生长速率对NiAl-43V(Dy)合金定向凝固组织的影响

用高温梯度定向凝固液态金属冷却技术(LMC,GL=310 K/cm)制备NiAl-43V-x Dy(质量分数x=0,0.05%)过共晶合金,研究定向凝固生长速率对两种成分合金固液界面形态和稳态区组织演变影响,同时对比研究微量Dy对NiAl-43V合金定向凝固组织的影响。结果表明:在6~150μm/s内两种合金固、液界面均为胞枝共存界面;两种合金凝固组织均由初生V相和共晶组织(片层V相+NiAl相)组成,随生长速率增大,合金凝固组织中枝晶析出增多,枝晶体积分数增大,共晶组织和枝晶得到细化。在NiAl-43V合金中加入质量分数为0.05%的Dy使Gibbs-Thompson系数减小,在相同生长速率下,微量Dy可使共晶层间距减小,溶质原子重新分配,枝晶尖端过冷度降低,枝晶体积分数减小,枝晶间溶质原子浓度增加使一次枝晶间距增大;微量Dy可抑制初生枝晶生长。     

恢复热处理对DZ466合金组织和力学性能的影响

研究恢复热处理对经950℃长期时效的DZ466合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:恢复热处理使枝晶干处长期时效过程中被粗化和球化的γ′相重新细化和立方化,与标准热处理态组织相近;枝晶间γ基体中重新析出与标准热处理态尺寸和形貌接近但数量更多的二次γ′相;晶界γ′相膜层消失,被宽化的晶界基本恢复到标准热处理态。恢复热处理后,合金的室温抗拉强度和屈服强度均略高于标准热处理态,伸长率和断面收缩率恢复到标准热处理态的70.6%～88.5%;950℃/220 MPa持久性能达到或超过标准热处理态。     

Re强化Ni基单晶合金微观机制的电子层次研究

利用固体与分子经验电子理论(EET),计算镍基单晶合金的电子结构参数。根据计算结果,从电子层次探讨Re强化镍基合金的微观机理。结果表明:镍基合金中加入Re元素,基体和增强体的电子结构参数nA′均不同程度增大,使γ与γ′相的结构单元中原子键结合能力增强;使镍基合金γ与γ′相的原子状态数σN均增大,增加了基体和增强相的稳定性;γ与γ′相界面的原子状态组数增加,进而提高了合金的蠕变强度。     

长期时效对DZ466合金显微组织和力学性能的影响

研究了抗热腐蚀定向凝固高温合金DZ466在950℃/10 000 h长期时效过程中显微组织和力学性能的演变。结果表明:随长期时效时间的延长,γ′相平均尺寸持续增大,长大速率先增大后减小,在3 262 h处粗化速率达最大值为4.997×10~(-5)μm~3/h;大块状MC碳化物发生分解及碎化生成颗粒状M_(23)C_6,呈链状分布于晶界;经10 000 h长期时效后,合金未析出TCP相,有良好的组织稳定性;与标准热处理态合金相比,经950℃/10 000 h长期时效后,合金的室温拉伸屈服强度下降24.2%,抗拉强度下降9.5%,950℃/220 MPa持久寿命下降71.4%;在长期时效过程中,γ′相聚集长大,点阵错配度降低,导致合金性能下降。     

Re强化Ni基单晶合金微观机制的电子层次研究

利用固体与分子经验电子理论（EET），计算镍基单晶合金的电子结构参数。根据计算结果，从电子层次探讨Re强化镍基合金的微观机理。结果表明：镍基合金中加入Re元素，基体和增强体的电子结构参数 nA′均不同程度增大，使γ与γ′相的结构单元中原子键结合能力增强；使镍基合金γ与γ′相的原子状态数σN均增大，增加了基体和增强相的稳定性；γ与γ′相界面的原子状态组数增加，进而提高了合金的蠕变强度。     

Ti-Al合金凝固过程中的枝晶生长研究

将元胞自动机法和有限差分法相结合,建立焊接熔池凝固过程中枝晶生长模型。运用此模型对Ti-Al合金凝固过程显微组织进行模拟研究,分析形核数及冷却速率对显微组织的影响。结果表明:Ti-Al合金焊缝处显微组织主要表现为柱状晶,且随时间的延长,枝晶之间竞争生长激烈,高次枝晶随之产生;形核数增加,枝晶间距减小,高次枝晶生长受限,出现胞枝混合现象;冷却速率不仅影响枝晶生长速度和枝晶臂间距大小,而且带来严重的溶质浓度偏析。     

希土元素对钢的枝晶偏析的影响

钢液在凝固时,首先结晶出来的是含碳和含合金元素较低的固溶体,然后枝晶间隙才被含碳和含合金元素高的晶体所填满,因而形成枝晶偏析。当合金钢的液相线与固相线之间的距离较大时,液体中早期析出和后期析出的浓度差就会增加。这种枝晶偏析在     

镍基单晶合金承温能力提高的电子层次探究

以第1代镍基单晶合金CMSX-2、第2代合金CMSX-4和第3代合金CMSX-10为研究对象,利用固体与分子经验电子理论(EET)计算3种合金的电子结构参数,在理论上探究镍基合金承温能力提高的本质原因。研究结果表明:CMSX-2、CMSX-4、CMSX-10合金γ与γ′相最强共价键上共价电子对数nA的统计值n′A、原子状态组数σN以及界面原子状态数σ的数值依次增加;γ-Me/Ni界面Δρ′的数值依次减小,γ′-Me/Ni界面Δρ′的数值依次增加;合金的承温能力与合金特征相的共价电子对数、原子状态组数及界面电子密度差密切相关。     

多元微合金化对高铬铸铁凝固组织及冲击磨损性能的影响

通过在2.85C-31Cr合金中加入多元微量合金元素V、Ti、Nb、Mo制备多元铬系合金,研究多元微合金化对高铬铸铁的凝固组织和冲击磨损性能的影响。结果表明:铁液中部分C与强碳化物形成元素结合生成碳化物或合金碳化物;随合金元素加入量的增加,高铬铸铁凝固组织从稍微过共晶转变成共晶、亚共晶组织;相同成分的合金质量损失率随冲击磨损载荷(2.0、2.5、3.0、3.5 J)的增加呈先增加后减小、再增大的变化规律,这与材料在冲击磨损过程中的硬化行为有关;凝固组织中奥氏体数量越多,磨损质量损失率越大,尺寸细小和分布均匀的凝固组织能减小磨损质量损失率;在同一冲击载荷下,共晶成分的合金质量损失率最小,亚共晶成分的质量损失率最大。     

Ta对镍基高温合金电子结构参数的影响

建立镍基合金的计算模型,利用固体与分子经验电子理论（EET）计算镍基高温合金特征相的电子结构参数,研究Ta对合金电子参数的影响。结果表明：Ta元素提高了Ni基合金中γ与γ′相最强共价键上共价电子对数nA的统计值n′A以及原子状态组数σN;Ta元素降低了γ′/ Ni界面的Δρ′,极大提高了界面上使电子密度保持连续的原子状态数σ,进而提高了γ′/ Ni的界面稳定性和γ′相的组织稳定性。     

快速凝固Al-Cr-Zr-Nb合金的显微组织及析出过程

利用透射电镜 (TEM )、能谱分析 (EDS)和X射线衍射 (XRD)技术研究了快速凝固Al-Cr -Zr -Nb合金的显微组织及析出过程。结果表明 :在快速凝固条件下 ,形成等轴晶和胞状晶结构 ,Zr、Cr、Nb元素固溶在过饱和Al基固溶体中。而在随后的 35 0℃× 2h退火处理后 ,有少量Al13Cr2 相和亚稳超点阵Ll2 -Al3Zr相析出 ;经 5 0 0℃×2h退火处理后 ,亚稳Ll2 -Al3Zr相转变为稳定相DO2 3 -Al3Zr,并有大量Al13Cr2 相析出。Al基点阵参数的变化与上述时效过程相一致     

Mg-14Zn-5Al合金原始组织对其部分重熔行为的影响

用圆锥铜模制备不同冷却速率下Mg-14Zn-5Al合金的铸态试样,研究冷却速率对合金的铸态组织以及不同原始铸态组织对其部分重熔行为的影响。结果表明:随着冷却速率的减慢,Mg-10Zn-5Al合金的铸态组织经历了细小的枝晶→粗大枝晶→等轴晶的过程;由枝晶向等轴晶转变的原始组织经部分重熔后,其平均晶粒尺寸呈先增大后减小再增大的变化趋势,其圆整度呈先减小后增大的变化趋势,固相率变化不大;当原始组织以细小的等轴晶为主时,其重熔后的组织较好,此时Mg-14Zn-5Al合金的平均晶粒尺寸为44.5~48.6μm,圆整度为1.32~1.43,固相率在60%左右。     

Cu-2.7Be合金均匀化热处理及扩散动力学研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射分析手段研究Cu-2.7Be合金的铸态以及均匀化过程中的显微组织、相演变规律,确立Cu-2.7Be合金的均匀化制度。并从理论出发,研究该合金的扩散动力学过程,建立Cu-2.7Be合金的均匀化扩散方程。结果表明:铸态Cu-2.7Be合金内存在严重的枝晶偏析,其物相组成为α、β和γ,均匀化后室温水冷样品的相组成为α和β,而随炉冷样品的相组成为α和γ;当均匀化温度由750℃升至800℃时,合金枝晶偏析的消除加快;在800℃下均匀化20 h后样品的枝晶偏析基本消除,考虑到材料的后续可加工性确定最佳的均匀化工艺为800℃×20 h随炉冷。建立Cu-2.7Be合金均匀化时间t与枝晶间距(2L)、均匀化温度T之间的关系,即t=7 075.76L2exp(23 529.47/T),由此式得到的理论均匀化制度(800℃×23 h)与实验所得结果基本吻合。     

Ni及热处理对ZA35合金阻尼性能的影响

研究合金元素Ni和热处理对ZA35合金组织和阻尼性能的影响。结果表明:0.3%Ni使ZA35合金组织细化,二次枝晶臂间距减小,热处理后出现粒状组织;ZA35合金的内耗随温度升高而增加,随测试频率升高而下降,在测试频率为1 Hz、温度为140℃,ZA35合金的内耗达到0.076;测试温度为140℃,ZA35-0.3%Ni合金阻尼较ZA35合金增加12.1%,热处理后阻尼较ZA35合金增加25.8%。     

大过冷Ni-Sn合金的凝固行为及组织的研究

在悬浮熔炼装置上采用玻璃包熔及反复热循环处理工艺,可使Ni-25.3wt％sn亚共晶合金以较慢的冷却速度获得凝固前的大过冷熔体,其最高无量纲过冷度(θ=△AT/T_L)达到0.29。结果表明:随着过冷度的增加,枝晶间距大大细化,并且枝晶形态由树枝晶向非枝晶转变;随着离开试样表面的距离增加,其剖面组织中枝晶间距呈现明显的粗化,用X射线衍射分析表明:在大过冷熔体的凝固组织中存在着亚稳相Ni_4Sn。     

Ti-Nb-V钢中第二相粒子对焊接HAZ晶粒度及韧性影响的价电子结构分析

基于"固体与分子经验电子理论"(EET),利用合金相和相界面的价电子结构参数统计值n′A、E′A、Δρ′、σ分析第二相粒子和固溶Nb对焊接HAZ组织和韧性的影响。结果表明:Nb元素固溶时,因Δρ′/σ值大于其他合金元素而使Nb具有强烈阻碍奥氏体晶界迁移的作用;第二相粒子Ti(V、Nb)C(N)析出时,形成相界面的Δρ′/σ较大,因而更能有效地钉扎奥氏体晶界而使高温奥氏体晶粒显著细化;第二相粒子析出后,能够促进新相铁素体生成,改善焊接HAZ韧性的机理也可追溯到n′A、E′A及Δρ′。上述分析结果与实验结果符合很好。     

Al-2.3Li-3.6Zn-0.1Zr合金显微组织与力学性能

本文研究了Al-2.3L1-3.6Zn-0.1Zr合金的固溶处理、时效析出特征及力学性能。结果表明,合金的时效硬化与δ′相的析出与粗化有关。433K 16h为实验合金的峰值时效制度;过时效时,合金晶界析出平衡相δ及含Zn相(A),晶内含Zn析出相(B)依赖δ′颗粒消失而长大。各时效制度下合金均以穿晶断裂为主,从峰值时效到过时效状态,沿晶开裂的成份增加。时效前的冷变形处理对合金的强度影响不大。     

一种镍基单晶合金在不同温度下的蠕变变形机理

利用螺旋选晶法制备了一种不含Re的低成本镍基单晶合金,研究合金在不同温度下的蠕变变形机理。结果表明:在850℃×441 MPa条件下,合金的蠕变变形主要是大量位错在基体中的滑移和对增强相的切割;在950℃×250 MPa条件下,合金的蠕变变形主要是位错以层错的形式切割γ′相;在1 040℃×137 MPa条件下,合金的蠕变变形比较复杂,既有位错在基体中的滑移,也有位错攀移通过增强相,同时在γ/γ′界面处形成部分位错网。     

双级均匀化处理调控X2A66铝锂合金的显微组织与性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电镜(TEM)和EBSD,研究自制的X2A66合金均匀化处理过程中主要合金元素分布和显微组织演化。结果表明:合金经均匀化处理能够有效消减枝晶偏析组织,大部分非平衡共晶相以及金属间化合物溶解到基体中,试验结果与均匀化动力学分析计算结果一致;此外,双级均匀化处理能够有效地诱导Al_3Zr粒子均匀析出,在后续处理过程中降低合金的再结晶程度,提高合金的力学性能。     

镍铬合金激光熔覆层的制备及其表征研究

采用激光熔覆的方法,在45钢表面添加镍包铬复合粉末制得镍铬合金激光熔覆层。结果表明,镍铬合金激光熔覆层主要由Ni、Cr、Fe、C等元素组成,其显微组织是定向凝固的柱状枝晶组织。镍铬合金激光熔覆层熔覆区的平均显微硬度为441.4HV,约为基体45钢显微硬度的1.6倍,熔覆层的磨损量为基体45钢的60%,因此镍铬合金激光熔覆层具有较好的耐磨性能。