Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响（英文）

制备了三种名义成分分别为Ni_(50)Ti_(50)、Ni_(49)Ti_(49)Fe2和Ni45Ti51.8Fe3.2(摩尔分数,%)的不同NiTi基合金来揭示Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响。采用光学显微分析法、透射电子显微分析法、X射线衍射和差示扫描量热法对这些合金的组织和相变行为进行分析。结果表明,Ni_(50)Ti_(50)合金的基体由B19′马氏体相和B2奥氏体相组成。而且,在B19′相中可以观察到孪晶亚结构。然而,三元NiTi Fe合金的组织则为B2奥氏体相。这两种合金的基体中弥散分布着大量的Ti2Ni沉淀相。NiTi形状记忆合金中添加Fe后导致三元合金的相变温度下降。由机理分析可以得到如下结论:这一现象主要是由原子的弛豫引起的,弛豫会导致相变过程中B2相的稳定化。     

富镍镨掺杂镍钛形状记忆合金的微结构、相变特性与硬度（英文）

采用真空熔炼法向NiTi二元合金中掺杂Pr稀土元素,制备了多组分原子分数的Ni_(50)Ti_(50-x)Pr_x(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)合金。研究了Pr元素的添加对NiTi合金金相组织、相变温度和硬度的影响。结果表明,Ni_(50)Ti_(50-x)Pr_x合金由NiTi基体与NiPr夹杂相组成,其中Ni_(50)Ti_(49.5)Pr_(0.5)合金的马氏体相变温度达73℃,合金的热滞窄至37℃,维氏硬度约为2850 MPa。Pr元素的添加显著降低了NiTi合金的马氏体相变温度,同时,与其他NiTi基合金相比,NiTiPr合金保持了较窄的热滞和较高的硬度。     

DETERIORATION OF ALUMINIDE COATING ON NICKEL-BASE SUPERALLOYS

研究了两种镍基高温合金上的渗Al层的退化过程。两种合金用两种方法施加的涂层组织相似:外层以NiAl+Ni_2Al_3为母体,上面弥散着Ti(C,N)和Al_3Ti;内层由NiAl,Ni_3Al,Ti(C,N),M_(23)C_6和M_6C等相组成。渗Al层高温氧化时的退化与外层相变紧密相关,其过程如下: Ni_2Al_3+NiAl(富Al)→NiAl(富Ni)→NiAl+Ni_3Al→Ni_3Al→Ni_3Al+γ Ni_2Al_3和NiAl(富Al)相极不稳定,而NiAl(富Ni)相十分稳定。Ni_3Al沿NiAl晶界生核标志着渗层退化的开始,渗层NiAl完全变成Ni_3Al+γ是退化的终了。     

Ni-Al-Sn三元系在800和1000℃时的相平衡（英文）

采用电子探针显微分析和X射线衍射分析等方法研究了Ni-Al-Sn三元系在800和1000℃时的相平衡。结果表明:(1) Ni-Al-Sn三元系在800和1000℃时均未发现三元化合物;(2) Ni-Al侧存在Ni Al、Ni_3Al、Al_3Ni和Al_3Ni_2 4个化合物,800℃时,Sn在Ni Al和Ni_3Al中的固溶度分别为3.1 at%和14.7 at%,在1000℃时分别为3.0 at%和8.0 at%。而Sn在Al_3Ni和Al_3Ni_2中几乎没有固溶度;(3) Ni-Sn侧有Ni_3Sn(r)、Ni_3Sn(h)和Ni_3Sn_2(h) 3个化合物。800℃时,Al在Ni_3Sn(r)相的固溶度为4.2 at%,1000℃时,Ni_3Sn(r)相转变为Ni_3Sn(h)相,拥有5.5 at%Al的固溶度。另外,800℃时,Al在Ni_3Sn_2(h)相中的固溶度为8.4at%,1000℃时为12.1at%;(4)Ni-Al-Sn三元系Al-Sn侧为相互贯通的液相区域,Ni在Al-Sn侧的溶解度约为1 at%。     

两种高温合金渗Al防护层的退化过程

研究了两种镍基高温合金上的渗Al层的退化过程。两种合金用两种方法施加的涂层组织相似:外层以NiAl Ni_2Al_3为母体,上面弥散着Ti(C,N)和Al_3Ti;内层由NiAl,Ni_3Al,Ti(C,N),M_(23)C_6和M_6C等相组成。渗Al层高温氧化时的退化与外层相变紧密相关,其过程如下: Ni_2Al_3 NiAl(富Al)→NiAl(富Ni)→NiAl Ni_3Al→Ni_3Al→Ni_3Al γNi_2Al_3和NiAl(富Al)相极不稳定,而NiAl(富Ni)相十分稳定。Ni_3Al沿NiAl晶界生核标志着渗层退化的开始,渗层NiAl完全变成Ni_3Al γ是退化的终了。     

Al含量对 Ni-Al-C合金凝固组织和性能的影响

研究了Al含量对Ni-Al-C系自润滑材料凝固组织的影响,测试了合金的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:当Al含量为4.25%时,凝固组织中的石墨含量较高,且以共晶石墨形态为主,基体为单相-γNi(Al);随着Al含量的增加,凝固组织中的石墨含量有所降低,共晶石墨减少,初生相中石墨占多数并有球化的趋势;当Al含量为6.85%时,合金基体由-γNi(Al)固溶体和少量(γ γ′)共晶组织组成;当Al含量为8.13%~9.94%时,凝固组织由γ-′Ni3Al相、(γ γ′)共晶相和石墨组成,-γNi(Al)固溶体消失;当Al含量为12.74%时,合金基体转变为单相γ-′Ni3Al,其网状晶界由高硬度的Ni3AlC0.5相生成。Al含量较低的合金具有较好的韧性,提高Al含量有利于提高材料的强度和耐磨性。Al含量为8.13%的合金基体组织主要由(γ γ′)共晶组成,晶粒尺寸显著细化,其综合力学性能显著提高,摩擦因数小,磨损率低。     

加热温度对定向凝固Ni-45Ti-5Al合金组织特征的影响

采用液态金属冷却定向凝固技术研究了Ni-45Ti-5Al(原子分数,％)合金在1450、1550和1650℃下定向凝固组织的演变规律.结果表明,Ni-45Ti-5Al合金定向凝固生长区宏观组织为柱状晶,定向效果良好;微观组织呈胞状晶形态生长,由初生NiTi基体相和Ti2Ni析出相组成;NiTi相和Ti2Ni相分别以[100]和[111]方向择优取向,两相组织均固溶有一定量Al,且基体相中Al含量大于析出相中Al;随加热温度的升高,定向胞晶组织变化不明显,胞晶间距为30～50μm,在1550℃定向凝同时Ti2Ni相析出量最大.     

Microstructure and Mechanical Properties of NiTi Shape Memory Alloys by In Situ Laser Directed Energy DepositionEI北大核心CSCD

以Ni粉与Ti粉为原料,采用激光定向能量沉积(LDED)技术制备NiTi形状记忆合金。利用XRD、物相拟合、SEM、EDS和DSC等测试方法,对NiTi合金的显微组织、物相含量和物相转变进行分析,随后采用压缩圆柱样品进行形状记忆效应测试,并评估其形状记忆效应。激光能量密度较低时,NiTi合金中产生大量Ni_(4)Ti_(3)相沉淀,随着激光能量密度增加,Ni_(4)Ti_(3)相消失。激光能量密度为20.0 J/mm^(2)时,NiTi合金具有2878 MPa的压缩断裂强度与34.9%的压缩失效应变,且样品在循环20 cyc后具有88.2%形状记忆恢复率。     

热压烧结制备钛基合金TiAl+Ti及其显微结构

在1473 K,30 MPa,1.5 h的热压条件下直接烧结TiAl金属间化合物和Ti混合粉末,制备了钛基合金(TiAl+Ti)样品,采用XRD、SEM研究了2种不同成分配比对烧结产物相组成及显微结构的影响。结果表明,不同成分配比热压烧结体的显微组织分布相差较大,但相组成基本相同;对于TiAl和Ti体积比7:3的钛基合金样品,Ti粉末中Fe元素易于固溶到Ti_2Al和Ti_3Al中,析出相主要由TiAl、Ti_2Al(Fe)、Ti_3Al(Fe)和富Ti相组成;该比例的混合粉末在热压烧结过程中发生了不同程度的扩散反应,最终形成了组织渐变的Ti/Ti_3Al(Fe)//Ti_2Al(Fe)/TiAl显微结构。     

钴基合金Co-Al-W-Ta-Nb的显微组织与高低温力学性能

以新型Co基合金Co-9Al-9W-2Ta为基础,分别用4at%、6at%和9at%的Nb元素替代等量的W(分别称4Nb、6Nb、9Nb合金,无Nb添加的称为0Nb合金),研究Nb含量对合金显微组织和高低温力学性能的影响。结果表明:铸态组织由Co基固溶体γ相和γ+Co3Nb共晶组成(Nb可部分被W和/或Ta取代),随Nb含量提高,共晶组织体积分数增大。1200℃/8h固溶+800℃/100h时效处理后,γ中析出尺寸为数百纳米并与之共格的γ’-Co3(Al,W)相或Co3Nb相,显微组织由γ/γ’组织(0Nb)逐步向γ/γ’/Co3Nb组织(4Nb和6Nb合金)和γ/Co3Nb组织转变(9Nb合金)。合金在600℃开始出现反常屈服,反常屈服强度峰值对应温度大约在700℃。     

SPS制备NiTi表面多孔梯度合金的组织演变与力学性能研究

利用放电等离子烧结技术制备了基体为NiTi、表面为多孔NiTi的生物医用梯度合金,研究了烧结温度对梯度合金的微观结构、显微组织演变、表面孔隙特征及力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度升高,合金由Ti、Ni、Ti_2Ni、Ni_3Ti混合相逐渐演变为以NiTi相为主及少量残留Ti_2Ni、Ni_3Ti相组成的组织,基体与多孔层界面处裂纹及缺陷逐渐减少并形成稳定的冶金结合,内外层晶粒不断细化,但过高的烧结温度会导致多孔层孔隙融合连通,使得梯度结构遭到破坏,同时表面多孔层孔隙率与平均孔径呈缓慢减小趋势;合金压缩弹性模量随烧结温度升高变化不明显,而抗压强度呈显著增大趋势。与块体NiTi合金及多孔NiTi合金相比,所制备梯度合金不仅具有良好的界面结合和表层孔隙特征、较高的抗压强度及较低的弹性模量,还具有优异的超弹性性能。     

NiTi合金中一个新的时效析出相

用自蔓延燃烧合成法(SHS)制备了比较致密的NiTi合金,并对经固溶和时效处理后的合金进行了X射线衍射和透射电子显微术分析,在样品中除了有热处理前就存在的Ti_2Ni外,又出现了两种相,一种是已报道过的Ti_(11)Ni_(14)(又称Ti_3Ni_4),为菱形结构(a=0.67nm,α=113.85°),它与基体(B2结构,a=0.302nm)的关系为:(111)_(Ti)_(11)Ni_(14)∥(111)_B_2,{110}_(Ti)_(11)_(Ni)_(14)∥{123}_(B2)另一种为新的时效析出相,可用基体中部分Ti原子被Ni原子占据形成的长程有序结构描述,晶格常数为0.873nm,分子式为Ti_(13)Ni_(14)它是一种时效析出亚稳相。     

Al含量和烧结温度对Ti_(50)Ni_(50)与Ti_(47)Ni_(47)Al_6合金耐蚀性的影响

采用粉末冶金方法制备了Ti_(50)Ni_(50)与Ti_(47)Ni_(47)Al_6合金,通过极化曲线、配备能谱分析的扫描电镜测试手段研究了Al含量和烧结温度对烧结合金耐蚀性的影响。结果表明:1080℃烧结Ti_(50)Ni_(50)合金表现为钝化特征,蚀孔尺寸较小,弥散分布;Al含量为6%时,合金表现为活性溶解,蚀孔尺寸及腐蚀区域面积显著增加,耐蚀性降低;烧结温度提高至1180℃时,合金重新表现为钝化,蚀孔尺寸及腐蚀区域面积显著减小,耐蚀性最佳。     

添加W对机械合金化TiAl合金显微组织和性能的影响

采用机械合金化结合粉末冶金技术制备了Ti-44.7Al-xW(at%)合金材料.采用透射电镜、扫描电镜和金相显微镜研究不同W添加量对机械合金化TiAl基合金的显微组织和高温抗氧化性能的影响,并对合金的力学性能进行测试.研究表明,通过机械合金化在TiAl基合金系统中添加微量W元素会形成新的固溶体相,这种新成分相大大提高TiAl基合金的抗弯强度σb.当W添加量为1.0at%时,σb达到峰值;随后随着W含量的增加,抗弯强度降低.W元素的添加有效的制约了合金基体的内部氧化,使TiAl合金的高温抗氧化性能明显提高.     

Ti-Ni-Sn三元系相平衡测定（英文）

采用平衡合金法,利用X射线衍射法(XRD)以及电子探针显微分析(EPMA),研究了Ti-Ni-Sn三元系的平衡相组成及成分。结果表明,在508 K时,该体系中存在一个新的二元相Ti Sn_4(摩尔分数,%)。此外,测定(Ti_(1-x-y)Ni_xSn_y)Ni_3相(τ,Au Cu_3-type)在873和973 K稳定存在。根据不同退火样品的显微组织,在Ti-Ni-Sn三元系中检测到4个三元相:TiNi Sn、TiNi_2Sn、Ti_2Ni_2Sn和(Ti_(1-x-y)Ni_xSn_y)Ni_3。构建Ti-Ni-Sn三元系在508、873和973 K的等温截面。通过对比3个等温截面,在873~973 K发生包共晶反应:L+TiNi_2Sn→Ni_3Sn_4+TiNi Sn。并测定了Sn在TiNi和Ni在Ti_5Sn_3中的固溶度。     

TiAlSiN涂层对γ-TiAl基合金抗高温氧化性能的影响

采用多弧离子镀的方法在两种γ-TiAl基合金(Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni和Ti-48Al-2Cr-2Nb,原子分数)表面制备了TiAlSiN涂层,研究了样品在800℃下空气中的循环氧化行为。在800℃循环氧化300 h后,γ-TiAl基合金表面都形成了TiO_2和Al_2O_3混合氧化物膜,氧化膜分层;Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金表面氧化膜较厚且剥落严重,而Ti-48Al-2Cr-2Nb合金氧化膜较薄,只发生了轻微剥落。表面施加Al、Si含量不同的TiAlSiN涂层显著降低了TiAl基合金的氧化速率,涂层表面氧化膜主要由TiO_2和α-Al_2O_3组成。Ti_(0.5)Al_(0.4)Si_(0.1)N和Ti_(0.5)Al_(0.45)Si_(0.05)N两种涂层样品表面氧化膜薄而致密,涂层未发生明显退化;Ti_(0.6)Al_(0.3)Si_(0.1)N涂层样品表面氧化膜相对较厚。Al含量较高的Ti_(0.5)Al_(0.4)Si_(0.1)N和Ti_(0.5)Al_(0.45)Si_(0.05)N涂层抗氧化性能优于Al含量较低的Ti_(0.6)Al_(0.3)Si_(0.1)N涂层的。TiAlSiN涂层与TiAl基合金之间只发生了轻微互扩散。     

半固态制备Ti_3SiC_2/Al-4Si复合材料的界面反应对组织及性能影响

以Ti_3SiC_2粉末为增强体,Al-4Si合金作为基体,通过半固态工艺制备了5%(质量分数)Ti_3SiC_2/Al-4Si复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等研究了半固态制备5%(质量分数)Ti_3SiC_2/Al-4Si复合材料的界面反应对其组织及性能的影响。结果表明,在半固态制备过程中Ti_3SiC_2与Al-4Si基体发生界面反应生成了Al_3Ti、TiC、Al_4C_3物相,Al_3Ti及TiC颗粒分布在晶界处;复合材料硬度约为46.8 HV0.3,相比Al-4Si基体合金硬度略微提高;与Al-4Si基体合金相比,界面反应产生的第二相颗粒显著改善复合材料的摩擦学性能,摩擦系数为0.263,磨损量为0.0069 g。     

Ni和Y含量对LPSO结构增强Mg-Ni-Y合金组织及力学性能的影响

以长周期堆垛有序(LPSO)结构增强的Mg_(100-3x)Ni_xY_(2x)(x=0.5,1.0,1.5,2.0,摩尔分数,%)合金为对象,研究了Ni和Y含量对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着Ni和Y含量增加,合金中的初生α-Mg晶粒变细,LPSO结构的体积分数由10%上升至40%,在Mg_(94)Ni_2Y_4合金中出现了因Ni过量而产生的共晶Mg_2Ni相。合金的强度随着Ni和Y含量的增加而升高,但伸长率持续下降。     

Al-Ni-Y三元共晶合金定向凝固组织定量分析

在5 K/mm温度梯度下,在不同的下拉速率(1~50 mm/min)下对成分为Al-1.0%Ni-3.0%Y(摩尔分数)三元共晶合金进行下拉定向凝固。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察横纵截面的组织,研究定向凝固后合金组织的变化规律;应用MIAPS软件和定量金相法定量分析合金组织中各组成相及共晶团的尺寸、体积分数以及共晶层片间距等形貌特征参数随凝固条件(v)的变化。结果表明:定向凝固后,合金组织定向生长特征明显;随着下拉速率的增加,Al-Ni-Y三元共晶合金组织由1 mm/min时的α(Al)+Al3Y+Al23Ni6Y4三相共晶组织逐渐转变为下拉速率5 mm/min以上时的α(Al)+Al3Y相组成的菊花状共晶和α(Al)+Al23Ni6Y4相组成规则层片状共晶所组成的两个两相共晶组织;当下拉速率增加到50 mm/min时,完整的菊花状共晶组织特征消失,组织破碎细化,转变为α(Al)+Al3Y相枝晶状共晶。同时,组织的各特征参数与下拉速率之间具有明确的数学关系。     

添加金属元素Al、Mn和Ti后Mg_2Ni合金的显微组织及其显著改善的储氢性能（英文）

采用固相烧结方法制备Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3 )(M=Al, Mn, Ti)合金。利用X射线衍射仪、扫描电镜和扫描透射电镜对合金的相组成和显微组织进行系统表征。结果发现,Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3)合金中形成了具有面心立方结构的金属间化合物Mg_3MNi_2,其与Mg和Mg_2Ni共存;且M原子半径与Mg原子半径越接近,越有利于Mg_3MNi_2的形成。采用Sievert和Tafel方法对Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3)合金的储氢性能和耐腐蚀性能进行研究。Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3)合金的吸/放氢性能得到明显改善。Mg_2Ni_(0.7)Al_(0.3)、Mg_2Ni_(0.7)Mn_(0.3)和Mg_2Ni_(0.7)Ti_(0.3)合金的脱氢反应的激活能较Mg_2Ni的激活能明显降低,分别为-46.12、-59.16和-73.15k J/mol。与Mg_2Ni合金相比,Mg_2Ni_(0.7)M_(0.3)合金的腐蚀电位向正方向移动,如Mg_2Ni_(0.7)Al_(0.3)合金(-0.529 V)与Mg_2Ni合金(-0.639 V)的腐蚀电位差为0.110 V,表明添加Al、Mn和Ti能使合金的耐腐蚀性能得到显著提高。