Y元素对铸造Ti-6Al-4V合金微观组织与力学性能的影响

本文研究了Y元素合金化对铸造Ti-6Al-4V合金微观组织与力学性能的影响。铸态合金微观组织与力学性能分别利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验进行表征。结果显示,Ti-6Al-4V合金呈现典型的魏氏组织特征。添加Y元素后,合金中形成Y2O3颗粒并分布在初生β晶粒的晶界处,同时在晶界两侧形成平行的α/β层片结构,而晶粒内部形成相互交叉的α/β层片结构,即Y2O3明显改变了Ti基体片层组织形貌。相比于Ti-6Al-4V合金,添加Y元素之后,合金的屈服强度和抗拉强度稍有提高,但是平行的α/β层片结构和Y2O3颗粒引起合金由解理断裂向延晶断裂转变,进而导致延伸率显著减小。所以,Ti基体微观组织变化对合金力学性能同样具有重要作用。     

热处理工艺对激光熔化沉积TC4钛合金组织性能的影响

研究了高能量输入条件下激光熔化沉积(LMD) TC4钛合金在沉积态、去应力退火、热等静压、热等静压+固溶时效、固溶时效5种状态下的显微组织和室温拉伸性能。结果表明:直接沉积态的TC4合金组织粗大且不均匀,原始β晶内由大量针状马氏体α'相和转变的板条α相组成,综合力学性能低,其纵向抗拉强度仅839 MPa; 650～800℃的去应力退火后,激光熔化沉积成形TC4钛合金的组织中α板条宽度随退火温度的上升先增加后减少,拉伸性能呈现先升高后降低的趋势;热等静压后合金组织为网篮组织;固溶时效后合金组织主要由无序的短棒状α相组成,拉伸性能明显上升,其抗拉强度达到1022 MPa,屈服强度达到909 MPa,伸长率超过9%。     

β-γ高Nb-TiAl合金组织转变及拉伸性能研究

本文研究了β稳定元素Cr和Mn的掺杂对高Nb-TiAl合金的组织、相组成、凝固路径及室温、高温拉伸性能的影响。实验结果表明,Ti-45Al-8Nb-0.4B（原子分数,%,下同）合金中分别加入2Cr、2Mn或1Cr1Mn后,铸态组织中B2相逐步增加,而α2相逐步减小。1Cr1Mn合金转变为由γ+B2两相组成的新型β-γ高Nb-TiAl合金。凝固路径由L→β→β+α→α+γ+β→α2+γ+B2转变为L→β→β+γ→B2+γ。Cr和Mn的同时添加具有更明显的β相稳定作用。室温拉伸结果表明,随着B2相含量的增加,合金的强度与延伸率均降低。而在900℃条件下,合金延伸率出现先降低后升高的现象。这说明,高温下合金中β相含量达到一定程度时（本研究为14.4 %）,有利于协调变形。     

Ti-55531合金退火处理工艺研究

研究了两相区、单相区退火和双重退火对Ti-55531合金组织和性能的影响。两相区退火后合金的组织为由条状相α等轴状α相和β转变组织组成的双态组织，随着第一阶段退火温度的升高，等轴状α相比例呈降低的趋势；单相区退火后合金为带有粗大β晶粒的魏氏组织，随着退火温度的升高，β晶粒长大；双重退火后合金组织中含有较大比例的针状α相。两相区退火可获得较高的延伸率、断面收缩率，但抗拉强度较低；单相区退火可获得较好的强塑性匹配；单相区双重退火后合金具有最高的抗拉强度，而合金延伸率、断面收缩率最低。     

Cr和Mn元素掺杂对高Nb-TiAl合金组织转变及拉伸性能的影响

研究了β稳定元素Cr和Mn的掺杂对高Nb-TiAl合金的组织、相组成、凝固路径及室温、高温拉伸性能的影响。结果表明,Ti-45Al-8Nb-0.4B(at%,下同)合金中分别加入2Cr、2Mn或1Cr1Mn后,铸态组织中B2相逐步增加,而α_2相逐步减少。1Cr1Mn合金转变为由γ+B2两相组成的新型β-γ高Nb-TiAl合金。凝固路径由L→β→β+α→α+γ+β→α_2+γ+B2转变为L→β→β+γ→B2+γ。Cr和Mn的同时添加具有更明显的β相稳定作用。室温拉伸结果表明,随着B2相含量的增加,合金的强度与延伸率均降低。而在900℃条件下,合金延伸率出现先降低后升高的现象。这说明,高温下合金中β相含量达到一定程度时(本研究为14.4%),有利于协调变形。     

Effect of Trace Boron Addition on Microstructure and Properties of as-Cast Ti-6Al-4V Alloy

通过添加0.1wt%B对铸态Ti-6Al-4V合金组织和性能影响研究表明:微量B添加在合金中形成Ti B相,Ti B相位于原始β晶界处。微量的B添加使得原始β晶粒和α集束都得到了明显的细化,获得的铸态组织更加均匀。微量的B添加同时提高了铸态合金的强度和塑性,并改变了合金的拉伸断裂机制。由微空洞在α集束交界处聚集、长大及裂纹形成扩展改变为Ti B相与基体合金的变形不协调造成微裂纹的形成和扩展。     

TC17粉末钛合金HIP/IF复合工艺制备及组织性能演变

采用粉末热等静压(HIP)+等温锻造(IF)的复合工艺制备TC17粉末钛合金,并分析研究工艺过程中合金组织和性能的变化.结果表明:粒度<104 μm的雾化TC17合金粉末经热等静压后,合金成分均匀,显微组织为细针状的魏氏组织,室温抗拉强度为1210 MPa、延伸率仅为4%;经高低温慢速等温锻造后,合金密度得到进一步提高(99.9%),显微组织中的原始β晶粒得到完全破碎,获得了细小的等轴晶粒;固溶时效热处理后,大量等轴α相均匀地弥散分布于β转变基体上,α相尺寸很小,约1～2 μm.最终粉末合金室温抗拉强度为1210 MPa、延伸率高达16%,强度和塑性达到了良好的匹配,并且远远超过技术条件要求.     

复合热机械处理的Ti-Al-Nb-W-B合金组织演变

采用复合热机械处理工艺细化了Ti-Al-Nb-W-B合金铸态近片层组织,根据Ti-Al二元相图对合金组织形貌演变及生长机理进行了研究.结果表明,热等静压处理后的Ti-Al-Nb-W-B合金是由大量粗大α2/γ片层团晶粒和少量分布于片层团间的等轴γ晶粒以及B2相等组成,晶粒尺寸约为100 μm;通过总变形量大于80%的复合锻造后,可得到表面平整光洁的饼材,其原始铸态的粗大片层状组织被明显细化,由偏析形成的β相经后续热处理可基本消除,并得到均匀细小的双态组织;合金经复合热机械处理后,室温拉伸塑性得到明显提高.     

Nb含量对Zr_(50)Ti_(50)合金显微组织及力学性能影响

采用电弧熔炼炉制备了(ZrTi)_(100-x)Nb_x(x=0, 2, 4, 6, 10 at%)合金,通过光学显微镜(OM),X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等研究了合金的显微结构。结果表明:当Nb含量从0%增加到6%时,铸态合金的物相结构均为α′相;Nb含量为10%时,合金的物相结构由α′相转变为β相。铸态Zr_(50)Ti_(50)合金的组织由针状的α′相及原始β晶界组成,α′的长度及原始β晶粒尺寸最小。当Nb元素含量从2%增加到6%时,合金的原始β晶粒由等轴状变为板条状,且(ZrTi)_(96)Nb_4合金的原始β晶粒尺寸及α′的长度最大;继续增加Nb含量到10%时,合金组织为等轴的β晶粒。铸态Zr_(50)Ti_(50)合金的屈服强度和抗压强度最大,随着Nb含量的增加,合金的强度先降低后增加,在Nb含量为4%时,合金的强度最低。断口形貌表明Nb元素的加入使合金的断裂方式由脆性断裂向韧性断裂转变。     

Mg-(RE)-Zn合金不同状态下的物相构成、显微组织及性能

比较研究了Mg-(RE)-Zn合金铸态和经560 ℃扩散退火后的显微组织、物相及性能,发现铸态的Mg-(RE)-Zn合金经560 ℃保温7 h扩散退火,原晶界区的共晶组织消失,晶界净化,材料成分和显微组织均匀,扩散退火的过程中合金的物相构成和分布均发生显著变化, 由铸态下的Mg-(Me)固溶体+GdMg转变为均匀分布的Mg-(Me)固溶体+ MgGd3+MgZn2,经扩散退火后的合金平均硬度、抗拉强度和延伸率均提高,单向拉伸断裂方式由铸态下的沿晶断裂转变为微孔聚集型的穿晶断裂     

La2O3掺杂氧化铝气凝胶的制备与耐温性能研究

以仲丁醇铝为前驱体,采用溶胶-凝胶法结合丙酮-苯胺原位生成水技术,通过乙醇超临界干燥,制备出不同含量(1.5 mol%~12 mol%)La₂O₃掺杂的氧化铝气凝胶。采用电子扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)、N₂吸附分析仪等仪器表征了La₂O₃掺杂对氧化铝气凝胶的微结构和耐温性能的影响。结果表明：La₂O₃的引入使氧化铝气凝胶的形貌由球状颗粒向大的片状结构转变。适量的La₂O₃掺杂能提高氧化铝气凝胶的比表面积,9 mol% La₂O₃掺杂的氧化铝气凝胶比表面积最大。通过La₂O₃掺杂,能够抑制氧化铝晶粒在高温下的生长和α-Al₂O₃的相变,提高氧化铝气凝胶的耐温性能。1200℃热处理后,La₂O₃掺杂的氧化铝气凝胶仍维持在θ-Al₂O₃,比表面积为86.5 m₂/g,高于未掺杂的氧化铝气凝胶(46 m₂/g)。     

熔盐电解法制备单一Sm2Fe17合金相的机理研究

选择在LiF-CaF₂-SmF₃熔盐体系中,采用熔盐电解法在1160℃下通过恒电流在Fe阴极表面获得了不同厚度(17.22～40.34μm)的Sm₂Fe₁₇合金层,同时通过循环伏安法与方波伏安法研究了Sm³⁺在W与Fe阴极上的电化学行为。结果表明,Sm³⁺无法单独沉积于W电极上,Sm³⁺在铁阴极上的还原为Sm⁰分为2步,首先在-0.33V(vs.Cr/Cr₂O₃)发生Sm³⁺还原为Sm²⁺的可溶-可溶型反应,然后当电极电势超过-0.78V(vs.Cr/Cr₂O₃)时Sm²⁺开始在阴极界面处上发生欠电势还原,在Fe电极表面生成Sm₂Fe₁₇合金,这是由于在Sm₂Fe₁₇合金中降...     

原位粉末装管法37芯MgB2线材的制备及性能研究

传统的Cu包套原位粉末装管法(in situ PIT)制备多芯MgB₂超导线材时,易于出现断芯、断线现象。针对一问题,本实验中以强度较高的梦乃尔合金(Monel 400)作为包套材料,以旋锻、拉拔、轧制及中间热处理相结合的加工手段成功的制备出直径Φ1.0 mm、37芯结构的多芯MgB₂超导长线材。微观结构分析表明多芯线材中MgB₂芯丝及替换芯丝等亚组元的分布较为规整,阻隔层未出现明显破损现象,最终线材中MgB₂超导芯丝的平均直径约80 μm。室温拉伸性能显示热处理前MgB₂线材的屈服强度为759 MPa,热处理后的线材为248 MPa。4.2 K、4 T下,线材的临界电流密度J_c达到2.31×10^₅ A.cm^_-2,工程临界电流密度达到3.16×10^₄ A.cm^_-2。     

溶胶-凝胶伴随相分离法制备多孔锌铝尖晶石块体

以无水氯化锌和六水氯化铝为前驱体,水和乙醇的混合溶液为溶剂,1,2-环氧丙烷为凝胶促进剂,聚氧乙烯为相分离诱导剂,采用溶胶-凝胶伴随相分离法制备大孔锌铝尖晶石块体材料,并采用差热分析(DTA)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等 测试技术对所形成的多孔块体的物相和微观结构进行了表征,并研究了高温热处理过程对块体材料的结构以及晶相的影响。结果表明,聚氧化乙烯(PEO) 能诱导体系发生相分离,获得共连续骨架和孔径大小可控的多孔块体。常温下制备出的多孔块体为的锌铝水滑石(ZnAl-LDHs),热处理过程中发生羟基脱除,碳酸根离子分解等反应,最后得到具有单一尖晶石相的多孔块体,该材料在石油化工领域的催化应用具有良好的前景。     

SiC_w/Si_3N_4复合陶瓷的制备及介电性能的研究

采用凝胶注模成型工艺制备了SiC_w/Si_3N_4复合陶瓷,由扫描电镜(SEM)可以看出,随热处理温度升高,碳化硅晶须的长径比逐渐减小;随烧结温度升高,复合陶瓷开孔率降低,密度随晶须含量的增加而增加。研究表明,SiC_w/Si_3N_4复合陶瓷的介电常数实部和虚部随碳化硅晶须含量的增加而升高,当烧结温度为1600℃,晶须含量从5%增加到15%时,8 GHz时介电常数实部从13.4增加到22.8,虚部从0.67增加到4.86;当烧结温度为1750℃时,8 GHz时介电常数实部从9.2增加到21.7,虚部从0.51增加到3.02。由反射率曲线可以看出,烧结温度为1750℃比1600℃时反射衰减随晶须含量的增加向低频移动的更快,频宽更宽。     

CeO2的晶格动力学性质和热输运性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的有限位移法和玻尔兹曼方程,计算了CeO2的晶格动力学性质、热力学性质和热输运性质,计算结果和实验结果基本符合。通过分析CeO2所有声子模式的振动频率、Gruneisen系数和散射率,揭示了光学声子对增强晶格振动的非简谐性和声子散射率所起的重要作用。此外,还计算了不同自由程的声子模式对热导率的贡献,发现CeO2的晶格热导率主要由声子自由程在1~10 nm之间的声子所贡献。     

19芯MgB2/NbCu/Monel超导线材的制备及性能研究

为了提高多芯MgB₂超导线材的强度并避免加工过程中的断芯、断线现象,实验中采用强度较高的梦乃尔合金(Monel 400)作为外包套材料,以原位法粉末装管工艺(in situ PIT)制备了19芯导体结构的多芯MgB₂超导线材。二次集束组装后的多芯复合线材通过拉拔、轧制和中间退火热处理相结合的方法从Φ25 mm加工到Φ1.0 mm。对加工过程不同阶段的多芯复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB₂芯丝分布较为规整,Nb阻隔层表面较为光滑,未出现明显破损现象。最终Φ1.0 mm的多芯线材中MgB₂超导芯丝的平均直径约为100 μm。热处理后MgB₂线材的抗拉强度和屈服强度分别达到396 MPa和200 MPa。MgB₂线材的临界电流密度在4.2 K、4 T时达到1.23×10₅ A.cm_-2。     

Magonelli相二氧化钛光阳极在量子点敏化太阳能电池中的性能研究

使用产量与性能稳定的工业化生产的黑色二氧化钛制备成QDSSCs的光阳极,通过性能表征与理论计算研究,与常见的Anatase TiO2,Rutile TiO2展开了全面对比。结果表明,由于氧空位的引入导致Magonelli Ti8O15的导带底下降,带隙收缩,吸收光谱范围由紫外光扩展至可见光与近红外,而且吸光度也极大提高。其阻抗也随之减小,明显低于Anatase TiO2,Rutile TiO2。这导致其组装的QDSSCs的性能获得极大提升,尤其是FF与Jsc表现最为显著,最终获得了PCE 5.3%优异成绩。这项工作进一步丰富了黑色二氧化钛的研究,在工业化生产黑色二氧化钛组装太阳能电池领域取得了阶段性成果,为太阳能电池的生产提供了新的可能。     

Oxidation behavior of FeAl+Hf,Zr, B

The oxidation behavior of Fe-40Al-1Hf, Fe-40Al-1Hf-0.4B, and Fe-40Al-0.1Zr-0.4B (at.%) alloys was characterized after 900°, 1000°, and 1100°C exposures. Isothermal tests revealed parabolic kinetics after a period of transitional -alumina scale growth. The parabolic growth rates for the subsequent -alumina scales were about five times higher than those for NiAl+O.1Zr alloys. The isothermally grown scales showed a propensity toward massive scale spallation due to both extensive rumpling from growth stresses and to an inner layer of HfO₂. Cyclic oxidation for 200 1-hr cycles produced little degradation at 900 or 1000°C, but caused significant spaliation at 1100°C in the form of small segments of the outer scale. The major difference in the cyclic oxidation of the three FeAl alloys was increased initial spallation for FeAl+Zr, B. Although these FeAl alloys showed many similarities to NiAl alloys, they were generally less oxidation-resistant. It is believed that this resulted from nonoptimal levels of dopants and larger thermal-expansion mismatch stresses.     

Effects of C/B4C ratio on microstructure and property of Fe-based alloy coating reinforced with in situ synthesized TiB2-TiC

The Fe-based alloy coatings reinforced with in situ synthesized TiB₂-TiC were prepared on Q235 steel by reactive plasma cladding using Fe901 alloy, Ti, B₄, and graphite(C) powders as raw materials. The effects of C/B₄C weight percentage ratio(0-1.38) on the microstructure, microhardness, and wet sand abrasion resistance of the coatings were investigated. The results show that the coatings consist of (Fe, Cr) solid solution, TiC, TiB₂, Ti₈C₅, and Fe₃C phases. The decrease of C/B₄C ratio is propitious to the formation of TiB₂ and Ti₈C₅. Increasing the C/B₄C ratio can help to refine the microstructure of the coatings. However, the microhardness of the middle-upper of the coatings and the wet sand abrasion resistance of coatings degenerate with the increase of C/B₄C ratio. The coating exhibits and the wet sand abrasion resistance at C/B₄C=0 and its average mass loss rate per unit wear distance is 0.001 2%/m. The change of the wet sand abrasion resistance of the coatings with C/B₄C ratio can be mainly attributed to the combined action of the changes of microhardness and the volume percentage of the ceramic reinforcements containing titanium in the coatings.