Ti-Al合金熔体与氧化物陶瓷界面反应的热力学分析(英文)

研究CaO、MgO、Al2O3和Y2O3与熔融Ti及Ti合金之间的界面反应热力学。根据氧化物在Ti合金熔体中的溶解反应机制建立热力学模型,通过热力学分析预测各氧化物相对于Ti-Al(0≤x(Al)≤0.5)合金的热力学稳定性。根据氧化物坩埚熔炼实验结果来研究氧化物与Ti-xAl合金熔体的界面反应,对熔炼效果进行定量分析,发现随着合金中Al含量的提高和熔体温度的降低,合金中杂质元素含量成比例的减少,这与氧化物稳定性计算结果一致。     

氧化铝坩埚与高温合金的界面反应机制

研究了真空感应熔炼过程中氧化铝坩埚与高温合金的界面反应过程。结果表明，高温合金熔炼过程中，合金中的Cr、Al等元素与坩埚内壁中的SiO₂反应生成Si及Cr₂O₃,生成的Si进入到熔体中形成Al₄Si、Cr₃Ni₂Si等硅化物，在高温真空环境下挥发并在熔体液面以上的坩埚壁上形成沉积层；生成的Cr₂O₃与熔体液面以下坩埚壁中的Al₂O₃反应生成粉红色的Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体反应层，反应层厚度随坩埚内熔体深度的增加而增大。随坩埚使用次数的增加，合金熔体表面浮渣明显增多。     

高铌TiAl合金与陶瓷型壳的界面反应

研究了高铌TiAl合金Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y(at%)分别与Al2O3/ZrO2/Y2O3坩埚的界面反应。测得界面反应层的厚度分别为40,170和20μm。研究中最大的发现在于Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y(at%)合金在3种坩埚中凝固后显微组织的转变。经测定该合金在3种坩埚中凝固获得的试样中氧含量分别为0.35,0.41和0.11(at%)。由于在合金熔化和凝固过程中,坩埚中的氧元素扩散进入合金基体,较高的氧含量导致合金显微组织发生转变,在与Al2O3和ZrO2坩埚反应的合金中发生了包晶反应。作为对比,选取一种低铌含量的TiAl合金Ti-49.5Al-2Cr-2Nb。经测定在3种坩埚中反应的氧含量分别为0.40,0.63和0.25(at%),但是组织却没有明显的差异。     

Structure Heredity Effect of Mg-10Y Master Alloy in AZ31 Magnesium Alloy

研究了高铌TiAl合金Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y (at％)分别与Al2O3/ZrO2/Y2O3坩埚的界面反应.测得界面反应层的厚度分别为40,170和20 μm.研究中最大的发现在于Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y(at％)合金在3种坩埚中凝固后显微组织的转变.经测定该合金在3种坩埚中凝固获得的试样中氧含量分别为0.35,0.41和0.11 (at％).由于在合金熔化和凝固过程中,坩埚中的氧元素扩散进入合金基体,较高的氧含量导致合金显微组织发生转变,在与Al2O3和ZrO2坩埚反应的合金中发生了包晶反应.作为对比,选取一种低铌含量的TiAl合金Ti-49.5Al-2Cr-2Nb.经测定在3种坩埚中反应的氧含量分别为0.40,0.63和0.25 (at％),但是组织却没有明显的差异.     

氧化钇坩埚对镍三铝基高温合金返回料纯净化熔炼的影响

本文研究了Y2O3坩埚对N3Al基高温合金返回料纯净化熔炼的影响,并对使用Y2O3坩埚和MgO坩埚进行真空感应熔炼的结果进行了对比。结果表明：使用Y2O3坩埚对N3Al基高温合金IC21返回料进行纯净化熔炼有利于降低返回料中的H、N和O含量。和使用MgO坩埚相比分别降低了50%,80%,和80%。最低可以达到0.5 wppm,1 wppm 和2 wppm的数值。当精炼温度高于1550?C或精炼时间超过5分钟时,精炼参数对纯净化熔炼的效果影响很小。     

钛铝基合金与4种陶瓷界面反应的研究

借助SEM和差热分析(DTA),研究了Ti48Al2Cr2Nb合金与Y2O3、ZrO2(Y2O3稳定)、ZrO2(MgO稳定)和锆英砂4种陶瓷耐火材料界面反应后金属侧的显微组织,并测定了Ti48Al2Cr2Nb合金与Y2O3、ZrO2(Y2O3稳定)、ZrO2(MgO稳定)和锆英砂4种陶瓷耐火材料的初始反应温度.结果表明,Ti48Al2Cr2Nb合金与锆英砂反应后的显微组织最粗大,为菊花状,而与Y2O3反应产物最细小均匀,为颗粒状;4种陶瓷材料对Ti48Al2Cr2Nb合金的初始反应温度依次为:1500,1400,1380和820℃.     

凝固过程中TiAl合金与容器的界面化学反应的研究

通过对定向凝固过程中TiAl合金与氧化铝、氧化锆坩埚材料的界面化学反应进行研究,分析了夹杂物的分布规律以及反应机制。结果表明:氧化铝坩埚中的SiO2粘结剂与TiAl合金发生界面化学反应,使坩埚内壁的Al2O3颗粒脱落进入TiAl合金熔体,夹杂物在整个试样中呈弥散分布。TiAl合金与氧化锆坩埚的化学反应仅发生在合金试样表面,反应生成的黑色氧化锆具有较大脆性,并在试样表面形成厚厚的粘结层。     

熔模铸造高温合金与陶瓷材料界面反应研究进展

简要概述了高温合金与熔模铸造用陶瓷材料,包括陶瓷型芯及陶瓷型壳的界面反应研究现状。高温合金与陶瓷材料的界面反应与陶瓷材料种类、合金成分密切相关。陶瓷材料中的SiO2以及高温合金中的C、Cr、Al、Hf等活性元素是参与界面反应的主要组元,反应产物主要有Al2O3、Cr2O3以及HfO2等,界面反应严重影响铸件的表面质量。界面反应并非合金元素与陶瓷材料氧化物之间简单的置换反应,并且,界面反应的发生需合金中活性元素的含量达到一定数值。     

γ-TiAl合金定向凝固过程中与氧化钇陶瓷材料的界面反应(英文)

研究液态金属冷却定向凝固条件下,Ti-47%Al合金与Y2O3/Al2O3双层结构陶瓷管内层Y2O3的相互作用。分析熔体温度和相互作用时间对界面反应、合金组织和成分的影响。结果表明:虽然Y2O3层受到一定程度的侵蚀和溶解,但Y2O3层有效地阻隔化学稳定性较差的Al2O3外层与TiAl合金熔体接触,避免Al2O3与TiAl之间的化学反应。合金熔体受到一定程度的污染且含有少量夹杂物。在一定保温时间内,合金中的杂质含量(Y和O)和夹杂物(Y2O3)体积分数均随着过热温度的提高而增加,但随着保温时间的进一步延长,杂质含量和夹杂物体积分数趋于恒定值,不再显著变化。     

稀土表面改性Al2O3／6061Al复合材料组织与界面分析

采用液相包裹法对Al2O3微粉进行稀土Y2O3表面改性，用挤压铸造法制备表面经稀土Y2O3改性的Al2O3／Al复合材料，并对复合材料的显微组织及界面进行观察和分析。结果表明：表面经稀土Y2O3改性的Al2O3微粉能均匀的分布于基体中，界面润湿性得以改善，复合材料组织更加均匀。拉伸性能测试表明：改性粉体对Al合金拉伸性能增强效果明显。对复合材料界面进行TEM，HREM及电子衍射分析表明，界面结合良好，界面处有Y2Al生成。EDAX分析表明界面相是钇、铝含量很高的物相；XRD图谱中也显示出Y2Al的衍射峰。     

稀土Y对AZ61镁合金微观组织和力学性能的影响

研究了稀土钇含量对AZ61镁合金显微组织和室温及高温力学性能的影响。实验结果表明：加入稀土钇可使AZ61合金铸态组织中的β相数量减少、铸态晶粒细化;大部分钇与铝结合生成高熔点、高热稳定性的稀土相A12Y3;固溶处理后,β相完全溶解而稀土相则以块状或杆状存在于晶界周围;适量的稀土钇可以提高AZ61合金的室温及高温强度、硬度和延伸率;而过量的稀土钇则会导致AZ61合金的性能下降;稀土钇的含量为1．0％时合金可得到较佳的力学性能。     

690镍基合金真空感应熔炼脱硫

采用真空感应熔炼,精选原材料,分别利用预制MgO坩埚和预制CaO坩埚,其中在MgO坩埚中加入稀土镧,在CaO坩埚中加入金属铝,采用这两种不同的工艺分别对690镍基焊接材料进行脱硫.结果表明,在低硫含量范围内(S≤0.003%,质量分数),前一种工艺起不到脱硫作用,而后一种工艺却大幅度脱硫,铸锭硫含量降低到0.0004%...     

氧化锆基双陶瓷层热障涂层表层材料研究进展

双陶瓷层热障涂层是热障涂层技术的发展方向之一。等离子喷涂和电子束-物理气相沉积技术是目前最常用的双层涂层制备技术，但存在的固有缺点影响涂层性能的发挥。可实现非视线沉积的等离子-物理气相沉积技术效率高，能对涂层微观结构进行精准调控，发展潜力巨大。稀土氧化物掺杂ZrO2、A2B2O7型烧绿石和萤石结构化合物、钇铝石榴石、独居石结构的稀土磷酸盐、氧化铝等材料被作为表层陶瓷，分别与传统的6%~8%Y2O3部分稳定的ZrO2（(6~8)YSZ）层组合构成双陶瓷层，可有效降低涂层的热导率，极大地改善抗熔盐热腐蚀性能，提高耐热温度等。如YSZ/CeO2和TiO2共稳定的ZrO2双层涂层可大幅提高隔热性能，La2(Zr0.7Ce0.3)2O7能有效提高整个涂层的使用寿命，钇铝石榴石能阻隔氧渗入YSZ层并防止粘结层金属的氧化，GdPO4能与Na2SO4+V2O5熔盐反应形成稠密反应层并抑制熔盐的进一步渗入，纳米Al2O3可形成致密结构，并提高涂层的抗热腐蚀能力和抗高温氧化能力。但是，绝大部分材料的热膨胀系数较低、断裂韧性较差，限制了涂层整体性能的发挥。结合纳米技术和等离子-物理气相沉积等新的制备技术，改性修饰稀土锆酸盐等表层材料的热物理性能，引入稀土钽酸盐等热导率低、韧性强、阻氧性好的材料，被认为能提高双层涂层的隔热性能和使用寿命。     

Al2O3对等离子喷涂热障涂层高温氧化及热震性能的影响

采用等离子喷涂 (PS)在GH5 36高温合金基材上制备了典型的双层热障涂层 (TBCs)和两种分别加入了Al2 O3 陶瓷成分的复合热障涂层。典型的TBCs采用Ni2 2Cr10AlY连接层与 8%Y2 O3 稳定的 (8YPSZ)顶层的双层结构 ;多层涂层分别采用Al2 O3 与Ni2 2Cr10AlY复合的连接层和Al2 O3 与 8YPSZ复合的顶层。3种类型试样的10 0h ,10 0 0℃静态氧化及 10 5 0℃热震试验的结果分析表明 :8YPSZ Al2 O3 的复合氧障层具有最佳的氧化阻力 ;Ni2 2Cr10AlY 8YPSZ双层涂层的热震阻力最佳 ,氧化阻力最差 ;连接层采用Ni2 2Cr10AlY Al2 O3 复合涂层具有热震和静态氧化条件下综合优良的高温热循环性能     

EB-PVD热障涂层热循环过程中粘结层的氧化和相结构

采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积Ni-30Cr-12Al-0.3Y（质量分数，％）粘结层，采用电子束物理气相沉积方法（EB－VPD）沉积7％Y2O3（质量分数）－ZrO2陶瓷顶层，结果表明，在热循环过程中，非平衡相t′-ZrO2中的Y2O3含量逐渐减少，t′－ZrO2相逐渐分解成平衡相t-ZrO2（冷却时变转变成斜相）和立方组ZrO2,1050℃循环200次，粘结层氧化物（Al2O3)厚度约为3μm，表明Ni-Cr-Al-Y达宜作粘结层，继续热循环，陶瓷层中出现单斜阳，粘结层中Al贫化，氧化层中出现NiO及尖晶石等，引起应力集中，导致涂层失效。     

稀土Y在90W-7Ni-3Fe合金中的存在形态和分布特征

以喷雾干燥法制备的不同稀土Y含量的90W-7Ni-3Fe复合粉末为原料,在不同的烧结温度下制备出不同稀土含量的钨合金,采用XRD、SEM和EDX研究了稀土Y在90W-7Ni-3Fe合金中的存在形态和分布规律。结果表明:稀土Y以Y2O3的形式存在于合金中,且钨颗粒内部未发现稀土Y的存在。Y的添加量为0.4%时,以富Y颗粒的形式分布在钨颗粒与粘结相之间;当添加量为5%时,在粘结相中形成了富Y区域。添加稀土Y可以有效地细化钨颗粒。     

利用Al氧化反应修复陶瓷宏观裂纹

基于金属Al在高温下氧化形成氧化铝并伴随体积膨胀的效应，利用该体积膨胀抵消烧结致密化导致的体积收缩，设计了Al、Al2O3为主要组成、少量的Y2O3和SiO2为烧结助剂的填充相组分，以95氧化铝方形小坩埚模拟陶瓷宏观裂纹，进行了陶瓷宏观裂纹的修复研究。通过比较Al含量、烧成温度和升温制度对填充组分膨胀量和修复界面微观结构的影响，证实氧化物陶瓷宏观裂纹可通过选择适宜的Al／Al2O，填充组分实现修复。     

Partitioning properties of rare earth ores in China

1 IntroductionChinese rare earth resources are dominant in theworld with a total amount up to 80% of the wholeworld resources. Rare earth resources in China notonly have high grade and various types, but also dis-tribute reasonably. There are many rare ea…     

Interaction mechanism between niobium-silicide-based alloy melt and Y2O3 refractory crucible in vacuum induction melting process

The Y2O3 crucibles were introduced in the study as an alternative to the traditional ceramic ones in vacuum induction melting of multi-component Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-17Cr (at.%) alloys, to reveal the possible interactions between the alloy melt and the refractory crucible. Multiple melting time lengths and two cooling schemes were designed and used for the experiments. The chemical composition and microstructure of the tested alloy and the melt-crucible interaction were investigated and evaluated. In the experiments, Y2O3 crucible displays good physical-chemical compatibility. The results indicate that the increment of O element in the as-cast ingot is 0.03at.%-0.04at.% (72-97 ppm) and the increment of Y element is very insignificant. The key features of the alloy melt interacting with Y2O3 ceramics are analyzed and concluded in the paper. As a result of the dissolution reaction xY2O3 (in molten alloy) + (1-x)HfO2 (impurity) →Hf1-x Y2x O2-x, a continuous double-layer solid film consisted of HfO2 solid solution (～2 pm) and pure RfO2 (～5 pm) is formed on the surface of the test ingot after cooled down in the crucible. The experimental results show that the Y2O3 crucible is applicable to the vacuum induction melting of NbSi based alloys.