两相错配度绝对值增大。蠕变过程中γ’相体积分数降低和γ’相筏排厚度减小显著降低了合金的强度。另外,位错在γ′相溶解所导致的弯曲相界处的塞积,使位错易于切入γ′相,也是镍基单晶高温合金室温硬度下降的重要原因。     

增强相含量对原位自生(TiC+TiB)/Ti6Al4V复合材料摩擦磨损性能的影响

用熔铸法制备不同(TiB+TiC)含量的原位自生(TiC+TiB)/Ti6Al4V复合材料,通过HT-1000型摩擦磨损试验机研究(TiC+TiB)含量对复合材料干滑动摩擦磨损性能的影响,并用扫描电镜和激光共焦显微镜观察分析其磨损行为。结果表明:原位合成的复合材料较基体合金硬度增加,磨损率降低,具有优异的耐磨性能,摩擦系数小且起伏较小,摩擦性能稳定。复合材料磨面上TiO_2、SiO_2和Al_2O_3氧化产物增加,磨痕变浅,呈断续状磨痕数量增加,摩擦氧化物对磨损表面起到一定保护作用。     

TC4合金与SiO2复合材料钎焊接头界面结构及性能

采用AgCu-4.5Ti钎料直接钎焊TC4钛合金与SiO2复合材料,研究了接头界面组织结构及形成机理,分析了不同工艺参数下界面变化对接头抗剪强度的影响。研究表明：接头界面典型结构为SiO2复合材料/TiSi2/Cu4Ti3+Cu3Ti3O/ Ag(s,s)+Cu(s,s)/TiCu/Ti2Cu/α,β-Ti/TC4;钎焊温度的升高可促进两侧母材界面反应层厚度的增加,同时钎缝中部的AgCu共晶组织消失,化合物相增多;随着接头界面结构的变化,接头抗剪强度表现出先升高后降低的趋势：当钎焊温度为850 ℃,保温10 min时,接头室温最高抗剪强度达到7.8 MPa