Hf对一种高温合金与陶瓷材料润湿性及界面反应的影响

研究了Hf对一种高温合金与陶瓷材料润湿性及界面反应的影响.测量了合金熔体与陶瓷材料的平衡润湿角,通过SEM,EPMA和XPS研究了合金与陶瓷材料的界面组织形貌、反应区元素分布及界面反应产物,分析了Hf对合金熔体与陶瓷材料润湿性及界面反应的影响,阐述了润湿性与界面反应的关系.结果表明,高温合金中Hf元素的含量会影响合金熔体与陶瓷材料的润湿性.对于本工作的合金,当Hf含量从0.1%逐渐增大至2.0%时,润湿角由132°逐渐减小至112°,润湿性显著增强;当Hf含量达到1.5%时,合金熔体与陶瓷材料发生界面反应,界面反应使润湿角明显减小,反应产物为HfO2.界面反应热力学分析结果表明,Hf和SiO2满足发生置换反应所需的热力学条件.     

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。     

熔模铸造Ti-1100高温钛合金的界面反应(英文)

研究不同面层材料的Ti-1100高温钛合金界面反应特性。通过对比反应层的厚度,元素分布以及微观硬度研究了面层型壳材料以及型壳预热温度对界面反应的影响。结果表明:采用ZrO2面层材料型壳浇注的Ti-1100铸件反应层的厚度和硬度明显高于采用Y2O3面层材料型壳浇注的合金;型壳预热温度越高,界面反应越剧烈;在相同的型壳面层材料和型壳预热温度条件下,Ti6Al4V合金铸件的界面反应α层比Ti-1100合金铸件界面反应层薄,显微硬度低,表现出较好的稳定性。     

γ-TiAl合金定向凝固过程中与氧化钇陶瓷材料的界面反应

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。     

陶瓷型芯在高温合金熔模铸造中的应用技术

介绍了陶瓷型芯在高温合金精密铸造过程中的应用。通过模拟结合试验,探讨了陶瓷型芯结构设计时的影响因素,陶瓷型芯入厂检验要素,陶瓷型芯在蜡模压制过程中的受力特点;测量了陶瓷型芯在精密铸造各个过程中的抗弯强度和其在残蜡焙烧及浇注过程中的整体尺寸变化,为高温合金熔模铸造工艺中陶瓷型芯的正确使用提供成套方法。     

镍基高温合金K417G与氧化物耐火材料的界面反应

研究了1600℃温度下Al₂O₃、CaO、MgO、Y₂O₃稳定ZrO₂、CaO稳定ZrO₂和Y₂O₃共6种材料坩埚与镍基高温合金K417G熔体的界面反应。结果表明：熔体对Al₂O₃坩埚以物理侵蚀为主,但坩埚易剥落导致合金中含有Al₂O₃夹杂物;CaO坩埚与合金界面处生成了液相Ca₃Al₂O₆,促进熔体与CaO之间的润湿性,导致界面处粘连严重;MgO坩埚与熔体中Al反应生成Mg Al₂O₄并进入合金生成夹杂物;Y₂O₃稳定ZrO₂坩埚与合金界面处生成Al₂O₃反应层,但是Al₂O_3...     

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。     

镍基高温合金叶片熔模铸造工艺的数值模拟

采用有限元分析软件ProCAST模拟了K438合金液在熔模铸造工艺中的充型凝固过程,分析了两种浇注系统(方案1,冒口和横浇道均采用10 mm的网格,而叶片整体采用4 mm的网格进行划分;方案2,冒口、横浇道、直浇道和压头均采用10 mm的网格,而叶片整体采用4 mm的网格进行划分)的固相率分布、凝固时间分布和凝固过程中叶片所产生缺陷的严重程度。模拟结果表明:两套浇铸系统的设计方案都比较合理,方案2的整体凝固速度快于方案1,方案2的缩松严重程度少于方案1。     

一种镍基定向凝固高温合金与陶瓷铸模的界面反应研究

采用扫描电子显微镜和能谱等分析手段研究了某镍基定向凝固高温合金与SiO_2基陶瓷型壳以及Al_2O_3基陶瓷型芯的界面反应。实验结果表明,该镍基定向凝固合金与SiO_2基陶瓷型壳会发生较严重的界面反应,在合金与SiO_2基型壳之间有一层约3~5μm厚的白色HfO_2层和一层稀薄的Al_2O_3层,反应产物的富集可以抑制界面反应的进一步进行;而与Al_2O_3基型芯几乎不发生界面反应,只有微量的HfO_2在界面处零星分布。同时,这一结果符合了界面反应的热力学关系。虽然Al_2O_3基型芯能有效减少界面反应,但Al_2O_3基型芯存在较多的空隙,合金熔液在凝固时渗入其中增加了合金表面的粗糙度,提高Al_2O_3基铸型的致密度有利于提高合金铸件表面品质。     

借助差热分析研究镍基高温合金/陶瓷型壳界面反应

借助差热分析研究镍基高温合金/陶瓷型壳的界面反应,分别从热力学和动力学的角度分析出镍基高温合金叶片在生产过程中陶瓷型壳所需的最佳面层涂料是CoAl2O4.     

高温合金定向凝固工艺用熔模铸造型壳的研究

高温合金定向凝固工艺给熔模铸造提出了新的要求,研制高强度的熔模铸造型壳成了当务之急。本文在对硅溶胶—上店土壳进行生产实际考验并测定其高温性能的基础上,用不同的原材料,采用不同的煅烧温度制备合成莫来石及含锆莫来石,探讨了化学成分、煅烧温度以及锆美粉含量对合成莫来石及用其所制的熔模铸造型壳的高温性能的影响;分析了型壳高温抗变形能力的机理;观测了高温合金K-18同碳化硅、刚玉和天然莫来石三种耐火材料作面层的熔模铸造型壳接触界面间的相互作用。     

钛合金与铸型界面反应的研究进展

从目前国内外关于钛合金熔体与铸型材料间界面反应的研究方法出发,综述了铸型材料、工艺参数、合金元素等对界面反应的影响,并介绍了界面反应的理论研究现状,讨论了研究中存在的若干问题,并系统收集了界面反应的各种研究结果。     

高温合金涂层与基体界面上的互扩散

研究了高温合金上热扩散涂层、多元包覆涂层和微晶涂层与基体合金间的互扩散，以及扩散障层对阻碍扩散的作用。结果表明扩散渗铝涂层与基体间形成较宽的含碳化物的扩散带及含σ要的影响区；在多元包覆涂层与基体间形成以γ＿β相组成的扩散带；在微晶涂层与基体合金间无新相生成，仅γ′相会粗化。扩散障层对阻碍元素扩散有一定作用。     

DZ22B高温合金与Al_2O_3陶瓷型壳的界面反应

采用真空感应熔炼与惰性气体保护相结合,研究了不同熔炼温度及接触时间条件下DZ22B高温合金与Al_2O_3陶瓷型壳的界面反应发生及形成规律,探讨了界面反应对铸件表面粘砂缺陷的影响。结果表明,高温合金中Hf元素活性大,易与Al_2O_3发生界面反应,合金表面形成HfO_2。当接触15min后,界面反应随熔炼温度的提高而增强,在1 400℃时未出现界面反应,1 500℃时发生微弱界面反应,1 600℃时界面反应加剧,并出现粘砂现象。由于型壳面层中物理渗透层的形成以及应力集中的出现,界面反应的存在导致面层材料发生脱落,其中在接触30 min,浇注温度为1 600℃时粘砂最为严重,合金表面形成厚1mm的面层粘砂产物。     

熔炼工艺对DZ22B高温合金与SiO_2陶瓷界面反应的影响

采用真空感应熔炼与惰性气体保护相结合,开展了DZ22B高温合金与SiO_2陶瓷的原位界面反应研究。通过改变熔体温度及保温时间,对比分析了不同熔炼工艺下界面反应的产物类型及形成过程,探讨了界面反应对铸件表面粘砂缺陷的影响。结果表明,高温合金中Hf元素易与SiO_2发生界面反应,形成HfO_2的反应产物。当熔炼温度为1 400℃时,随保温时间延长,合金与陶瓷接触部位先后出现无界面反应、弱界面反应及强界面反应情况,其中保温20min后,可形成平均厚度为0.5μm的连续分布致密反应层。随熔炼温度提高,界面反应程度逐渐加深,其中熔炼温度为1 600℃、保温15min条件下反应层厚度达2.3μm,同时导致合金表面发生严重的粘砂缺陷。     

粉末高温合金颗粒界面及断裂研究

研究了Rene95粉末高温合金原始颗粒边界(PPB)析出相的形貌和分布状态,及其对As—HIP合金力学性能、断口形貌和微观断裂特性的影响,原始颗粒边界密集分布的析出相质点会导致颗粒间结合界面的脆化,降低塑性,断裂沿颗粒的球面进行增大析出质点的间距,可改善合金的界面结合强度,提高HIP合金的高温塑性、持久寿命,断裂变为穿颗粒进行     

高温强化铂合金研究进展

高温强化铂合金是一种先进的高温结构贵金属材料,论述了固溶强化、弥散强化和沉淀强化等铂合金强化方法及特点,力学性能和强化机理,介绍了高温强化铂合金的的研究进展和主要应用情况,最后展望了高温强化铂合金的研究方向。     

Ni-Cr合金烤瓷界面反应微观机理

对临床失败Ni-Cr合金烤瓷修复体分析,Ni-Cr合金与陶瓷界面平滑,无明显的反应层生成,修复体内存在裂纹和气孔.通过扫描电镜、能谱与X射线衍射仪,对Ni-Cr合金与陶瓷界面反应研究结果表明,Al2O3陶瓷表面富集的氧离子,与合金中的Ni,Cr反应,还原生成Al,并与Ni化合生成AlNi3,而Cr则被氧化后与Sn生成SnCrO的复合氧化物.在Ni-Cr合金烤瓷界面处形成一连续的反应薄层,可显著改善Ni-Cr合金与陶瓷间的界面冶金结合,减少界面缺陷,实现Ni-Cr合金与陶瓷的可靠结合.     

熔模铸造Co22合金的高温氧化性及氧化层生长

研究了熔模铸造钴基高温合金22Co-21Ni-29Cr-2.2Nb-Fe在1 050、1 150和1 250℃下的恒温氧化行为,并采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪分析了合金氧化层形貌及成分。结果表明,Co22合金在1 050~1 250℃下的氧化增重遵守二次抛物线规律,且随着温度的升高而增大;合金在氧化后形成了连续的氧化层,其中内层为Cr2O3氧化膜,外层由(Fe,Ni,Co,Cr)3O4尖晶石和少量的CrNbO4构成。合金氧化层的生长可分为3个阶段,第1阶段氧化层为Cr2O3氧化膜,第2阶段氧化层由内Cr2O3层与离散分布在外表面的Fe,Ni,Co和Nb的氧化物组成,且在氧化层的外表面出现了沿基体晶界分布的岛状氧化物区,第3阶段形成了外(Fe、Ni、Co、Cr)3O4尖晶石-内Cr2O3的双层氧化层结构并伴有少量的CrNbO4离散分布于外表面。     

涂层/高温合金界面行为及调控研究进展EI北大核心CSCD

防护涂层技术对于提高涡轮叶片材料抗氧化腐蚀性能、保证涡轮叶片安全服役具有至关重要的作用,然而,防护涂层与高温合金间有本征的物理、化学性能不匹配性,其界面反应会导致界面组织退化,合金与涂层性能下降,成为制约涂层应用的关键因素。本文概述了典型涂层/高温合金界面组织演变与扩散行为及其影响因素,讨论了界面行为对含涂层高温合金组织稳定性和力学性能的影响,从涂层组织成分优化、界面阻扩散层设计和新型界面稳定涂层研发3个方面介绍了涂层/合金界面的调控方法。总结了涂层/高温合金界面相容性的关键特征,并提出未来应在界面对涂层/合金性能的影响规律与机制、调控界面的多手段联用、计算辅助涂层设计等方面开展系统性研究。