Ti5Mo5V3Al-xCr系合金等温时效相变动力学

利用同步X射线衍射技术研究了Ti5Mo5V3Al-xCr(x=1.0,3.0,5.0,7.0和9.0)系列合金在550℃的α+β→β等温相变动力学。结果显示,Ti5Mo5V3Al-xCr系列合金等温相变为长程扩散控制型相变,相变过程可以用JMA方程进行宏观描述。等温时效过程中,1Cr合金的相变速率最快,且随Cr含量的增加,相变速率变慢。Cr含量随平衡态α相含量增加呈线性递减规律。Cr元素含量对合金相变点及平衡态相含量的影响是造成合金系等温相变动力学行为差异的主要原因。     

Mo对Ti-Mo系合金显微组织的影响及其强化效应

对不同Mo含量β单相区锻造的Ti-Mo合金在相变点以上进行固溶处理,然后对合金进行显微组织分析和力学性能测试。结果表明:Ti-1Mo合金和Ti-2Mo合金主要由等轴的α相组成,Ti-4Mo合金主要由针状六方马氏体α′相和原始β晶界组成,当合金Mo含量超过10%(质量分数)时,合金主要由等轴的β相组成。晶粒尺寸统计结果显示:晶粒尺寸与固溶时间呈指数关系;在固溶时间一定的条件下,晶粒尺寸随固溶温度的升高而增大,随合金中Mo含量的增加而明显减小。另外Ti-Mo合金的强度随晶粒尺寸的减小而提高,但合金的塑性变化不大,最后对影响合金强化的机理进行了探讨。     

V元素对铁镍基变形高温合金GH4061组织和性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学萃取相分析等手段,研究了V元素对GH4061合金晶粒度、碳化物和γ?/γ"强化相等影响,测试了不同V含量试样的室温和750℃拉伸性能以及750℃/460 MPa持久性能,分析了V元素对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：GH4061合金中添加V元素促进了MC型碳化物和γ?/γ"相析出,使晶粒尺寸小幅减小;V元素通过增大γ基体的晶格常数,降低γ基体与γ?相的错配度,抑制了γ?/γ"相在750℃的快速粗化;V元素添加对室温拉伸性能影响不大,但可显著提升750℃拉伸强度和持久寿命;当V含量为0.4%(质量分数)时,GH4061合金具有最佳的750℃持久性能。     

Ti-10Mo-XNb合金铸态组织和机械性能的研究

为了研究Nb元素对Ti-10Mo合金组织和性能的影响,采用钨电极熔化、离心浇注工艺制备了4种钛合金(Ti-10Mo-XNb,X=0,3,7,10),分析并测试了Nb元素对Ti-10Mo合金铸态组织和力学性能的影响.研究结果表明:随着Nb含量的增加,3种Ti-Mo-Nb合金的铸态组织和相组成发生了改变,Ti-10Mo-3Nb合金由等轴的α+β晶粒组成,Ti-10Mo-7Nb合金由等轴的β晶粒组成,Ti-10Mo-10Nb合金由少量等轴和大量枝状的β晶粒组成.另外,随着Nb含量的增加,3种Ti-Mo-Nb合金的维氏硬度、压缩强度、弹性模量降低,压缩率和抗弯强度升高,压缩断口和弯曲断口由脆性断裂向韧性断裂转变.Ti-Mo-Nb合金有望成为新型的生物医用材料.     

热氢化处理对等轴晶α+β相钛合金组织与性能的影响

长期以来,氢在钛合金行为研究中常被看作有害元素,然而在一定条件下氢对钛合金有积极作用,但相关定量研究较少。以氢作为暂时性合金元素对Ti6Al4V合金进行热氢化处理制备了不同氢含量的氢化试样。采用扫描电镜、X射线衍射仪、硬度测试等研究了氢含量对于Ti6Al4V钛合金组织及性能的影响。结果表明:对于氢含量低于0.7%的氢化试样,α晶内均发现片状细化晶粒,随着氢含量的增加,组织晶粒细化越明显,α相含量逐渐减少,β相逐渐增多;由于晶粒组织的改善,其硬度也得到提高,当氢含量为0.6%时,硬度达到最高值383 HV;但当氢含量超过0.7%时,由于氢化物的析出产生较大内应力,导致氢脆,降低了钛合金的力学性能。     

钼钨含量和热处理对一种高温钛合金拉伸性能的影响

研究了具有不同β相稳定化元素(Mo,W)含量的TMW-1(K_β=5.5)钛合金和TMW-2(K_β=3.5)钛合金,经不同双重和三重退火处理后的室温和650℃高温拉伸性能。结果表明:经适当的热处理,在不损害室温塑性的情况下,TMW-1钛合金和TMW-2钛合金在650℃的拉伸性能均能达到近α钛合金在600℃的拉伸性能。为了保证合金650℃的拉伸性能,合金中β稳定化元素(Mo,W)含量应使β稳定化系数K_β保持在3.0-3.5为宜。     

显微组织对TA15合金高温拉伸性能的影响

研究了显微组织变化对TA15合金500℃高温拉伸性能的影响。结果表明:初生α相含量增加、α相方向性增强、次生α片变厚及β晶粒尺寸变粗大等显微组织的变化,可使TA15合金500℃高温抗拉强度降低,最大降幅达90MPa以上。研究表明,随初生α相含量增加,增多了晶界数量,而随温度升高晶界强度比晶粒强度下降快,导致高温抗拉强度随初生α相含量增加而降低。     

合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mox（x=0、2、4、6）的组织结构及电化学性能研究

研究了合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mo x(x=0、2、4和6)的相结构及电化学性能。结果表明,所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和C14型Laves相组成。电化学测试结果表明,合金的放电容量随着Mo含量的增加先增大后减小。在x=2时,合金具有最大的放电容量408.3mAh/g,20次循环后容量保持率为83.2%。合金的高倍率放电性能随着Mo含量和电流密度的增加而降低,x=2时,合金的倍率放电性能最好。     

合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mox(x=0、2、4、6)的组织结构及电化学性能研究

研究了合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mox(x=0、2、4和6)的相结构及电化学性能。结果表明,所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和C14型Laves相组成。电化学测试结果表明,合金的放电容量随着Mo含量的增加先增大后减小。在x=2时,合金具有最大的放电容量408.3mAh/g,20次循环后容量保持率为83.2%。合金的高倍率放电性能随着Mo含量和电流密度的增加而降低,x=2时,合金的倍率放电性能最好。     

Co-Al-W基高温合金发展概述

传统Co基高温合金的强化机制为固溶强化与碳化物强化,强化效果弱于Ni基高温合金中的有序相γ'强化,从而使得Co基高温合金的应用受到限制。直到2006年,在Co-Al-W三元相图中发现稳定的L12相——Co3(Al,W),这种新型γ'相强化的Co-Al-W基高温合金有以下特点:(1)含Ta合金熔点高于Waspaloy合金;(2)硬度与屈服强度不低于Ni基高温合金;(3)γ/γ'两相之间的晶格错配度与Ni基高温合金在数值上接近,符号上相反,而正的晶格错配度更有利于蠕变性能。综上所述,Co3(Al,W)相的发现为Co基高温合金的发展开辟了新道路。自2006年以来,针对Co-Al-W基高温合金的组织与性能进行了大量研究。Co-Al-W基高温合金的微观组织为γ/γ'两相,此外还会存在一些二次相,其中包括富集Al和Ti元素的B2-CoAl相、富集难熔元素的拓扑密堆相m-Co7W6以及易在时效过程析出的c-Co3W相。这些二次相通常在晶界析出,容易成为裂纹的发源地,同时会弱化固溶强化效果,对合金的高温性能不利。虽然Co-Al-W基高温合金得到了立方形态的γ'相共格析出,但由于γ'-Co3(Al,W)相高温稳定性差,需要对其进行合金化,因此,这种γ'相强化的Co基高温合金正在由简单的Co-Al-W三元合金发展成为复杂的多元合金。综合来看,主要添加的合金化元素有Ta、Ti、Nb、V、Mo、Ni和Cr。其中,γ'相形成元素包括Ta、Ti、Nb、V、Mo,这些元素的分配系数均大于1,且能有效提高γ'相固溶温度与体积分数; Cr、Fe、Re的分配系数小于1,是γ相形成元素,添加后均降低γ'相固溶温度,其中Cr会提高γ'相的体积分数。众多合金元素中,Cr、Mo和Ni元素的过量添加会降低γ/γ'两相间的晶格错配度,从而改变γ'相形态甚至破坏γ/γ'两相组织。合金的组织与性能密切相关,γ/γ'两相、γ'相为立方形态且γ'相高温稳定性高的合金具有优异的性能。Co-Al-W基高温合金的流变应力随温度变化分为三个阶段:首先随温度升高而降低;然后随温度升高而异常升高;最后再次随温度升高而降低。故而存在峰值温度与峰值强度,Co基高温合金多应用在峰值温度下,以便获得最高的屈服强度。此外,由于Co-Al-W基高温合金中γ/γ'两相晶格错配度为正,在蠕变过程中会出现平行于拉应力的筏化,对合金的高温性能有利。除了Ta、Ti等元素能强化合金外,少量B元素的添加有晶界强化作用,可以提高合金的力学性能。添加Cr元素的Co-Al-W基高温合金在高温氧化过程中会形成三层氧化层,分别是最外层的Al_2CoO_4、富Cr并含有Cr2O和Cr2O3的中间层以及最内层的Al_2O_3。其中Cr_2O_3和Al_2O_3氧化层均致密且具有保护作用,可显著提高合金的抗氧化能力。本文简单介绍了Co-Al-W基高温合金的发现与发展,综述了近年来Co-Al-W基高温合金的研究现状,并指明了未来Co基高温合金的发展方向。     

SPS烧结参数对Ti3Al2Mo5Nb室温及低温力学性能的影响

目的 研究SPS烧结温度、保温时间等工艺参数对Ti3Al2Mo5Nb在不同温度下力学性能的影响规律.方法 利用放电等离子烧结(SPS)技术快速烧结,得到致密度较高的Ti3Al2Mo5Nb低温钛合金,通过设置不同的烧结温度及保温时间,结合室温及77 K低温力学性能测试,对不同参数得到的合金的室温及低温性能进行表征,探究SPS烧结过程中工艺参数对Ti3Al2Mo5Nb合金室温及低温力学性能的影响规律.结果 随着烧结温度的升高,合金的致密度、硬度逐渐提高,室温条件下的抗拉强度逐渐提高,伸长率逐渐降低,而77 K条件下合金的抗拉强度逐渐增加,伸长率先增加后减少.随着保温时间的增加,合金的致密度及硬度变化不大,无论在室温还是在77 K低温条件下,合金的强度均先减小后增加,伸长率逐渐减少.微观组织显示,随着烧结温度的增加,β相含量逐渐减少,与伸长率的变化相同,这可能是由于β相的存在促进了室温变形过程中晶界滑移及低温条件下产生孪晶;随着保温时间的增加,析出的强化相含量先减少后增加,这可能是导致合金强度变化的原因,同时β相含量减少,从而导致合金在273 K及77 K条件下的塑性均降低.结论 对低温条件下使用的钛合金而言,在50 MPa压力下,当温度为1050℃时,保温5 min得到的样品力学性能最好,过高的烧结温度及保温时间会减少合金中β相含量,降低低温塑性.     

合金元素对 Nb2Mo2Si合金相平衡及Nb2 Nb 5Si 3共晶组织形态的影响

采用电弧熔炼法制备了 Nb220Si210Mo、Nb220Si210Mo23M (M = Cr , Al , Ti) (原子分数) 四种 Nb2Mo2Si基超高温合金。利用 SEM、EDS、XRD等实验技术对铸造合金的相组成与组织形态进行了观察和分析。Nb220Si210Mo 合金由铌固溶体 (Nb SS) 与βNb 5Si 3化合物两相构成 , 其铸造组织包含大量片层状共晶 (Nb SS 2βNb 5Si 3) 组织。少量合金元素 Cr (3 at %) 能够改变 Nb220Si210Mo 合金的相平衡关系 , Nb220Si210Mo23Cr 的铸造组织中不仅存在 Nb SS和βNb 5Si 3 , 而且还出现少量 Cr 2Nb相 ; 而添加合金元素 Al、Ti (3 at %) 并不改变 Nb220Si210Mo 合金的相平衡关系。添加 Cr 使 Nb SS 2 βNb 5Si 3共晶组织失去了平直片层特征 ; Al 有利于共晶组织中片层状共晶形成 ; 添加 Ti使共晶组织呈现羽毛状特征。合金化使 Nb与βNb 5Si 3的晶格常数发生变化 : Nb的晶格常数均变小; Nb220Si210Mo23Cr合金中βNb 5Si 3的 c/ a值减小 , 其它 3种合金中βNb 5Si 3的 c/ a值增大。     

Al、Mo含量对铸造钛合金力学性能的影响

运用正交实验 ,考察了Al、Mo含量对Ti Al Mo 1Zr系铸造钛合金力学性能的影响。试验结果表明 :随Al、Mo含量提高 ,铸造合金的强度增加 ,塑性和冲击韧性降低 ,但Al、Mo的交互作用却使合金塑性提高 ,强度和冲击韧性降低     

氢对Super－α_2合金α_2／β相变点及晶格常数的影响

用膨胀仪测定了含氢Ｓｕｐｅｒ－α_２合金的α２／β相变点；用Ｘ射线衍射仪探讨了氢对α２和β相晶格常数的影响．结果表明，随氢含量增加，Ｓｕｐｅｒ－α２／β相交点显著降低，β相晶格常数显著增大，α２相的晶格常数α增大，而ｃ变化不大．     

V含量对磁控溅射CrAlVN涂层微观结构及力学和摩擦学性能的影响

采用磁控共溅射工艺在火炮身管PCrNi3Mo钢材料表面沉积了(Cr0.5Al0.5)1-xVxN(x=0%~10.6%,原子分数)涂层。利用电子探针显微分析仪(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对涂层的组成、微观形貌与相结构进行了表征,研究了V含量对涂层微观结构和形貌的影响。结果表明V的加入使得涂层中出现了CrVN新晶相,且随着V含量的增加CrVN特征峰越来越明显,晶粒簇尺寸减小,V元素起到了一定的细化晶粒簇作用。利用纳米压痕仪及摩擦试验机对涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数进行了测试,研究了V含量对(Cr0.5Al0.5)1-xVxN涂层性能的影响。结果表明V含量在7.2%时涂层硬度和弹性模量达到最大值,分别为21.36GPa和297.8GPa;随着V含量的增加,涂层的摩擦系数逐渐减小,当V含量在10.6%时,涂层摩擦系数平均值为0.094,表现出良好的摩擦磨损性能。     

置氢Ti6Al4V合金的微观组织演变规律

为研究置氢Ti6Al4V合金的高温加工改性机理,从微观组织的角度对合金进行了对比分析.利用OM、SEM、XRD等研究了置氢对Ti6Al4V合金变形前后微观组织演变的影响.研究结果表明:氢的加入不仅使置氢Ti6Al4V合金中β相比例明显增大,而且改变了α相与β相之间的电势差,在氢含量为0.3%~0.5%两相颜色将发生互换,氢含量增加到0.50%以上时,合金中将出现面心立方结构的δ氢化物;随氢含量的增加,合金超塑拉伸变形后的组织由α+β两相等轴晶粒变为粗大的β晶粒,造成α与β界面的协调能力下降,并改变了合金的变形机制.     

单晶镍基合金中γ,γ′两相的晶格常数及影响因素

通过对单晶镍基合金的组织形貌观察和XRD谱线分析,研究了元素铼对单晶合金晶格常数及错配度的影响。结果表明:2%Re镍基单晶合金经完全热处理后,其组织结构是由尺寸约为350～400nm的立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相所组成;在γ,γ′两相镍基合金的XRD谱线中,衍射峰不对称的原因是由于γ,γ′两相衍射峰叠加所致。对不同合金在不同条件下XRD分离谱线的的分析表明,随元素Re含量增加,合金中γ,γ′两相在室温的晶格常数略有增大,而晶格错配度的绝对值减小。随温度提高,合金中γ,γ′两相的晶格常数及晶格错配度的绝对值增大,并进一步测算出合金中γ,γ′两相在不同温度区间的热膨胀系数。     

共溅射V-Zr合金薄膜:化合物、微结构和硬度

为了揭示合金薄膜中金属间化合物对薄膜微结构和力学性能的影响,通过双靶磁控共溅射方法制备了一系列不同Zr含量的V-Zr合金薄膜,采用能量分散谱、X射线衍射、透射电镜和纳米力学探针研究了薄膜微结构和硬度随Zr含量的变化。研究结果表明:由于溅射薄膜生长的高非平衡性,Zr原子可以过饱和地固溶于V的晶格中,并造成晶格的畸变,使薄膜的晶粒在低的Zr含量下就成为纳米晶,随着Zr含量的增加,薄膜形成由V和V_2Zr组成的非晶结构,并且逐步转变为主要由V_2Zr化合物组成的非晶。与微结构的变化相对应,薄膜的硬度在低Zr含量时因过饱和固溶和晶粒的纳米化迅速提高,而形成非晶结构后则因V_2Zr的逐步增加而维持在高值。     

退火制度对钎焊用热轧复合铝板组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机、硬度计等研究了4343/3003/4343铝合金轧制复合板在100~500℃退火15min~10h后的微观组织和力学性能。结果表明:芯层合金300℃退火1h后开始再结晶,370℃以上退火1h后已完全再结晶且伴随有弥散相析出,弥散相析出后通过钉扎晶界阻碍再结晶晶粒长大;1h退火时,随退火温度升高,芯层合金晶粒先增大后减小,复合板的拉伸强度与硬度先降低后升高;370℃退火时,随退火时间延长,芯层合金再结晶程度增加,晶粒缓慢长大,复合板的拉伸强度与硬度下降;复合板最佳退火工艺为370℃/1h。     

稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响

为探讨稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响,熔炼制备出稀土元素Y含量(质量分数)为0.3%、0.6%、0.9%的TC4-Y钛合金,然后分别检测TC4-Y钛合金的致密度、硬度、室温拉伸性能及高温拉伸性能。结果表明,随着Y元素含量的升高,合金的致密度、硬度、强度及塑性先升高后降低。当Y含量为0.3%时,TC4钛合金的硬度最高;当Y含量为0.6%时,TC4钛合金的致密度最高,强度及塑性最好。在钛合金中加入稀土元素Y后,钛合金的晶粒尺寸迅速降低。综合考虑,当稀土元素Y的含量为0.6%时,TC4钛合金的力学性能最佳。