Fe对β基Co-Ni-Al合金马氏体相变和磁性转变的影响

利用金相和SEM显微组织分析技术,示差扫描量热法(DSC)和振动磁力计(VSM)考察了Fe元素对Co38Ni33Al29和Co72-xNixAl28合金马氏体相变和铁磁性转变的影响。研究发现对于1623K×2h淬火的Co38-xNi33Al29Fex合金,最初的2%Fe使Curie点提高了15K,但随着Fe含量提高,Curie点增加速度提高,在8%Fe范围内平均每1%Fe元素使Curie点大约提高20K。用2%Fe元素代替Co72-xNixAl28合金中同等含量的Co元素时,1623K×2h淬火后Curie点升高20~30K,马氏体相变温度降低150~170K;1523K×12h淬火后Curie点升高30~70K,马氏体相变温度降低50~130K。在β基Co-Ni-Al合金基础上,用Fe元素代替Co元素提高Curie点,降低马氏体相变温度,但扩大了Tc>Tm的CoNiAlFe铁磁性形状记忆合金的成分范围,使其向富Ni低Co、Al方向移动。用平均s+d电子浓度解释了马氏体相变温度和Curie点的变化。     

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.     

热处理对Ti44Ni47Nb9合金的组织和MS点的影响

系统研究了热处理对Ti44Ni47Nb9合金热轧棒材的组织和相变温度的影响.结果表明,Ti44Ni47Nb9合金在750～950℃保温30 min淬火后,发生了回复和再结晶,合金由TiNi基体相、沿基体相晶界和亚晶界分布的β-Nb相以及少数(Ti,Nb)4Ni2O氧化物相组成;退火后在基体相晶界和晶内分布的β-Nb相颗粒明显增多,氧化物相的数量也增加;淬火并时效后,β-Nb主要分布在基体相的晶界处,氧化物含量稍有增加.氧化物的存在和β-Nb相的析出使退火或淬火并时效后样品基体相中的Ni/Ti比值增大.慢冷或淬火后时效降低了合金的Ms点,提高了马氏体相变的稳定性.     

淬火温度对Al_(0.5)CoCrFeNiSi_(0.2)高熵合金组织结构的影响

采用真空电弧熔炼的方法制备了高熵合金Al0.5CoCrFeNiSi0.2。对其进行600℃到1100℃保温10h后淬水的淬火处理。通过金相显微镜、扫描电镜及附带的能谱仪、X射线衍射仪和透射电镜观察分析合金的组织结构。用显微硬度计测定合金的显微硬度。结果表明:铸态和淬火态的合金组织均呈典型的枝晶形貌,枝晶含有非晶相和纳米级颗粒。在淬火加热温度低于800℃时,随着淬火温度升高,晶粒细化、fcc相含量减少,硬度随淬火温度的升高而提高;当温度升高至900℃后,枝晶相长大,fcc相含量增加,大块枝晶中析出一种富含Al、Ni的θ相,硬度下降。     

低应变率下形变对亚共析U-Nb合金微观组织结构的影响

摘要对亚共析U-Nb合金进行了不同形变量和不同拉伸速率的静态拉伸实验，利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和透射电镜分析了形变前后亚共析U-Nb合金微观组织结构的变化。结果表明：在低应变率范围内（10^-5～10^-2/s），亚共析U-Nb合金在形变过程中，其变形表面出现浮凸，随着形变量的增加，浮凸台阶增多。内部的孪晶马氏体相互合并长大并发生择优取向为亚共析U-Nb合金变形初期的主要变形机制。     

激光熔覆马氏体不锈钢组织与性能分析

对马氏体不锈钢添加不同含量的Nb、Ti合金元素,通过高速激光熔覆在316L不锈钢基体上制备出不同合金成分的涂层,对比分析了不同合金涂层的组织和性能变化。试验结果表明:激光熔覆马氏体不锈钢组织以树枝状的马氏体组织为主,Ti和Nb元素促进树枝晶组织向等轴晶转变,Ti元素对熔覆质量和等轴晶的促进作用更明显。     

Nb含量及相结构对TiNb二元合金系腐蚀性能的影响

对不同Nb含量的Ti-Nb合金(25w%～45 w%Nb)及经过不同热处理的Ti～25Nb合金,用XRD分析其相组成,同时在对3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀性能进行测试.着重考察Nb含量及相结构对Ti-Nb合金腐蚀性能的影响.结果表明,Ti-Nb合金系表现出较宽的钝化区域和较小的钝化电流密度,因而具有良好的抗腐蚀性能;随着Nb含量的增加,该合金的钝化电流密度先减小后增加,其中Ti-35Nb表现出最佳的抗腐蚀性能;合金的相结构对合金的电化学腐蚀有一定的影响,单相马氏体α"组织较两相组织具有更优越的抗腐蚀性能.     

热处理工艺对中碳低合金钢力学性能的影响

用水冷+盐浴等温淬火、空冷+盐浴等温淬火和直接盐浴等温淬火等方式对中碳低合金钢进行热处理,借助彩色金相技术和XRD分析方法研究了热处理方式对合金钢组织、力学性能的影响,并探索了性能与组织的关联性。结果表明,对中碳低合金钢进行空冷+盐浴等温淬火和水冷+盐浴等温淬火热处理,可得到不同下贝氏体含量的贝氏体/马氏体复相组织,材料的性能比铸态有大幅度地提高,冲击韧性提高92%-183%、硬度提高31%-55%。对材料进行空冷+盐浴等温淬火热处理,随着空冷时间的增加复相组织中下贝氏体含量逐渐降低、马氏体含量逐渐升高,而硬度和冲击韧性分别呈增加和降低趋势。中碳低合金钢的性能与各组织的含量密切相关,当下贝氏体含量为30%-40%、马氏体含量50%-60%时,贝氏体/马氏体复相组织强韧性匹配较好,材料具有较高的综合性能。     

Ni56Fe17Ga27-xCox合金的组织结构与马氏体相变

采用光学显微镜、X射线衍射分析及差示扫描量热法系统研究了Co含量对Ni56Fe17Ga27-xCox合金组织结构和马氏体相变的影响.结果表明,室温下铸态Ni56Fe17Ga27-xCox合金显微组织由马氏体和γ相两相组成,γ相随Co含量增加而增多, Ni56Fe17Ga21Co6合金中γ相的体积百分含量达到70%.马氏体相为单斜6M结构.试验合金冷却和加热过程中发生一步马氏体相变及其逆转变,相变温度(Ms、As)随Co含量增加而升高.     

淬火工艺对中碳高硼铁合金显微组织和力学性能的影响

设计一种新型中碳高硼铁合金,研究了淬火工艺对其淬火前后的显微组织和性能的影响。结果表明:中碳高硼铁合金铸态组织由珠光体、硼碳化合物以及马氏体组成,硼碳化合物以M₂₃（B,C）₆为主,并含有少量M（B,C）,M₃（B,C）和M₂（B,C）,体积分数为31.3%。在950℃、1000℃、1050℃和11 00℃淬火,其基体组织转变成马氏体,并含有少量残余奥氏体,体积分数分别为3.5%、4.0%、4.6%和5.4%。在950-1100℃淬火,硼碳化合物的类型不变,局部溶解,出现断网现象,在不同温度淬火后硼碳化合物的体积分数分别为30 6%、29.1%、27.3%和26.4%;随着淬火温度的提高,基体中合金元素的固溶量增加,硼碳化合物逐渐减少,从而减轻了对基体的割裂作用。淬火后,中碳高硼铁合金的硬度和冲击韧性显著提高,在950—1100℃淬火后,冲击韧性提高,硬度呈现先增加后减小的趋势。     

低电子浓度Ti-Nb-Zr合金组织及性能研究

研究了β稳定元素Nb和中性元素Zr对Ti-Nb-Zr合金的微观组织及力学性能的影响,结果显示：随着Nb和Zr含量增加,α"马氏体相和ω相两种典型亚稳相变均可被抑制,在较低电子浓度条件下获得单一β相组织,其临界电子浓度约为4.19,显著低于Ti-Nb二元合金的临界值(4.24);低电子浓度单一β相Ti-Nb-Zr合金的弹性模量较低,其强度与弹性模量比值较高,具有优于Ti-Nb二元合金的生物力学相容性。     

改性非晶和纳米晶FINEMET合金的显微硬度研究

本文研究了用元素W部分替代典型FINEMET合金中Nb和Fe的新型合金Fe73.3Cu1 Nb1 .5W1 .7Si1 3.5B9,在淬火态和不同退火温度及保温时间下 ,结合不同载荷大小和加载时间测试合金带芯部的显微硬度。随着纳米晶化的进行 ,自由体积缺陷含量和纳米晶晶界比例的变化会显著影响Fe73.3Cu1 Nb1 .5W1 .7Si1 3.5B9合金的显微硬度 ;合金在非晶态下有一定的压痕尺寸效应 ,而经过 4 5 0℃和 6 0 0℃退火 1h ,压痕尺寸效应消失 ;在 5 5 0℃退火温度下 ,在 0 .1kgf～ 0 .2kgf之间压痕尺寸效应不明显 ;合金的显微硬度变化趋势不符合超塑性波动公式。     

Co-Ni-Al-Sn磁控记忆合金的应力诱发马氏体相变研究

利用显微组织分析、示差扫描量热法(DSC)和振动样品磁力计(VSM)研究了Co28Ni34Al28-xSnx(x=1,2,3)合金在应力作用下的马氏体相变行为,分析了Sn元素的含量x对合金马氏体相变以及居里点的影响。Co38-Ni34Al28合金的居里点随着Sn的含量增加而升高,合金在室温下处于亚稳状态的温度范围加宽,因此在室温下施加应力更容易触发合金马氏体相变。     

Cr含量对Nb-Si基超高温合金组织和室温断裂韧性的影响

采用真空非自耗电弧熔炼的方法制备了4种名义成分为Nb-22Ti-16Si-4Hf-3Al-x Cr(x=0,3,5和10,原子分数,%)的合金,并于1450℃保温50 h进行了均匀化处理,研究Cr含量对Nb-Si基超高温合金电弧熔炼态和热处理后组织,及其电弧熔炼态下室温断裂韧性的影响。结果表明:添加Cr没有改变硅化物的晶型(均为γ(Nb,X)5Si3),但其含量随Cr含量的增加而增加,而Nbss/γ(Nb,X)5Si3共晶的含量则逐渐降低;添加Cr还促进了Nbss/(Nb,X)5Si3/Cr2(Nb,X)三相共晶的形成,且该共晶的含量随合金中Cr含量的增加而增加。经1450℃/50 h热处理后,原电弧熔炼态的Nbss枝晶和共晶组织消失,且合金组织明显变得均匀。Cr含量为0,3%和5%的合金组成相为Nbss和γ(Nb,X)5Si3,而在Cr含量为10%的合金中则出现了Nbss,γ(Nb,X)5Si3和Cr2(Nb,X)的三相平衡组织。电弧熔炼态下合金的室温断裂韧性随Cr含量的增加呈现降低的趋势。     

Ti-Ni-Gd形状记忆合金的马氏体相变

采用电弧炉制备了添加不同Gd含量的Ti-Ni-Gd三元合金,利用DSC、X射线衍射仪研究了重稀土元素Gd对Ti-50.7Ni合金的马氏体相变的影响.结果表明添加重稀土元素Gd后,Gd含量不超过2%(原子分数)时,淬火态的Ti-Ni-Gd三元合金中分别发生两步马氏体相变,Gd含量为10%(原子分数)时,合金中发生了一步马氏体相变,同时稀土元素Gd的加入能明显提高Ti-Ni合金的相变温度.Ti-Ni-Gd合金中马氏体仍为B19'单斜结构,而且马氏体的点阵参数随Gd的加入发生明显变化,晶胞产生畸变.     

航空齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE的真空低压渗碳

对航空齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE进行真空低压渗碳热处理,研究了真空渗碳、淬火、冰冷处理以及回火工艺对材料的组织和性能的影响。结果表明：实验钢经渗碳淬火处理后,从表面到心部的组织可分为碳化物区、碳化物与针状马氏体混合区、针状马氏体区和心部板条马氏体区。在碳化物区的晶界有大量的块状Cr碳化物析出,在析出位置Ni元素较少。在针状马氏体和板条马氏体基体中细小的析出物为Nb、V、Mo微合金元素的碳化物。从渗碳钢表面到心部,随着碳浓度的降低硬度曲线呈现先升高后降低的趋势,渗层深度为0.95 mm。冰冷处理使残余奥氏体进一步转化为马氏体,使实验钢的硬度大幅度提高。     

Nb-Ti-Co氢分离合金的显微组织和耐腐蚀性能

目前,传统商业用氢分离合金Pd膜资源稀缺且价格昂贵,亟待开发新型氢分离合金膜,Nb-Ti-Co合金可以很好地满足上述要求.不过,上述合金膜过滤的混合气体中常常混有少量的酸性气体,如CO2、H2 S和HCl等,对合金膜造成不同程度的腐蚀.到目前为止,关于氢分离合金膜耐腐蚀性能的研究鲜有报道,合金组织和耐腐蚀性能之间的关系尚未建立.基于此,本工作针对Nb-Ti-Co氢分离合金的显微组织和耐腐蚀性能开展了一系列研究,首先利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等设备研究了合金显微组织结构,得出其与合金成分之间的本征关系;其次,通过一系列电化学实验测量了上述合金膜的耐腐蚀性能,阐明了其随合金成分和组织(或相结构)变化的变化规律;最后,利用X射线电子能谱(XPS)等设备分析了合金腐蚀后表面元素的价态变化,提出了Nb-Ti-Co合金的耐腐蚀机理.结果表明:除Nb30 Ti35 Co35合金之外,其他合金均由初生α-Nb相和共晶相(α-Nb+TiCo)构成,并且,前者体积分数随着Nb含量和Ti/Co比率的增加而增加,后者随之降低;伴随上述变化,腐蚀电流(I_corr)逐渐增加,相反,腐蚀电压(E_corr)逐渐减小,上述二者与初生Nb相体积分数之间的关系分别为:E_corr=-0.25259-1.30818×10-4 eVbcc-Nb/-11.01588和I_corr=2.10147+3.51536×10-5 eVbcc-Nb/-3.94597.另外,腐蚀后Nb、Ti和Co元素易于在合金表面富集并生成Nb2O5、TiO2和CoO氧化层,并伴随着氧化还原、析氢和复分解反应,促进腐蚀的进一步发生,上述反应过程首次揭示了高Nb含量合金耐腐蚀性能相对较弱的根本原因.     

时效温度对0Cr17Ni4Cu4Nb钢组织及力学性能的影响

以0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢为研究对象,分析了不同时效温度对其显微组织和力学性能的影响,并对试样断口特征进行了观察分析。结果表明:随着时效温度的升高(480~550℃),材料的抗拉强度σb和屈服强度σp0.2呈逐渐下降的趋势,而材料的断面收缩率Ψ和伸长率δ5呈逐渐上升的趋势;材料的冲击韧性aku受时效温度的影响比较明显,呈逐渐上升的趋势,其中在550℃时aku达到213.4(J·cm-2)。同时由断口观察分析结果显示,时效温度为550℃时拉伸断口的放射区最小,其塑性最好;冲击断口塑性变形最为明显,纤维区和剪切唇区所占的比例最大。0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢随着时效温度的升高,淬火马氏体基体开始回复、再结晶,逆转变奥氏体开始生成并长大,导致材料中的残余奥氏体含量增加,而残余奥氏体的存在有利于0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢保持良好的塑性和韧性。     

生物医用Ti-Nb-Sn合金的超弹性

通过室温下拉伸实验研究了Ti-14Nb-4Sn和Ti-16Nb-4Sn（at．％）合金的超弹性。发现锻造态和400℃冰水淬火态的Ti-16Nb-4Sn合金超弹性良好,通过4％变形量循环拉伸三次即可获得完全的超弹性;而400℃冰水淬火态的Ti-14Nb-4Sn合金通过3％变形量循环拉伸两次即可完全回复。Ti-14Nb-4Sn合金和Ti-16Nb-4Sn合金均以700℃冰水淬火态断裂延伸率为最大,分别为14．42％和12．02％。锻造态Ti-14Nb-4Sn合金的马氏体逆相变回复温度As为134．8℃。XRD分析结果表明室温下Ti-16Nb-4Sn合金的组织为β相和＋α″马氏体相;而Ti-14Nb-4Sn合金的室温组织除β和α″外,还存在α相。     

微量B元素对铸造Ti2AlNb合金组织与力学性能的影响

目的 研究微量B元素对铸造Ti2AlNb合金组织和力学性能的影响,优选出适合铸造工艺的Ti2AlNb合金成分,为推进铸造Ti2AlNb合金的应用提供理论和数据支撑。方法 以Ti–22Al–25Nb(原子数分数,下同)、Ti–22Al–24Nb–0.1B、Ti–22Al–24Nb–0.2B合金为研究对象,采用光学显微镜、扫描电镜研究不同B含量合金铸态、热等静压态的宏、微观组织及析出相形态。采用XRD分析合金的物相组成,室温拉伸性能测试评价力学性能,通过扫描电镜观察拉伸断口,分析微量B元素对力学性能产生影响的原因。结果 添加微量B元素可以明显细化Ti–22Al–25Nb合金的晶粒尺寸,随着B元素原子数分数增加至0.2%,晶粒尺寸由958 μm减小至548 μm。B元素在合金中主要以固溶态、TiB和TiB2针片状析出相形式存在,随着B含量的增加,硼化物长度和厚度尺寸略微增加、体积分数由0.3%增加至0.8%。0.1B合金的室温屈服强度、抗拉强度和伸长率与原合金水平相当,0.2B合金的屈服强度提升,但其抗拉强度和伸长率均降低。断口分析显示,0.2B合金塑性降低是硼化物增多、集中分布引起脆性断裂所致。结论 综合B元素对流动性的改善效果,优选出适合铸造工艺的合金成分为Ti–22Al–24Nb–0.1B。