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。     

Zr-Si合金的显微组织与力学性能

选用真空钨极纽扣熔炼炉制备Zr-xSi(x=0,2,3.3,4,7 mass%)合金。采用光学显微镜(OM),X-射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)对合金退火态的显微结构进行研究。结果表明:铸态纯Zr的物相为α相,添加Si元素后,合金中出现了Zr5Si3和Zr_2Si相的衍射峰,当Si含量为7%时,可明显看到Zr_2Si相的衍射峰强度增加;四边形块状、长条状为初生的硅化物Zr5Si3,颗粒状化合物为Zr_2Si,随着Si含量增多,硅化物的数量也明显增多;当Si含量为4%时,四边形块状的Zr5Si3相及颗粒状的Zr_2Si分布均匀。力学性能及断口研究表明:铸态Zr-4Si合金的抗压强度最高,约1154 MPa,屈服强度为845 MPa,伸长率为10.3%,展示了良好的综合性能;合金断口中的裂纹被清楚的观察到,且为脆性断裂,表明塑性较低。     

固溶处理对(Mg_(96.5)Zn_(1.5)Er_2)_(99.82)Zr_(0.18)合金组织和硬度的影响

采用光学金相显微镜、SEM、EBSD、DTA分析以及硬度等试验手段,研究了固溶处理对(Mg_(96.5)Zn_(1.5)Er_2)_(99.82)Zr_(0.18)合金组织和力学性能的影响。结果表明,合金铸态及热处理态的微观组织均由α-Mg、X相和(Mg,Zn)_xEr相组成,对铸态的(Mg_(96.5)Zn_(1.5)Er_2)_(99.82)Zr_(0.18)合金进行固溶处理后,(Mg,Zn)_xEr相转变成弥散分布的X相。晶粒尺寸随着固溶时间和温度的增加而变大。与铸态相比,合金热处理后的硬度没有发生太大变化。     

铝含量对(Zr_(0.761)Cu_(0.147)Ni_(0.092))_(93-x)Al_(7+x)非晶合金的热稳定性及其力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备(Zr_(0.761)Cu_(0.147)Ni_(0.092))_(93-x)Al_(7+x)(x=0,1,2,3,5,7(摩尔分数,%))块体非晶合金,采用同步示差扫描量热仪(DSC)、万能试验机和显微硬度计测试各试样的过冷液相区、压缩塑性和显微硬度,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对其微观结构和力学性能的关系进行分析。结果表明:随着Al含量的增加,(Zr_(0.761)Cu_(0.147)Ni_(0.092))_(93-x)Al_(7+x)非晶合金的玻璃转变温度T_g、初始晶化温度T_x均呈现增大的趋势,而过冷液相区ΔT_x先增大后减小,在x=3时达到最大的94 K。合金塑性变形ε_p随着Al含量的增加先增大后减小,在x=3时达到最大值为15.82%;合金屈服强度σ_s和显微硬度HV都呈现增强的趋势,在x=7时取得最大值,分别为1713和4095 MPa。     

Ni50Ti30Zr20与Ni50Ti50合金摩擦磨损性能对比研究

目的以Ni_(50)Ti_(50)合金为参照物,研究Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金的摩擦磨损性能。方法采用非自耗真空电弧熔炼炉炼制Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金,在合金铸锭上切取样品,以Ni_(50)Ti_(50)合金为对比样品,通过能谱测试(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度(HV)测试、摩擦磨损测试、扫描电镜测试(SEM)和3D形貌测试,分别评价Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金与Ni_(50)Ti_(50)合金的成分、相组成、显微硬度、耐磨性、磨痕形貌和磨损体积。结果XRD结果显示,Ni_(50)Ti_(50)和Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金室温分别由B2奥氏体和B19’马氏体相组成。显微硬度测试结果表明,Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)和Ni_(50)Ti_(50)合金的显微硬度值分别为(381.64±7.32)HV和(230.58±6.74)HV。从形貌图可以看出,两种合金磨损后,磨痕形貌主要由剥层组成。从磨痕能谱分析得出,摩擦实验后,样品表面O和Si元素含量明显增加。根据摩擦系数曲线和磨痕三维形貌图发现,同样载荷下,Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金的摩擦系数和磨损体积均小于Ni_(50)Ti_(50)合金,在载荷为20 N时,Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金的磨损体积为0.078 mm~3,Ni_(50)Ti_(50)合金的磨损体积为0.084 mm~3。结论Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)与Ni_(50)Ti_(50)合金的磨损机制均为疲劳磨损,两种合金在摩擦实验过程中均会发生氧化,同时磨球会有部分剥落到合金磨痕剥层中。Ni_(50)Ti_(30)Zr_(20)合金的耐磨性优于Ni_(50)Ti_(50)合金。     

Cu-Zr-Ti基非晶合金中微量Nb添加诱发的微观结构演化以及剪切带增殖

通过铜模吸铸法制备了(Cu_(55.5)Zr_(37)Ti_(7.5))_(100-x)Nb_x(x=0,4,10 at%)合金。系统研究了微量Nb添加对该合金微观结构及力学性能的影响。结果表明,Nb添加明显提高了制备(Cu_(55.5)Zr_(37)Ti_(7.5))_(90)Nb_(10)合金的室温塑性,其中该合金的室温压缩应变达6%。该合金塑性的提高归因于微量Nb添加诱发的微观结构演化,促进了变形过程中剪切带的空间增殖。     

合金元素对Mg-Er-Zn-Zr合金铸态组织和力学性能的影响

研究了合金元素Zn和Zr对Mg-Er-Zn-Zr合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,(Mg_(97.5)Er_2Zn_(0.5))_(99.82)Zr_(0.18)、Mg_(97)Er_2Zn_1和(Mg_(97)Er_2Zn_1)_(99.82)Zr_(0.18)合金都呈现典型的树枝晶结构。由于Zn元素的增加,(Mg_(97)Er_2Zn_1)_(99.82)Zr_(0.18)比(Mg_(97.5)Er_2Zn_(0.5))_(99.82)Zr_(0.18)的组织明显细化,二次枝晶臂的间距减小,第二相由非连续网状分布变成了片层状分布。Zr元素的添加使得合金晶粒细化,第二相呈现更加弥散分布,第二相组成没有发生变化,依然由X-Mg_(12)Er_1Zn_1相和(Mg,Zn)x Er相组成。随着Zn元素和Zr元素含量的增加,合金的力学性能明显提高。     

热处理温度对Ti-6Si合金微观组织及压缩性能的影响

采用真空电弧熔炼制备Ti-6Si钛硅合金,并在真空保护下将其置于1000℃和1150℃分别进行热处理,考察热处理温度对Ti-6Si铸态合金微观组织及压缩性能的影响。结果表明,铸态合金中含有细小的板条状Ti_5Si_3相,且Ti_5Si_3呈现网状分布特点;经热处理后,铸态合金中的细小板条状Ti_5Si_3颗粒形状转变为等轴或近等轴状,且随着热处理温度的提高,Ti_5Si_3颗粒的晶粒尺寸增大。同时,热处理提高了铸态合金的压缩模量和抗压强度,且热处理温度越高,合金的压缩模量和抗压强度增加越明显。     

Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金冷轧板相变温度及记忆性能研究

系统地研究了Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金冷轧板的相变温度及记忆性能。随着Zr含量的增加,Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金铸锭相变温度Af升高,在15%Zr(原子分数)时达到228℃,Mf先降低后升高。Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金板材的硬度随冷轧变形量增加而增加,随退火温度升高而降低。对于Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金25%冷轧变形量板材,随退火温度升高,锆的原子分数低于5%时合金板材的Af先降低再升高,Ni_(49)Ti_(41)Zr_(10)、Ni_(49)Ti_(36)Zr_(15)合金板材Af持续升高。随退火温度升高,冷轧板材记忆恢复应变先升高后降低,在500℃时具有最高值,双程可恢复应变升高;随Zr含量增加,可恢复应变降低,双程记忆恢复应变减小。     

具有高非晶形成能力的高熵合金Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)（英文）

用铜模吸铸法成功地合成了由2个固溶体相构成的高熵合金(HEA)Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)和相同成分的非晶态合金(HE-BMG)。实验结果表明该成分的高熵合金具有高的非晶形成能力。铸态高熵合金Cu_(29)Zr_(32)Ti_(15)Al_5Ni_(19)的抗压强度为1127 MPa。该合金表现出良好的抗回火性能,经750°C处理2 h后,该合金硬度保持在8260 MPa。     

热处理温度对Zr_(49)Co_(49)Ti_2合金微观组织和力学性能的影响

采用高真空磁控钨极电弧熔炼炉制备铸态Zr_(49)Co_(49)Ti_2合金,对铸态试样进行加热至不同温度后水冷的热处理,采用X射线衍射仪和光学显微镜观察试样相组成和显微组织形态,利用万能试验机对试样进行力学性能测试。结果表明:Zr_(49)Co_(49)Ti_2合金在不同热处理温度条件下,其相结构主要由简单立方结构B2型ZrCo相组成,显微组织由等轴晶体和细条状晶体所组成。在773 K进行热处理的合金试样具有最大的线弹性极限和屈服强度值,其值分别为346 MPa和427 MPa;而在823 K进行热处理的合金试样具有最大维氏硬度,其值为337 HV20。另外,在完全塑性区域,随着热处理温度的增加,应变强化指数逐渐增大,即试样塑性变形抗力逐渐增大。     

Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)Ti_(0.2)(Si_(0.2))高熵合金的时效硬化行为

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)(A_0)、Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)Ti_(0.2)(A1)和Al_(0.3)CrFe_(1.5)MnNi_(0.5)Si_(0.2)(A_2)等3种高熵合金,然后在700~1 000℃时效处理12h后进行了物相分析、微观组织表征和硬度测试。结果表明,3种合金的铸态组织主要由BCC相组成,时效组织主要由富Cr、Mn、Fe的BCC相、Cr_5Fe_6Mn_8(ρ相)析出相和球形Ni-Al析出相组成。由于Ni-Al相和ρ相析出,使得A_0、A_1和A_2合金的时效硬度(HV)分别达到899、943和955,与A_0合金铸态时硬度相比分别提高了142%、154%和157%。1 000℃时效处理后,A_1和A_2合金的硬度(HV)仍高达800以上,表现出良好的时效硬化特性。     

Si元素对Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用粉末冶金工艺(混合元素法+冷等静压成形法+真空烧结法)制备了Ti-6Al-4V-xSi合金,并通过光学显微镜(OM)、XRD、SEM和TEM对其组织进行观察分析,结果表明:合金组织中主要为α+β相,伴随有硅化物Ti_5Si_3析出。第二相Ti_5Si_3在晶界处的析出可以阻止晶粒长大;作为形核中心,晶粒中的Ti_5Si_3可以提高晶核形成率,从而起到细化晶粒的作用,提高合金的力学性能。运用精密万能试验机进行力学性能测试,发现当Si元素含量少于0. 5%时,随着合金中Si元素含量的增加,合金组织细化,位错密度增加,使合金的抗拉强度和伸长率明显提高;当Si含量为0. 5%时,合金的抗拉强度达到峰值601 MPa,比未添加Si元素时抗拉强度提高了38. 5%,伸长率提高了25. 3%。     

退火温度对Zr-3.3Si合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微(OM),X-射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)对铸态以及分别在600、700、800和900℃退火处理30 min的Zr-3.3wt%Si合金的显微结构进行了研究。结果表明:铸态Zr-3.3Si合金的相组成主要为α-Zr、Zr5Si3和Zr2Si,合金退火处理后,没有新的衍射峰出现,但衍射峰向高角度有轻微的偏移。在600℃退火时,粗大的四边形Zr5Si3相数量减少,而长条状的硅化物没有明显变化;退火温度为700℃时,四边形硅化物数量增多,尺寸细小、分布均匀;温度继续升高,硅化物的尺寸没有减小,反而增加。力学性能研究表明:在700℃退火时合金的抗压强度和屈服强度最高,分别达到1249 MPa和1094 MPa,硬度值达到最大,约353 HV0.2,但塑性应变是最低的,仅有6.2%。     

Si含量对Mg-5Sn-1.5Al-1.2Zn合金组织性能的影响

在熔炼过程中以镁硅中间合金形式加入Si元素,研究了0～1.6％范围内不同Si含量对Mg-5Sn-1.5Al-1.2Zn镁合金铸态组织及力学性能的影响.结果表明:合金元素Si与Mg基体结合生成了强化相Mg2Si,并在该相周围有Mg2(Si,Sn)复合相产生,Mg2(Si,Sn)相的出现对A1、Zn元素形成T-Mg32(Al,Zn)49相有促进作用;Si元素在0～1.6％变化时,试样合金的抗拉强度、伸长率呈现先升高后降低的趋势,当Si含量为1.0％时强度、塑性出现较佳配合,而合金的硬度则呈现持续增加,Si含量1.2％～1.6％范围内,硬度上升趋势变缓.     

铜模铸造Cu_(99)Zr_(0.5)Al_(0.5)合金微观组织及时效工艺

采用铜模铸造制备了直径为20mm的Cu_(99)Zr_(0.5)Al_(0.5)合金棒,研究了其铸态和冷轧态组织以及时效温度和时间对其电导率及力学性能的影响。结果表明,Cu_(99)Zr_(0.5)Al_(0.5)铸态合金由细小的等轴晶粒组成,晶界处存在少量共晶组织,冷轧后晶粒在轧制方向上被压扁、拉长,形成条带状变形组织。在不同时效温度下,合金硬度(HV)随时效时间的延长先增加后减小,而电导率随时效时间的延长先迅速增大后趋于稳定,经过450℃×1h时效后,硬度(HV)达到172,抗拉强度为460MPa,电导率为34.86 MS/m。     

近α-Ti合金Ti_3Si相电子衍射分析

在近α-Ti合金中加入适量的Si,能提高其高温强度。Si与Ti、Zr形成细小的硅化物相,分布于α相的内部和边界,起到强化作用。我们曾用电子衍射方法,对几种含Si的钛合金的弥散相进行分析。结果,除了(Ti,Zr)_5Si_3和Zr_5Si_3两种六方晶格的硅化物相外,许多含硅的钦合金也存在四方晶格的TiSi相。     

Cu含量对钛镍基非晶复合材料的组织和力学性能的影响（英文）

采用铜模吸铸法成功制备Cu含量不同但直径相同的TiN i基非晶复合材料试样 (Ti_(0.5)Ni_(0.5))_(100-x)Cu_x,研究Cu含量(x=0,10,15,20,25,30,35,40)对TiN i基非晶复合材料组织和力学性能的影响。试验结果表明,在铜的含量x=20时,合金断裂强度和塑性应变都很高,此时合金具有最优良的综合性能。随着x值的增大, (Ti_(0.5)Ni_(0.5))_(100-x)Cu_x合金的非晶形成能力呈现一个从上升、降低再到上升的波形变化,但总体呈现降低趋势。Cu元素在TiN i基复合材料中的适量添加(x≈25)可以提高TiN i基非晶材料的塑性,但添加量较多(x30)时,既不能提高合金的非晶形成能力又不能提高合金的强度。在x=15时,合金有最高的断裂强度2440 MPa,达到了较高的屈服强度1471MPa,且其产生了17.15%的塑性应变,在x=25时,合金塑性应变有所提高,塑性变形达到了21.35%。     

Si含量对铸造Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及室温拉伸等手段,研究元素Si对铸造Mg-Gd-Y-Zr合金组织与力学性能的影响。结果表明:Mg-10Gd-1Y-xSi-0.5Zr(x=0,0.5,1,1.5,2)合金的铸态和固溶时效态显微组织均由α-Mg、Mg_5Gd和Mg_(24)Y_5相组成,Si的加入产生新相Mg_2Si。随着Si含量的增加,铸态合金中枝晶状组织明显减少并逐渐消失,晶粒细化,合金的析出相增多。时效态合金中当Si含量增加至1 mass%时,合金组织化学成分最均匀,析出相呈颗粒状和棒条状分布于基体中。在室温下,铸态和时效态合金的抗拉强度,均随着Si含量的增加先升后降,Mg-10Gd-1Y-1Si-0.5Zr合金的抗拉强度最高,时效态合金强度达到最高为256.2 MPa,比Mg-10Gd-1Y-0.5Zr合金高出将近40 MPa。合金的伸长率随Si含量的增加而减小,其断裂方式都属脆性断裂。     

Si和Ti对高性能Cu-15Ni-8Sn合金在热变形过程中动态再结晶的作用（英文）

采用不同变形条件(变形温度750～950℃、应变速率0.001～10 s~(-1))的热压缩试验研究微量元素Si和Ti添加对Cu-15Ni-8Sn合金动态再结晶的作用。结果表明,添加Si和Ti对热变形过程中的动态再结晶具有显著的作用。添加的Si和Ti可以形成Ni_(16)Si_7Ti_6相,Ni_(16)Si_7Ti_6相促进低角度晶界向高角度晶界转变,因此,促进动态再结晶的形核过程;同时,Ni_(16)Si_7Ti_6相产生的钉扎作用抑制再结晶晶粒的长大。基于动态再结晶行为建立热加工图以优化合金的热变形工艺参数。在最优工艺参数下制备具有细小晶粒组织的热挤压态Cu-15Ni-8Sn合金,其伸长率达到30%,抗拉强度达到910 MPa。