Co对铸造镍基高温合金影响研究进展

镍基高温合金拥有优异的热强性和服役稳定性,是使用最广泛的高温合金之一。镍基合金发展初期便加入Co元素来改善合金性能,但目前Co在镍基合金中的作用仍存在争议。通过汇总分析Co对镍基高温合金显微组织、γ′相析出特征、组织稳定性及力学性能的影响,从直接作用和间接作用两个角度对Co作用机制进行了探讨,并讨论节Co和代Co的可能性,以期为新型镍基高温合金的研发以及含钴镍基高温合金的应用提供参考。     

ODS钢中氧化物/铁素体界面捕氢行为的第一原理研究EI北大核心CSCD

通过第一原理计算系统研究了氧化物弥散强化钢(ODS钢)中H原子在氧化物析出相Y_2TiO_5和Y_2Ti_2O_7间隙的占位能;计算了H在Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面的占位能,分析发现这些H原子占位均容易固溶在电荷密度较高的间隙位置。计算也进一步揭示,在界面处Fe空位更容易形成;H原子倾向于占据Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面中Fe相一侧,而He原子则容易占据氧化物一侧,这表明在ODS钢中H原子会优先被氧化物沉淀相与基体间界面所吸收。ODS钢中大量弥散析出的纳米氧化物与基体间的界面结构,客观上实现了H原子的有效分散,并能够将H团簇稳定在更细小的尺度;而且在界面H团簇长大过程中会吸收大量的H原子和空位,可能以此作为辐照离位损伤缺陷的自愈合点,从而解释了ODS钢优越的耐辐照损伤性能。同时,计算也尝试解释了H-He双粒子辐照对ODS钢辐照空洞的产生存在协同效应的实验结果。     

合金元素对Cr-Mo钢第二类回火脆性影响研究综述

 对于一些长期在中温条件下服役的Cr-Mo钢(2.25Cr1Mo),由于钢中P、S等有害杂质元素在服役过程中不断向晶界偏聚,降低了晶界结合力,致使该类钢出现第二类回火脆性这一关键问题。为了探寻降低这类Cr-Mo钢第二类回火脆性倾向的有效方法,提高材料安全服役可靠性,从溶质元素偏聚机制出发,总结分析了合金元素晶界偏聚及改善钢第二类回火脆性的内在本质,重点归纳了几种常见元素的晶界偏聚行为及其对钢回火脆性的影响,同时还客观分析了理论计算和试验研究在阐释合金元素对晶界脆性影响存在差异的主要原因,期望能为中温用钢长期服役过程中存在的回火脆性提供一些有效控制方法,也为合金元素晶界偏聚行为的研究提供一些参考。     

Nb/Mn/Si合金化的β-γ钛铝合金循环氧化行为（英文）

利用扫描电子显微镜、电子探针、电子背散射衍射和X射线衍射,研究Ti42Al1.5Mn3Nb0.1B合金和Ti42Al1.5Mn3Nb0.1B0.2C0.2Si合金在750～850℃下的循环氧化行为。两种合金的氧化增质曲线大致符合抛物线规律,且在800℃的氧化速率常数较Ti42Al5Mn1W合金的降低。在所有的实验温度下,两种合金表面都生成保护性良好的氧化膜,没有开裂或剥落发生。Nb的添加会抑制TiO₂的生长,促进Al的选择性氧化,使合金形成致密的Al₂O₃层。另外,微量Si元素的添加进一步提高合金的抗氧化性,使其生成更为致密的Al2O3层,在氧化过程中进一步抑制氧的内扩散,降低合金的氧化增质,且其效果在高温下更加明显。     

ODS钢中氧化物/铁素体界面捕氢行为的第一原理研究

通过第一原理计算系统研究了氧化物弥散强化钢(ODS钢)中H原子在氧化物析出相Y_2TiO_5和Y_2Ti_2O_7间隙的占位能;计算了H在Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面的占位能,分析发现这些H原子占位均容易固溶在电荷密度较高的间隙位置。计算也进一步揭示,在界面处Fe空位更容易形成;H原子倾向于占据Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面中Fe相一侧,而He原子则容易占据氧化物一侧,这表明在ODS钢中H原子会优先被氧化物沉淀相与基体间界面所吸收。ODS钢中大量弥散析出的纳米氧化物与基体间的界面结构,客观上实现了H原子的有效分散,并能够将H团簇稳定在更细小的尺度;而且在界面H团簇长大过程中会吸收大量的H原子和空位,可能以此作为辐照离位损伤缺陷的自愈合点,从而解释了ODS钢优越的耐辐照损伤性能。同时,计算也尝试解释了H-He双粒子辐照对ODS钢辐照空洞的产生存在协同效应的实验结果。     

氮对K4169合金微观组织和力学性能的影响

采用Thermo-Calc模拟计算、差热分析和等温凝固淬火试验(ISQ)相结合的方法,借助OM、SEM、EPMA及TEM等表征设备,系统研究了氮含量对K4169合金凝固组织演变行为、元素偏析行为以及力学性能的影响规律。结果表明,氮含量从17μg/g增大到100μg/g,合金中碳化物、氮化物的体积分数增大,氮化物析出温度升高。氮含量会影响碳化物的数量和形貌:在氮含量50μg/g的合金中,MC型碳化物数量较多,尺寸较大且呈条状形貌;在氮含量为70μg/g和100μg/g的合金中大尺寸MC型碳化物数量显著减少,条型MC碳化物转变为块状。氮含量对K4169合金室温拉伸性能无明显影响,对高温持久性能影响很大。氮含量由17μg/g增大到100μg/g时,合金的高温持久寿命和延伸率分别从300 h和3%下降到2.26 h和2.34%。当氮含量超过30μg/g时,合金的持久性能发生显著下降,因此,K4169合金的氮含量应控制在30μg/g以内比较合理。     

硅对高硅奥氏体不锈钢析出相的影响

采用XRD、TEM和压痕变形等方法研究了Si含量（4%~8%,质量分数）对高硅奥氏体不锈钢（ZeCorn）显微组织的影响。结果表明,Si含量的增加会导致ZeCor合金的相组成发生变化：ZeCor-4%Si合金组织为单相奥氏体（γ相）,ZeCor-6%Si合金主要含γ相和少量σ相,在ZeCor-8%Si合金中主要析出Cr₃Ni₅Si₂相和少量σ相。此外,Cr₃Ni₅Si₂与σ相相比具有更高的硅、镍含量。显微硬度HV高达7840 MPa的Cr₃Ni₅Si₂相是典型的硬脆相,该相的析出将大大提高ZeCor-8%Si合金中γ基体的显微硬度。ZeCor合金中γ基体的强化机制如下：固溶强化是ZeCor-6%Si合金的主要强化机制,而Si的固溶强化和Cr₃Ni₅Si₂的析出强化机制都大大提高ZeCor-8%Si合金中的γ基体的显微硬度。在ZeCor-8%Si合金中,Cr₃Ni₅Si₂相起显著作用。     

K417G高温合金中Mn的存在形式和分布及Mn含量对高温持久性能的影响

研究了Mn含量在0.09%~0.35%（质量分数）范围内变化对K417G高温合金的高温持久性能的影响,并且探究了Mn的存在形式和分布情况。结果表明,Mn固溶于γ基体中,并偏聚于γ+γ''共晶帽前沿的γ''贫化区的基体中。Mn元素促进了Al和Ti元素向枝晶间区域的偏析,从而增加了枝晶间区域γ+γ''共晶的体积分数,减小了枝晶干中γ''相的尺寸。随着Mn含量的增加,在950 ℃/235 MPa的条件下,合金的持久寿命和塑性均大大降低。Mn含量最小的合金具有最佳的高温持久性能。     

Y对无取向6.5%Si钢凝固组织、中温压缩变形和软化机制的影响

利用EPMA、EBSD、XRD、TEM和热压缩测试，研究了Y元素对无取向6.5%Si钢铸态组织、有序相、中温变形和软化机制的影响。结果表明，当Y含量为0.017%和0.15%时，钢液中形成高熔点Y₂O₃+Y₂O₂S/Y₂O₂S-YP复合稀土化合物，促进异质形核。凝固末期，枝晶间形成Y₂Fe₁₄Si₃化合物，凝固组织得到明显细化。铸锭的基体有序度与Y含量呈反比关系。500℃压缩实验结果表明，不同Y含量铸锭的塑性变形均由位错滑移机制主导。含Y试样峰值应力对应的临界应变降低，加工软化提前，加工硬化率下降，动态软化作用增强。热压缩试样的位错密度正比于Y含量，低基体有序度和高形变诱导无序作用是含Y试样动态软化作用增强的主要原因。