高场高JcNb3Al基Al5多芯线材

符合化学计量比的Nb3Al比Nb3Sn工业超导线材具有更高的Tc和Hc2值。但是,除了在2000℃附近的高温下,化学计量比的Nb3Al是不稳定的。此外,通过在铌与铝之间的固态反应生成Nb3Al的速率也很慢。为了克服扩散反应慢的缺点,出现了各种各样的增加微复合线中Nb/Al扩散偶密度的工艺方法,例如卷心工艺、粉末冶金工艺、棒材装管工艺和包覆挤压工艺等。低温扩散反应和Nb/Al微复合可使Nb3Al多芯线材具有很好的应变容许极限和在低场下有高的Jc。但是,Nb3Al芯若偏离化学计量比,其Tc和Hc2(4.2K)却相当低。6年前,日本国家金属研究所Y. Iiji…     

激光立体成形Ti60-Ti2AlNb梯度材料的组织与相演变

采用激光立体成形技术制备了沿沉积方向成分渐变的立墙式Ti60-Ti2AlNb梯度材料,研究了沉积态Ti60-Ti2AlNb梯度材料的相与显微组织的演变规律.随Al和Nb含量的增加,梯度材料中呈现α+β→α+α'→α'→α+β→α+β/B2+α2→β/B2+α2→β/B2+α2+O→B2+O→B2的相演变趋势,α相在Ti60到Ti60-60%Ti2AlNb(质量分数)的成分范围内一直存在.梯度材料的硬度同样随着Al和Nb含量的增加而增加,并随着B2+O相的形成达到极大值,不过随着在Ti2AlNb端部全B2相的获得,硬度急剧降低.基于钛合金富Ti区非平衡相图,结合Al和Nb元素对α,α2,β/B2和O相稳定性的影响分析,及考虑激光立体成形所具有的反复回火/退火和热积累效应,对梯度材料在激光立体成形过程中呈现的相演化规律进行了解释.     

Nb-Ti-Al高温Nb合金氧化行为的研究

 用真空电弧熔炼制备了β(Nb-35Ti-6A1)和β+δ(Nb-30Ti-15A1、Nb-15Ti-11Al)Nb台金,研究了3种Nb合金1000℃静止空气中的连续氧化行为,采用金相显微镜、XRD和SEM分析了氧化膜的结构和组成.研究表明,由Nb2O5,金红石TiO2和-A12O3组成的混合氧化膜具有一定的保护作用,3种Nb-Ti-Al合金氧化动力学曲线均遵循抛物线规律;Nb-35Ti-6Al中的富Ti偏析区发生内氧化,而Nb-30Ti-15Al和Nb-15Ti-11Al中δ相的存在有利于降低氧在基体中的溶解和扩散,使β+δ两相合金的氧化性能优于β单相合金.     

Nb-Al系金属间化合物及其复合材料研究进展

综述了Nb-Al系金属间化合物作为高温结构材料的最新研究进展和发展趋势。对目前国内外Nb-Al系金属间化合物及其复合材料的制备工艺、组织结构控制和力学性能的研究现状进行评述。结果表明:通过延性相增韧、合金化、层状结构设计、复合材料设计等方法,可以显著改善Nb-Al金属间化合物的室温脆性、抗氧化能力、高温强度及抗蠕变性能。Nb-Al系金属间化合物的研究方向应集中发展以Nb3Al及NbAl3金属间化合物为基体,以SiC、Al2O3及TiC等陶瓷相为增强相强化的陶瓷-铌基合金复合材料。     

RESEARCH ON LASER SOLID FORMING OF A FUNCTIONALLY GRADED TI-TI2ALNB ALLOY

采用激光立体成形技术制备了从Ti到Ti2AlNb成分连续渐变、外形规则、高度为17 mm的梯度材料. 分析了梯度材料的组织及相结构演变规律和硬度变化规律. 随着Al和Nb成分的提高,Ti-Ti2AlNb功能梯度材料的相呈现α' → α+β → α+α' → α' → α+β → α+β/B2+α2 → β/B2+α2 → β/B2 →B2+ α2+O→ B2的演变过程, 实现了由$α$型钛合金经过α+β型及β型钛合金向Ti2AlNb基合金的转变. 硬度值HV从底部纯Ti的170连续 渐变到顶端Ti2AlNb的470. 基于钛合金富Ti区非平衡相图, 并结合Al和Nb元素在钛合金中对α, β和α2稳定性的影响分析, 对梯度材料在激光立体成形过程中的相演化过 程进行了解释.     

Al2O3/TiAl复合材料的高温氧化行为

用氧化增重法研究了57.46Ti-36.78Al-5.76TiO2(质量分数,％)体系添加Nb2O5,后的合成产物在850℃空气中的断续氧化行为,并借助XRD分析剥落的氧化皮的相组成.结果表明,氧化样品的初始氧化动力学符合线性规律,断续氧化动力学遵从抛物线规律.氧化皮由TiO2、Al2O3及Nb2O5相组成.适量Nb2O5的加入,高温氧化形成的Nb2O5和Al2O3的复合氧化物层阻碍了Ti元素的扩散.同时α2相的存在增加了Al2O3,的稳定性,降低了氧化速率.过量Nb2O5的加入,使NbAl3相高温氧化形成富Nb2O5相,造成氧化膜结构疏松,氧化膜脱落.     

Ti3AlC2与Al在873～973K的高温反应

以三元层状陶瓷材料Ti3AlC2与Al粉为原料进行无压真空烧结。通过改变烧结温度、保温时间及原料配比,研究了反应的过程及生成相。采用XRD、SEM分析了反应产物和界面。研究表明:Ti3AlC2与Al在923 K条件下保温120 min后有明显的新相生成,产物为Al3Ti、Al4C3;延长保温时间及升高温度有利于反应的发生,反应可用以下方程进行描述:Ti3AlC2+Al→Al3Ti+Al4C3;反应中Al元素向Ti3AlC2中扩散,在Ti3AlC2与Al之间形成了明显扩散层。     

尺寸变化对Cu-Nb-Cu多芯复合线材微观结构及性能影响

采用集束拉拔技术制备出高强高导Nb管增强Cu-Nb多芯复合线材,样品直径为Φ2.5 mm时,强度接近1.1 GPa,导电率达到74%IACS。选取不同尺寸线径(Φ3.0 mm、Φ2.7 mm、Φ2.5 mm)的复合线材,通过场发射扫描电镜测试手段表征了不同尺寸线材的芯丝形貌、Cu-Nb界面的微观结构,探讨了多尺寸条件下芯丝和界面微观组织的演变规律及特性,最后结合σ-ε曲线图和R-T曲线图,详细分析了尺寸变化所引起线材性能的演变机理。     

多芯MgB2超导线材的挤压制备技术及微观结构研究

为了提高多芯MgB2超导线材中芯丝相互之间的结合强度和超导芯丝的致密度,将传统的热挤压技术引入到MgB2线材制备过程中。采用挤压工艺制备180芯导体结构的多芯MgB2/Nb/Cu超导线材,Φ64mm的复合包套通过单道次挤压工艺加工到Φ20 mm。挤压后的线材通过冷拉拔和中间退火热处理最终加工到Φ0.81 mm。对加工不同阶段的复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB2超导芯丝分布良好,Nb阻隔层厚度分布较为均匀,无破损现象。通过该工艺已成功制备出百米量级长度的多芯MgB2超导线材。该技术为MgB2超导长线的制备提供了新途径。     

多芯MgB_2超导线材的挤压技术及其微观结构研究

为了提高多芯MgB_2超导线材中芯丝相互之间的结合强度和超导芯丝的致密度,将传统的热挤压技术引入到MgB_2线材制备过程中。采用挤压工艺制备180芯导体结构的多芯MgB_2/Nb/Cu超导线材,Φ64mm的复合包套通过单道次挤压工艺加工到Φ20 mm。挤压后的线材通过冷拉拔和中间退火热处理最终加工到Φ0.81 mm。对加工不同阶段的复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB_2超导芯丝分布良好,Nb阻隔层厚度分布较为均匀,无破损现象。通过该工艺已成功制备出百米量级长度的多芯MgB_2超导线材。该技术为MgB_2超导长线的制备提供了新途径。     

Control of Al content during ISM process of Nb3Al

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｓａｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｔｈｅｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ ,Ｎｂ3Ａｌ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｔｈｅｓｅｓｔｕｄ ｉｅｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎｌｙｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｏｍｐｏｓｉ ｔｉｏｎ,ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ,ａｎｄｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ,ｈｏｔｗｏｒｋｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｖａｒｉｏ…     

Al3Zr和Al3Nb作为铝合金晶粒细化剂的晶体学研究

利用edge-to-edgematching模型从晶体学角度研究Al3zr和Al3Nb两种金属间化合物作为铝合金晶粒细化剂的有效性。结果表明,Al3zr和Al3Nb两种金属间化合物和铝之间的原子间距错配和面间距错配值都很小。此外,模型预测Al3zr和Al3Nb两种金属间化合物与铝之间存在良好的晶粒取向关系。根据模型理论可以从晶体学角度证明这两种金属间化合物对铝合金是有效的晶粒异质形核细化剂。本晶体学研究为包晶铝合金Al-Zr和Al-Nb中出现的明显晶粒细化现象提供了合理解释,同时为理解晶粒细化机理提供了新方法。     

High-temperature oxidation of Ti3Al−Nb alloys

Titanium aluminide (Ti₃Al–Nb) has potential for high-temperature applications because of its low density and high-temperature strength. This research is aimed at improving the high-temperature oxidation resistance of a Ti₃Al–Nb alloy by modification of its composition. The oxidation rates of Ti₃Al–Nb alloys were measured from 600 to 900°C in air. The oxide layer was examined by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and electron probe microanalysis. The experimental results reveal that alloys with added Nb tend to form denser oxide layers and that oxidation rate can be reduced by increasing Nb content (up to 11 at.% in this study), which is in good agreement with other investigators. The only exception is a Ti₆₅Al₂₅Nb₁₀ alloy, which shows better oxidation resistance than the commercial Ti₆₅Al₂₄Nb₁₁ alloy. The oxidation resistance of Ti₆₅Al₂₅Nb₁₀ alloy can also be improved slightly by the addition of small amounts of Si or Cr. An increase in the oxidation resistance of Ti₆₅Al₂₅Nb₁₀ alloy containing Y was observed at 900°C but not at 800°C or below. The parabolic oxidation rate equation is adequate to describe the high-temperature oxidation reaction of the Ti₃Al–Nb alloys in the atmosphere.     

FRACTURE MECHANISM IN Ti_3Al Si Nb ALLOYS

ＦＲＡＣＴＵＲＥＭＥＣＨＡＮＩＳＭＩＮＴｉ_３Ａｌ＋Ｓｉ＋ＮｂＡＬＬＯＹＳＷＵＪｉａｎｓｈｅｎｇ；ＺＨＡＮＧＬａｎｔｉｎｇ；ＱＩＵＧｕｏｈｕａ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉ?..     

HYDROGEN PULVERIZATION OF Nb_3Al AND NbCr_2 ALLOYS

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＨＩＰｉｎｇｏｒｈｏｔｐｒｅｓｓｉｎｇｏｆａｌｌｏｙｐｏｗｄｅｒｓｉｓａｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｔｏｐｒｏｄｕｃｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃａｌｌｏｙｓｉｆａｌｌｏｙｐｏｗｄｅｒｓｗｉｔｈｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄａｔａｌｏｗｃｏｓｔ．Ｈｙｄｒｏｇｅｎｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｋｎｏｗｎｔｏｂｅａｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｔｈａｔａｂｕ…     

Al对Nb/Nb5Si3复合材料高温抗氧化性能的影响

采用放电等离子烧结制备Nb-20Si、Nb-20Si-10Al和Nb-20Si-15Al合金,并研究其在800℃的氧化行为,利用XRD和SEM分别对合金氧化膜的相组成及形貌进行了观察和分析.结果表明,在Nb-20Si-15Al的氧化膜中存在玻璃态SiO<,2>,使氧化膜平整,抑制了氧的扩散.     

Ti_3Al＋Nb在甲醇中沿相界的应力腐蚀SCIEI

研究了Ｔｉ－２４Ａｌ－ｌｌＮｂ合金中Ｔｉ３Ａｌ＋Ｎｂ金属间化合物在甲醇溶液中的应力腐蚀及室温氢致开裂的规律，探讨了组织结构的影响．结果表明，Ｔｉ３Ａｌ＋Ｎｂ在甲醇溶液中应力腐蚀敏感性很高，不向组织应力腐蚀断裂归一化门槛值为而ｋ（ＩＳＣＣ）／ＫＣ＝０．５３－０．６９；应力腐蚀裂纹止裂门槛值为Ｋ（ＩＳＣＣ）／Ｋ（ｌｉ）＝０．６１－０．７９．Ｔｉ３Ａｌ＋Ｎｂ在室温动态充氢时能发生氢致开裂，门槛值和应力腐蚀相近，但裂纹扩展速率或断裂时间比应力腐蚀要慢１－３个数量级．两者断口形貌也不相同．发现了相界应力腐蚀现象．对固溶后炉冷试样，当ＫＩ较低时，应力腐蚀裂纹优先沿α２／β相界形核和扩展，从而获得相界应力腐蚀断口．如固溶后空冷或ＫＩ较高，则不出现相界应力腐蚀．     

Some reactive processing aspects of high-temperature aluminides Nb3Al and RuAl

In the present investigation elemental powder mixtures with nominal composition of Nb-25at. % Al and Ru-50at.% Al corresponding to Nb₃Al and RuAl intermetallic phases were prepared. Green compacts from these mixtures were reactive sintered in vacuum or hot isostatically pressed after being encapsulated and reacted in quartz capsules. In the absence of pressure, reactive sintering at temperatures up to 1800 °C did not lead to densification, and swelling effects were observed. Reactions of formation of Nb₃Al and RuAl were found to take place at different temperature regions characteristic for each aluminide system, with clear dependence of the reaction temperature on the heating rate of the powder mixtures. Dilatometry studies showed that swelling occurred instantaneously at temperatures corresponding to the reaction temperature and led to a volume increase of about 25% and 42% for Nb₃Al and RuAl, respectively. The activation energy for the reactions was estimated from the differential thermal analysis. Similar data for the NiAl intermetallic phase were also obtained for comparison. The densification behavior and the phase composition of the reaction products were investigated and correlated with the heating rate, the mutual solubility of the reactants, and the amount of liquid phase available during the reaction.     

Al对CNTs增强Nb/Nb5Si3复合材料组织和性能的影响

以Nb、Si、CNTs和Al粉末为原料,采用放电等离子烧结法(SPS)原位合成了Nb-20Si-2 mass%CNTs-xAl(x=0、1、2、3、4 mass%)复合材料。利用扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)和X射线衍射(XRD)等对复合材料的组织结构进行了分析,研究了Al对CNTs增强Nb/Nb5Si3复合材料的组织和性能的影响。结果表明:Al能部分固溶于Nb5Si3和Nbss相中,多余的Al会与Nb反应生成AlNb3相,较均匀地分布中Nb5Si3相中,并大部分聚集在Nb/Nb5Si3的界面处。Al元素的加入能明显改善Nb/Nb5Si3复合材料的断裂韧性,随着Al含量的增加,复合材料的断裂韧性先升高后降低,其中Al含量为2 mass%时达到最大值,即6.94 MPa·m^1/2,相对于未加时提高了约56.9%。同时Al元素还能有效降低Nb/Nb5Si3复合材料高温氧化速度,提高高温抗氧化性能,而Al元素的加入量越高,其高温抗氧化性能越好。     

Nb对Ti3Al电子结构和韧化的影响

用离散变分Xa原子簇方法计算了Ti_3Al及加入Nb后的电子结构对键级及其组成的分析表明:由于Nb的加入改变了合金的电子结构,降低了键级中p—p作用,提高了d—d作用在键级Bo中的比例,有利于位错滑移的进行,对Ti_3Al具有一定的韧化作用对Nb占据Al及Ti位置时Bo的变化分析表明:由于Nb代Ti位置时Bo有较大的提高,使系统更稳定。因而,在Ti_3Al中Nb应占据Ti的位置.