铸态BT35钛合金

BT35是β型合金,容易加工成板材,具有广阔应用前景.固溶处理淬火态强度较低;σ_b=720～780H/mm~2,塑性高;而时效后塑性降低,强度升高:σ_b=1200～1400H/mm~2以上.合金成分接近美国的Ti-15-3合金,合金含Al,V,Cr,Sn,Mo,Zr,Nb等多种元素,其总含量多达25%以上.因此熔炼铸锭时,会产生化学成分不均匀和因而导致的力学性能不均匀.     

两种新型生物医用低弹性模量亚稳β钛合金的设计与性能研究

采用无细胞毒性的合金元素Nb、Zr和Mo,应用d-电子合金设计方法设计了两种理论上具有较低弹性模量的新型亚稳B钛合金Ti35Nb8Zr2Mo和Ti20Nb15Zr10Mo。利用WK-Ⅱ型非自耗真空电弧凝壳炉制备了这两种合金,研究了这两种合金的基本力学性能。X-射线分析结果表明设计的两种合金处于固溶态时均由单一的β组成的,符合本研究设计β钛合金的要求。设计的两种合金经不同热处理后,Ti35Nb8Zr2Mo的最低压缩模量为17．7Gpa,Ti20Nb15Zr10Mo的最低压缩模量为14．7GPa,均低于Ti6A14V（锻态）的压缩模量21．8GPa。     

Zr元素对超高强铝合金微观组织及力学性能的影响

研究了Zr元素对Al-Zn-Mg-Cu系合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,合金的强度随着Zr含量的增加而提高,当Zr含量为0.12wt%时,合金的强度和延伸率出现峰值。当Zr含量>0.12wt%时随着Zr含量的增加合金强度降低,这是因为合金中的Zr含量过高时,会析出粗大的Al3Zr初生相,降低了合金凝固时固溶在基体中的Zr含量,从而使Zr的有益作用降低。添加Zr可抑制合金的再结晶,使合金组织细化,提高了合金的抗剥落腐蚀性能。TEM分析发现Zr含量为0.12wt%的铝合金固溶态下Al3Zr颗粒比较细小,且分布比较均匀,Al3Zr的平均直径约为16.6nm。研究结果表明,对于所研究的超高强铝合金,Zr的最佳添加范围为0.10%-0.12wt%。     

新的医用钛合金的开发

作为医用金属材料,生物适应性优良的钛及钛合金目前最引人注目。要求高强度的人工股关节棒等使用了Ti-6Al-4V(ELI)合金。但是由于析出极微量的V和Al离子,降低了其细胞的适应性,且担心Al离子会引起-型痴呆症。选择细胞适应性好的Zr,Nb,Ta,Pd,Sn作为合金的添加元素。为了提高合金的强度可把Sn,Zr作为主要添加元素;提高耐蚀性添加Ta,Pd;为使α β两相组织具有良好的     

Nb元素对Zr-Ti基生物材料力学性能和耐腐蚀性能的影响

通过真空非自耗电弧熔炼炉制备Zr-Ti-xNb(x=6、8、10,摩尔分数,%,下同)合金,采用锻造和β单相区固溶热处理工艺进一步加工铸锭,通过对材料微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的表征,研究Nb元素对Zr-Ti基生物材料力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果显示,Zr-Ti-xNb(x=6、8、10)合金均由β相和α″相组成,随着Nb元素含量增加,β相含量增加,α″相含量降低,Nb元素添加提高了合金中β相的稳定性。同时Nb含量增加,合金屈服强度由360 MPa增加至780 MPa,固溶强化效应明显,在变形过程中出现了应力诱发马氏体相变现象,极大提高材料的抗拉强度和塑性。同时可以较好地提高合金的耐腐蚀性能,实验表明三种材料在生理盐水中均表现出较强的耐腐蚀性能。     

加工及热处理对Ti5Zr6Mol5Nb钛合金组织和性能的影响

以新型近β型医用钛合金Ti-5Zr-6Mo-15Nb（TLE）铸锭为实验原料,通过开坯、锻造、轧制、热处理等多道工序制成板材和棒材。分析了不同加工工艺及热处理制度对合金组织与性能的影响。结果表明：TLE合金具有较高的强度、较低的弹性模量、优良的塑韧性与疲劳性能,冷热加工性能好;合金经过适当的固溶与时效处理后可获得良好的综合力学性能匹配,特别适合充当外科植入物材料使用。     

低弹性模量亚稳β型Ti-38Nb合金的微观组织与力学行为

报道了一种兼具低弹性模量和高强度的新型亚稳β型Ti-38Nb(%,质量分数)合金,并系统地研究了热-机械处理对合金微观组织及力学行为的影响。研究结果表明,Ti-38Nb合金经固溶处理后,由于合金中β稳定化元素含量不足,高温β相并没有完全保留至室温,合金中生成了大量的α″马氏体。此时,Ti-38Nb合金在较低的应力水平下(约207 MPa)便发生了马氏体变体的再取向和应力诱发马氏体相变,故无法满足生物医用材料对高强度的要求。经冷轧和673 K退火40 min后Ti-38Nb合金中引入了大量的位错和晶界,高密度的位错和晶界有效地抑制了ω相的析出和α″马氏体的产生。此时,β稳定化元素含量低的高温β相被稳定至室温,合金实现了低弹性模量(56 GPa)和高强度(拉伸强度1020 MPa)的良好匹配。因此,Ti-38Nb合金由于其低弹性模量和高强度特性有望在生物医用植入材料领域获得应用。     

加工及热处理对Ti5Zr6Mo15Nb钛合金组织和性能的影响

以新型近β型医用钛合金Ti-5Zr-6Mo-15Nb(TLE)铸锭为实验原料,通过开坯、锻造、轧制、热处理等多道工序制成板材和棒材。分析了不同加工工艺及热处理制度对合金组织与性能的影响。结果表明:TLE合金具有较高的强度、较低的弹性模量、优良的塑韧性与疲劳性能,冷热加工性能好;合金经过适当的固溶与时效处理后可获得良好的综合力学性能匹配,特别适合充当外科植入物材料使用。     

第四代粉末高温合金成分选取范围研究

在综合分析第一至三代粉末高温合金发展思路并借鉴叶片合金的基础上,从高强度、高损伤容限和高工作温度要求出发,围绕固溶强化、沉淀强化和晶界强化,研究并确定了第四代粉末高温合金的成分选取范围:①γ′相形成元素Al+Ti+Ta+Nb≈9%~15%;②固溶强化元素Cr+Co+Mo+W≈30%~40%;③TCP相形成元素Cr+Mo+W≤20%;④一定量晶界强化元素(C、B、Zr、Hf)。     

合金元素对ULCB钢组织和机械性能的影响

采用Nb和B合金化．在热轧状态下可得到由贝氏铁素体基体和均匀分布的M／A组元组成的粒状贝氏体组织。在这样的组织转变强化机理作用下，即使C含量圾低也可获得良好的强韧性能。研究发现γ中的固溶Nb和游离态B是粒状贝氏体形成的先决条件。而且B含量对获得完全贝氏体转变强化效果有一个临界值。B的临界值随着C含量的增加而增加。由于在γ中形成了B的C化物或固溶Nb含量减少．因而C削弱B促进贝氏体转变的效果。Mn、Mo和Ni对γ转变的影响和Nb、B的作用是类似的。说明这些合金元素对Bs温度影响的参数Mneq也由此产生了．贝氏体钢的强度和Bs温度成反比的关系得到证实。     

铌含量对LF9合金性能的影响

 研究了不同Nb含量的LF9合金经固溶+二次时效处理后的力学性能。结果表明,随Nb含量增加,合金的室温和高温强度提高,塑性及韧性下降。经960 ℃固溶+二次时效后,合金中的主要强化相为η相,随着Nb含量增加,η相数量增多,形态由短片状变为长片层状。经1 020 ℃固溶+二次时效后,合金中的主要强化相为(γ′+γ″),随着Nb含量增加,η相形态从微量的颗粒状变为大量的短片状,对提高合金强度起到了重要作用。经(960~1 020 ℃)固溶+二次时效后,合金中(γ′+γ″)相的尺寸主要为10~100 nm。     

铌钨钼合金中的碳化物

随着航空航天技术的发展,要求各种高温部件的使用温度、强度、使用寿命等不断提高。中、高强铌合金具有密度小、强度高、可焊性和冷塑性好等优点,适于用作航空航天结构件。中、高强度铌合金主要通过添加一定质量分数的W、Mo、Ta、Ti、Zr、Hf等金属元素固溶强化,同时添加C元素形成碳化物进行第二相强化,产生固溶强化+弥散强化的复合强化效果。通过调整各组分元素的添加量、碳化物的结构和颗粒尺寸,来实现合金强度与塑性的合理匹配。随着合金元素添加种类、数量的增加,合金强度提高,使用温度也相应提高。本文探索了碳化物的新分析方法——电解法,将铌合金中的碳化物以电解阳极泥的形式全部分离出来,以获得合金中C的准确含量,这将有利于对中、高强度铌钨钼合金的合金化学成分和力学性能的精确调控。     

合金元素对双相钢性能影响及其热加工性能研究

具有铁素体加回火马氏体两相组织的高铬合金强度高、韧性好,同时抗腐蚀性能优良,在油气开采领域具有广阔的应用前景。研究N、Cu、Mo、Nb、Ni、Cr元素含量对合金组织组成、力学性能影响,结果显示,降低N和Cu元素含量将使双相钢中铁素体比例提高,导致两相界面增大,使材料低温冲击韧性降低。Mo含量下降将使材料强度降低,少量Nb元素的添加对合金强度提高作用不明显。提高合金中Ni、N、Cr、Mo元素含量将使奥氏体保持到室温下,材料组织转变为铁素体加奥氏体两相组织,材料屈服强度低于500 MPa。高温应力—应变曲线检测结果显示,双相合金在1 100~1 200℃范围内变形抗力较小,但轧制过程中易在铁素体、奥氏体两相界面处产生裂纹。     

Sn含量对车用粉末注射成形Al-Mg合金组织和力学性能的影响

采用粉末注射成形制备了车轻量化用Al-Mg合金,并研究了 Sn含量及固溶处理对其微观组织和力学性能的影响.结果表明:在600～620℃烧结的Al-Mg合金致密度高于98％.随着Sn含量增加,Al-Mg合金致密度单调增加,Sn含量大于1％后增加不明显,此时晶界区域形成了更多的白色颗粒物,主要为Sn的聚集.Sn元素在固溶处...     

固溶热处理对热旋锻粉末冶金Ti-Nb-Ta-Zr-O合金微观结构与力学性能的影响

研究固溶热处理对采用热旋锻加工制备的粉末冶金Ti-Nb-Ta-Zr-O合金微观结构和力学性能的影响。结果表明,固溶热处理可使合金晶粒长大。在热旋锻和热处理后的合金中均可观察到α″马氏体相和孪晶存在。热旋锻加工后的合金中α″马氏体相是由加工过程中的应力诱发产生。而固溶热处理后合金中均匀分布的α″马氏体相则形成于热处理过程中。固溶热处理可使合金的塑性提高,伸长率由热处理前的29%增加至热处理后的37%,弹性模量降低,同时强度保持不变。固溶热处理使得合金的"多峰应力振动"现象消失。     

Nb、Al协同合金化MoSi_2材料的燃烧合成与组织结构

以Mo、Nb、Si、Al元素粉末为原料,采用燃烧合成法制备名义成分分别为(Mo0.97Nb0.03)(Si0.97Al0.03)2、(Mo0.94Nb0.06)(Si0.97Al0.03)2、(Mo0.91Nb0.09)(Si0.97Al0.03)2与(Mo0.88Nb0.12)(Si0.97Al0.03)2等4种不同化含量的合金,研究其燃烧合成行为,分析燃烧合成过程中粉末压坯的燃烧模式、燃烧温度、燃烧波前沿蔓延速率以及产物组成。结果表明:随Nb含量增加,燃烧合成反应模式由螺旋燃烧逐渐转变为稳态燃烧。添加Nb、Al后,合金的最高燃烧温度升高,并随Nb含量增加呈现先升高后降低的变化趋势,其中(Mo0.91Nb0.09)(Si0.97Al0.03)2的燃烧温度最高,达到1 924 K,但燃烧波蔓延速率随Nb含量增加而逐渐降低。XRD结果表明:(Mo0.97Nb0.03)(Si0.97Al0.03)2合金主要由MoSi2构成,含有少量Mo(SiAl)2和Mo5Si3;(Mo0.94Nb0.06)(Si0.97Al0.03)2中开始出现NbSi2相,(Mo0.91Nb0.09)(Si0.97Al0.03)2和(Mo0.88Nb0.12)(Si0.97Al0.03)2合金中Mo5Si3的衍射峰强度进一步降低,而NbSi2的衍射峰略有增强,因而添加Nb有利于形成C40结构的NbSi2,同时抑制Mo5Si3的产生。SEM观察表明合金为多孔结构。     

医用近β型TLM合金的超亲水表面改性

医用近β型钛合金TLM(Ti - 25Nb - 3Zr - 2Sn - 3Mo)具有优良的力学和生物学性能.TLM合金经过NaOH溶液处理后表面形成了钛(铌)酸钠凝胶层,再经过稀HCl浸泡后转化为氧化钛(铌)凝胶层.经过2.5 mol/L NaOH(12 h)-HCl处理的TLM合金表面形成了纳米多孔凝胶层,15 mi...     

热处理工艺对ЭП866合金组织和性能的影响

研究了热处理工艺对ЭП866合金组织和冲击韧性、拉伸性能的影响.结果表明,随着固溶温度的升高,合金晶粒尺寸增加,铁素体长大,导致合金室温冲击韧性有所降低;而固溶温度升高又使奥氏体中合金元素固溶度增加,导致合金室温拉伸强度略有增加.随着回火温度升高,合金中碳化物析出增加,马氏体中合金元素的过饱和度降低,合金的室温冲击韧性有所升高,合金的室温拉伸强度略有降低.不同固溶处理温度和回火时间对合金组织和性能的影响不明显.     

微量合金元素Zr对Mo合金性能和显微组织的影响

采用粉末冶金方法制备Mo-Zr合金,研究了Zr的添加方式及添加量对Mo的拉伸性能和显微组织的影响.结果表明,添加合金元素Zr大大提高了Mo的力学性能.合金元素Zr以纯Zr形式加入较以ZrH2形式为佳,其添加量在0.1%时,合金性能最高.元素Zr少部分固溶到Mo基体中,大部分与合金中少量氧结合以ZrO2粒子相存在.     

锆对急冷凝固FGH96合金粉末显微组织和元素偏析的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪,对不同Zr含量的急冷凝固FGH96合金粉末的显微组织、热学凝固参数和枝晶间合金元素偏析进行研究。结果表明:通过调整Zr含量,可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例;粉末凝固组织形态主要取决于冷却速率T-、固液界面前沿温度梯度G和长大速度R;不同Zr含量的FGH96合金粉末颗粒中,Mo、Nb、Ti、Zr等元素富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni富集于枝晶轴,随Zr含量增加,Ti、Nb、Zr等元素的枝晶偏析程度减小。