置氢Ti-6Al-4V合金组织演变与超塑性能

应用高温拉伸实验研究了氢对Ti-6Al-4V合金超塑变形行为的影响,借助于OM、SEM、TEM和XRD等分析手段,分析了氢对钛合金组织演变的影响.结果表明:氢可促进合金中β相数量的增加,氢质量分数达到0.2%时合金出现马氏体组织,并随着氢含量的增加而逐渐粗化;适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为,如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速率敏感指数m值;Ti-6Al-4V合金加入质量分数0.1%的氢,其峰值流动应力降低53%,变形温度降低约60℃,且由于氢的加入,使得超塑变形后的位错密度减少,说明氢促进了位错的运动.     

Ti3Al-Nb合金超塑压缩变形的研究

研究了Ｔｉ－２４Ａｌ－１４Ｎｂ－３Ｖ－０．５Ｍｏ合金压缩时的超塑变形行为和变形过程中的组织变化。结果表明：所研究合金在ｔ＝９８０℃、ε＝７．２×１０－３ｓ－１的条件下ｍ值为０．３４,压缩时的真应变可大于１．６。在合金的超塑变形初期,Ｏ相发生动态再结晶和等轴化过程。随着变形过程的进行,新形成的Ｏ相晶粒在Ｂ２相中滑动和转动,Ｂ２相中的位错运动和界面扩散起调节作用     

超塑性Al-6Cu-0.5Zr合金的织构研究

本文通过测定Al-6Cu-0.5Zr合金在超塑拉伸过程中织构度的变化,发现该合金在超塑变形的前期和后期,有着不同的变形机制。在超塑变形的前期,与其他超塑性合金材料一样,存在着晶界滑动、晶粒转动的变形机制;在超塑变形的后期,存在着晶内的位错滑移。通过该合金在超塑拉伸过程中流变应力的测定,进一步证实了上述论点:在超塑变形的前期,材料处于加工软化过程;在超塑变形的后期,材料出现加工硬化现象。该合金经过超塑拉伸会产生大量孔洞,孔洞对总延伸率有较大的贡献。材料的真实超塑变形能力,应该不包括孔洞对变形的贡献。     

含Sc铝镁合金的超塑变形机制

采用透射电镜研究了含微量Ｓｃ元素的ＡｌＭｇ合金在超塑变形过程中的显微组织和位错行为。结果表明：合金在超塑变形过程中发生了四个连续过程：①动态再结晶；②晶界向晶内激发位错；③位错在晶内密集并且受到第二相Ａｌ３Ｓｃ质点的阻碍作用，同时通过攀移越过晶内弥散分布的Ａｌ３Ｓｃ粒子；④位错向晶界运动并在晶界处消失。动态再结晶是合金在超塑变形中存在的组织效应，起到了细化晶粒，诱发微细晶超塑性的作用。该合金超塑变形的主要机制为晶界滑动伴随晶内位错运动     

置氢0.11%Ti-6Al-4V合金超塑变形行为及其机制

研究了置氢0.11%的Ti-6Al-4V在800～900℃温度范围和3×10(-4)～1×10(-2)s(-1)应变速率范围内的超塑变形行为,应用光学显微镜研究了变形过程中的组织演变.结果表明:置入0.11%的氢能够显著改善Ti-6Al-4V超塑变形行为,峰值应力较原始合金降低了15～33 MPa,应变速率敏感性指数m值提高至0.497,变形激活能为322 kJ·mol(-1);在840～860 ℃温度范围和3×10(-3)～1×10(-3)s(-1)应变速率范围内,具有最佳超塑性,其延伸率最高达到1530%.0.11%的氢使α相及β相软化的同时促进了动态再结晶,提高了位错的攀移能力并且降低了位错密度;α和β两相比例未发生显著变化,适当的比例在变形过程中有利于两相相互抑制长大.置氢后超塑变形机制与未置氢相同,主要为界面的滑动和晶粒的转动,而位错的运动及动态再结晶为其协调机制.     

置氢Ti-6Al-4V钛合金超塑性研究

通过采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行超塑性变形试验,研究变形温度和应变速率对置氢TC4合金超塑变形性能的影响,利用XRD,SEM和TEM分析热氢处理改善钛合金超塑性能的机制.结果表明:置氢可降低超塑成形流变应力、变形温度,提高应变速率和m值;但只有适量的氢才有利于改善钛合金超塑性,即存在一个最佳置氢量;置氢0.35%H(质量分数)的TC4合金在800℃和3×10-3 s-1条件下仍有一定超塑性.分析表明,置氢钛合金超塑变形过程除晶粒转动和滑动机制外,位错滑移和孪生也作为辅助超塑变形机制.     

超塑合金超细晶粒的稳定化

微细晶粒超塑性通常只有当合金在高温下的变形过程中能保持接近等轴而稳定的超细晶粒时才能实现。本文介绍了金属材料在高温下加热时晶粒长大的普遍规律,特别着重阐明利用适当尺寸和体积分数的第二相粒子来稳定材料基体的超细晶粒的基本原理。用第二相粒子来稳定材料的超细晶粒时,除要求第二相粒子应有适当的尺寸和体积分数外,还要求第二相粒子在高温下的超塑变形过程中不会迅速粗化,这就要求组成第二相粒子的合金元素在基体中应具有低的固溶度和低的扩散系数。晚近国外发展出的,用 ZrAl_3粒子来稳定铝基固溶体超细晶粒的超塑铝合金,就是应用这种原理的极好例子。     

γ-TiAl基合金与异种合金扩散连接研究

主要对采用扩散连接（DB）或超塑扩散连接（SPF／DB）的方法，实现TiAl合金与异种合金（Ti-6Al-4V、40Cr钢和Ni基合金）固态连接的研究进行评述，探讨了连接工艺对连接界面显微组织及其连接件性能的影响。研究结果表明，扩散连接（或超塑扩散连接）能实现TiAl合金与异种合金高质量的连接。而扩散连接过程中，在扩散层产生的脆性相是导致焊件断裂发生在界面处的主要原因。采用中间层可有效避免脆性相的生成，而采用激光表面快凝处理，在拟连接表面获得细晶组织，可在较低温度下实现TiAl合金与异种合金的超塑扩散连接。     

ZnAl5-0.03合金超塑性的研究(Ⅰ)——超塑性变形的力学行为

本文研究ZnAl5-0.03合金超塑性拉伸变形的力学行为。实验表明,合金具有极优异的超塑性(δ≥5000％)。其超塑性能参量(δ、m)依温度变化的规律不同于一般的细晶材料,不存在呈现δ和m峰值的温度区间。合金在试验选取的范围内,应力对应变速率具有高的敏感性。合金呈现超塑效应的温度和应变速率范围均较宽广。轧制状态下,合金具有变形纤维组织,其对超塑变形有利,轧态合金可直接作为超塑态用于成形加工而不需进行特殊的超塑性处理,有利于工业应用。     

Ti3Al-Nb合金超塑压缩变形的研究

研究了Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo合金压缩时的超塑变形行为和变形过程中的组织变化。结果表明所研究合金在t=980 ℃、     

TiZrNi准晶电化学储氢性能研究

准晶是一种结构特殊的固态有序相.其特殊的原子排列方式可能会使其具有较高的储氢性能.研究目的是获得Ti系准晶,并对其电化学储氢性能进行研究.采用铸造法炼制合金,准晶难以形成.因此采用首先通过机械合金化获得非平衡态合金,然后对非平衡态合金进行不同温度热处理来获得准晶的技术路线.采用机械合金化制备了Ti42.5 Zr42.5 Ni15非晶.在机械合金化过程中要注意气体保护,否则难以形成非晶.将非晶合金在530℃处理2h后,在基体中出现了准晶,此时的基体为准晶和晶态混合物,准晶占大部分.经750℃处理2h后,合金基体中只有晶态存在.对不同状态合金进行了电化学储氢特性测量.对于非晶、准晶、晶态三状态合金,其电化学储氢均存在一个活化过程.非晶态的容量最高,其次为准晶态,晶态最低.     

置氢对TC4合金粉末物理性能和压制性能的影响

采用扫描电镜观察、粉末镶嵌试样、XRD和模压成形等方法,研究了置氢对TC4合金粉末颗粒形貌、表面状态、显微硬度、显微组织、相组成和压制性能等的影响.结果表明:置氢TC4粉末颗粒形貌为不规则状,粉末基本由亮相α相及暗相β相组成,颗粒显微组织呈片状、针状和板条状.随置氢量的增大,置氢TC4粉末显微硬度总体上趋于降低;α相逐渐减少,β相逐渐增多,置氢量达到0.32%(质量分数)时出现少量的针状α″相,置氢量为0.42%和0.46%时组织为明显的板条状(δ氢化物);粉末的压缩性能逐渐变好,成形性能逐渐变差,置氢量0.46%的TC4粉末的压制性能最好.     

氢对TC4钛合金室温变形行为的影响

应用压缩试验研究了置氢TC4钛合金的室温变形性能; 利用金相显微镜、 X射线衍射仪和扫描电镜等手段分析了置氢后组织演变、相组成和断口特征. 结果表明: 氢处理改善了材料的相组成, 促进了塑性相α″马氏体和亚稳β相的生成, 氢处理后变形极限在低氢时没有较大提高, 随后氢含量超过0.45%后, 塑性大幅度提高, 变形极限较原始提高了90%. 在压缩试验中, 流变应力对氢有较高的敏感性, 随着变形速度和氢含量的增加, 速度引起的加工硬化降低.     

Microstructures and hydrogen storage properties of as-cast and copper-mould-cast LaMg4Ni alloys

Phase compositions, morphologies and hydrogen storage properties of the as-cast and copper-mould-cast LaMgaNi alloys were studied. The dehydriding onset temperature of the as-cast alloy hydride was about 500 K, which was at least 50 K higher than that of the copper-mould-cast one, and the copper-mould-cast alloy hydride had a faster dehydriding rate compared with as-cast one. Additionally, the copper-mould-cast alloy could uptake 2.85 wt.% hydrogen, which was 95.0% of saturated hydrogen storage capac- ity at room temperature. While only 1.80 wt.% hydrogen （60% of saturated capacity） was absorbed for the as-cast alloy under the same conditions. The reversible hydrogen storage capacities and plateau hydrogen pressures of the two alloys were close. X-ray dif- fractions and scanning electron microscopy results indicated that similar thermodynamic property of the two alloys should be ascribed to the same hydrogen storage phase, Mg and MgzNi. The better hydrogen sorption kinetics of copper-mould-cast alloy should be as- cribed to the more uniform phase distribution compared with that of the as-cast one.     

快淬纳米晶/非晶Mg2-xLaxNi (x=0～0.6)合金的贮氢动力学

为了改善Mg2Ni型合金气态及电化学贮氢动力学性能,用La部分替代合金中的Mg,用快淬技术制备了Mg2-xLaxNi(x=0,0.2,0.4,0.6)合金,用XRD,SEM,HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试了合金的气态贮氢动力学性能,用程控电池测试仪测试了合金的电化学贮氢动力学.结果发现,快淬无La合金具有典型的纳米晶结构,而快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构,表明La替代Mg提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力.La替代Mg明显地改变Mg2Ni型合金的相组成.当La替代量x=0.4时,合金的主相改变为(La,Mg) Ni3+ LaMg3.合金的气态及电化学吸放氢动力学对La含量及快淬工艺敏感,La替代使合金的吸氢动力学降低,但适量的La替代可以明显改善合金的放氢动力学及高倍率放电能力.适当的快淬处理可以提高合金的气态及电化学贮氢动力学,但获得最佳贮氢动力学的快淬工艺与合金的成分密切相关.     

急冷对Ti_(0.32)Cr_(0.345)V_(0.25)Fe_(0.03)Mn_(0.055)合金储氢性能的影响

为了研究急冷对储氢合金残余氢量的影响,利用真空电弧熔炼炉和铜模喷铸制备了Ti_(0.32)Cr_(0.345)V_(0.25)Fe_(0.03)Mn_(0.055)合金,采用XRD、PCT(压力-容量-温度)、TG/DTA等手段分析了急冷对储氢合金吸放氢性能的影响。结果表明,铸态合金和急冷合金均由BCC固溶体主相和Laves第二相组成;急冷对首次吸氢动力学行为影响较大,由铸态时的化学反应控制变为急冷时的新相晶核形成长大控制;急冷后,合金吸放氢平台压得到提高,且吸氢起始点左移,但吸放氢滞后性增大。TG/DTA曲线表明,急冷并没有改变合金的残余氢量,但氢化物放氢温度升高。     

钒基固溶体型贮氢合金的研究进展

金属钒具有吸氢量大、抗粉化性能好等优点，但是有效吸氢量较低，只有一半的氢能够释放出来，没有实用价值。在V-Ti二元合金的基础上形成的三元合金V-Ti-M(M代表Cr，Mn，Fe，Ni等)具有良好的贮氢性能。Ti／Cr比对V-Ti-Cr合金性能影响很大，Ti/Cr比值为0．75时V-Ti-Cr合金具有最大的贮氢量和有效吸氢量，同时热处理可以有效地提高V-Ti-Cr合金的有效吸氢量，并降低V的使用量。添加Mn的三元合金具有BCC和Laves相双相结构。V-Ti-Fe合金的贮氢量很高，并有希望利用便宜的钒铁做钒源。此外，V基固溶体合金还可以用于镍氢电池负极，如V-Ti-Ni合金具有很高的放电容量，目前需要解决其循环稳定性差和成本高的问题。     

Influence of Hydrogen on the Microstructures and Superplasticity of a Ti3Al-Nb Alloy

The effect of hydrogen on the microstructures and superplasticity of a Ti3Al-Nb alloy was studied. The results showed that hydrogenation made the volume fraction of B2 phase increase and facilitated the dynamic recrystallization of the lath-like phase. The addition of hydrogen. reduced the flow stresses and made the maximum m value move to a lower temperature during the superplastic deformation. The superplastic deformation temperature of the alloy can be lowered by about 60 ℃.     

快淬对合金Mm(NiCoMnAl)5.1B0.1组织及电化学性能的影响

对铸态和快淬态贮氢合金Mm(NiCoMnAl)5.1B0.1的微观组织和电化学性能进行了研究。发现快淬态合金基本上消除了第二相，快淬合金组织中存在一定比例的非晶相，并且随着淬速增加非晶相的量增多；与铸态合金相比，快淬态合金的放电容量有所降低，但循环寿命显著提高，这主要是由于快淬导致晶粒细化和形成一定数量的非晶态组织。