Mo-Nb合金单晶的显微组织

通过金相(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等方法,研究了Mo-Nb合金单晶棒材的显微组织。结果表明,电子束悬浮区域熔炼法生长的Mo-Nb合金单晶内部存在丰富的亚晶组织,且随着单晶生长速度增大,单晶内部亚晶尺寸减小。同时,晶体内部出现生长纹线。而Nb元素的偏析度随着单晶生长速度的增大而增大。随着合金元素Nb含量增加,单晶内部亚晶尺寸减小。经过高温真空退火后,单晶内部亚晶尺寸发生改变。     

Mo-Nb合金单晶的高温力学性能

研究了晶向为111Mo-Nb合金单晶的高温力学性能。实验结果表明,随着少量溶质原子Nb的加入,Mo-Nb合金单晶的高温强度获得了明显的提高。在1873K和Nb含量在0～6%范围内时(文中合金元素Nb含量均为质量百分比,下同),Nb含量每增大1%,材料的高温屈服强度就增加约16～25MPa,当Nb含量在0～3%范围内时,随着Nb含量的增加,塑性急剧下降,而在3%～6%范围内时其下降幅度趋于平缓;同时,随着Nb浓度的增大,更多的Nb溶质原子增大了原子间扩散阻力,使材料高温稳态蠕变率减小,大大提高了材料的高温抗蠕变性能;在1773K/10MPa时Mo-Nb合金单晶的稳态蠕变率较纯Mo单晶的降低了3～4个数量级,分析认为其蠕变机制为扩散蠕变。     

钼铌合金单晶性能分析

采用20 kW电子束区域熔炼炉制备出大尺寸Mo-Nb合金单晶,通过x射线θ扫描旋转法测试了单晶的晶体取向,结果显示所制单晶均为<111>晶向,晶向偏角<2.6°。对所制单晶进行了室温拉伸性能测试,并采用扫描电镜对Mo-Nb合金烧结条、原料棒以及单晶的室温拉伸断口作了分析对比,单晶的拉伸断口表现出典型的解理断裂特征。     

高纯W-Nb合金单晶的制备及组织性能研究

采用电子束悬浮区域熔炼法生长制备出直径22 mm、长150 mm的W-Nb合金单晶棒材,对单晶的晶向偏离角、化学成分、杂质元素含量、微观组织等进行了分析。分析结果表明,单晶棒材的晶向偏离角小于8°,杂质元素总含量小于200 ppm,单晶棒材直线度较好,表面光亮、无裂纹。     

体心立方金属Mo纳米线拉伸塑性行为的原位透射电子显微镜观察

本文利用自创的热双金属片拉伸装置实现了在透射电镜中,对单晶Mo纳米线的原位拉伸实验。实验发现单晶Mo纳米线具有块体单晶材料2倍左右的塑性变形能力。观察发现变形过程中位错不断的形核产生、然后快速的运动并消失在纳米线表面是单晶Mo纳米线具有大塑性变形能力的一个重要原因。另外,利用选区电子衍射对拉伸断裂后的样品分析,发现拉伸后的纳米线的断口附近呈现多晶化。可以认为在高应变作用下,位错的滑移等因素导致单晶点阵局部扭转形成小角度晶界,纳米线局部从单晶转变成多晶。     

高纯难熔金属及其合金单晶的发展

介绍了难熔金属及其合金单晶的制备技术,对电子束悬浮区域熔炼技术和等离子弧熔炼技术进行了比较。电子束悬浮区域熔炼法温度梯度易于控制、材料不受坩埚材料污染,但熔体表面张力对活性杂质和温度梯度敏感性高,所能制备的高纯难熔金属及其单晶材料尺寸规格受到很大限制,且材料内部位错密度较高。等离子弧熔炼法加热源能量密度高,原料规格形式多样,可制备单晶棒材、板材、管材及其他特定形状的单晶铸件,可最大程度地去除杂质元素(尤其是C元素),但设备系统复杂,单晶材料位错密度大。讨论了单晶材料发展现状,通过固溶强化可进一步提高材料的高温性能及其稳定性。单晶管材的制备也是一个发展方向。此外还对单晶材料制备技术和发展前景提出了一些建议。     

Ta-W-Hf合金的强化和晶界硬化

采用粉末冶金（PM）热等静压（HIP）法以Ta-W-Hf预合金粉末为原料制备了致密块体材料及进行高温处理，测量了材料晶内和晶界处的显微硬度，分析了氧和铪元素的分布状态。结果表明，制备的Ta-W-Hf合金无论退火与否，晶界的硬度均大于晶粒内的硬度。高温退火降低了材料的整体硬度和强度，但仍高于相同成分的熔炼加工材，且韧性与熔炼加工材相当。较高的晶界硬度是由于氧和铪元素的偏聚分布及富氧富铪小粒子的析出所致。     

钽合金异形件的旋压加工

研究了一种简单、经济的旋压成形钽合金异形件的方法，并讨论了旋压用板坯的壁厚均匀性、纵进速度、减薄率及压窝尾顶块内弧半径等对旋压成形的影响，同时也提出了相应的解决措施。     

不同晶体取向Mo-Nb单晶的纳米压痕尺寸效应

采用纳米压痕仪和扫描探针显微镜对Mo-Nb合金单晶(110)、(111)、(112)晶面的载荷-位移曲线、弹性模量,压痕形貌、纳米硬度-加载深度以及弹性回复率的变化进行了研究。结果表明,Mo-Nb单晶具有较好的塑性变形能力,Mo-Nb单晶的各晶面在加载和卸载过程中分别经历了弹性变形和塑性变形阶段,荷载-位移曲线未出现突进或突退现象,表明在加载和卸载过程中压痕内部未产生裂纹或脆性断裂;材料的残余压痕呈现凸起形貌,表明Mo-Nb单晶有相对较低的加工应变硬化趋势;采用连续刚度法测量了Mo-Nb单晶的纳米硬度和弹性模量,3个晶面的纳米硬度均呈现出随着加载深度的增加而减小的趋势,表现出明显的压痕尺寸效应;3个晶面纳米硬度和弹性模量的大小关系为:(110)晶面(112)晶面(111)晶面;基于Nix-Gao模型计算了(110)、(111)、(112)晶面的无压痕尺寸效应时的纳米硬度(H_0)分别为3.96、2.61和3.47 GPa,尺寸效应因子(i)分别为0.18、0.16和0.18,微观特征长度(h*)分别为1196、2753和1559 nm。压入深度小于微观特征长度时,Mo-Nb单晶具有明显的尺寸效应,压入深度超过该长度时,尺寸效应将减弱,当压入深度分别超过4106、5645和4693 nm时,纳米压痕尺寸效应将消失。