Mo对NbCr2/ Nb合金组织及性能影响

采用机械合金化+热压工艺制备了NbCr_2/Nb-XMo (X=0,2.5,5.0,7.5,10, at%)合金,研究了合金元素Mo对NbCr_2/Nb合金组织及性能的影响。结果表明:合金元素Mo主要存在于Nb基体中,对合金的物相不产生明显影响,合金仍由Nb固溶体和NbCr_2组成;Mo的添加使得NbCr_2/Nb的相界面处应力增加,导致NbCr_2颗粒中的层错/孪晶的密度增加,并促进了Nb基体中位错的运动,从而使得NbCr_2/Nb合金在保持高强度的同时,具有良好的塑性和韧性。     

Laves相NbCr2/Nb两相合金高温流动应力行为及本构关系建立

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对机械合金化+热压工艺制备的Laves相NbCr_2/Nb两相合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究合金在800～1200℃,0.001～0.1s~(-1)条件下的流动应力行为,并分别基于双曲正弦函数型Arrhenius方程和逐步回归法建立合金的本构关系。结果表明,Laves相NbCr_2/Nb两相合金的韧脆转变温度在950～1000℃之间。当温度≤950℃时,合金尚未达到屈服就已发生断裂;当温度≥1000℃时,合金呈现出较好的塑性变形能力。合金流动应力随变形温度增加和应变速率降低而降低。合金在1050～1200℃、0.001 s~(-1)和1150～1200℃、0.01 s~(-1)条件下呈现流动稳态型特征;在1000℃、0.001 s~(-1),1000～1100℃、0.01 s~(-1)和1000～1200℃、0.1 s~(-1)条件下呈现流动软化型特征。基于双曲正弦函数型Arrhenius方程建立的峰值流动应力本构关系和应变补偿本构关系的平均绝对相对误差AARE分别为9.89%和13.859%;基于逐步回归法建立的全实验条件下的本构关系、流动应力稳态型曲线本构关系和流动应力软化型曲线本构关系的平均绝对相对误差AARE分别为8.63%、5.28%和6.83%。所建立的几种本构关系,可为Laves相NbCr_2/Nb两相合金的锻造工艺制定、锻造设备吨位选择以及锻造过程有限元数值模拟提供理论依据和基础数据。     

单晶高温合金用SiO2基型芯力学性能及本构模型

对定向凝固单晶高温合金空心叶片用SiO_2基陶瓷型芯的力学行为进行了研究,得到了烧结样品S0和热处理样品S1、S2和S3的强度、弹性模量、应力-应变关系等实验结果。基于Weibull分布统计使用M-C (Mohr-Coulomb)判据结合实验结果,建立了符合定向凝固高温合金空心单晶叶片用SiO_2基陶瓷型芯的连续损伤本构模型,并给出了确定相关参数的方法。结果表明,经过1500℃高温热处理的SiO_2基陶瓷型芯样品力学性能、烧结程度均有所提高。使用损伤量D结合连续损伤本构模型公式和微观裂纹形貌,阐述了SiO_2基陶瓷型芯裂纹扩展与宏观断裂的演变关系。     

激光辅助热喷涂NiCoCrAlYTa/ZrO2/BaF2·CaF2涂层的组织及性能∗

高温耐磨涂层是航空发动机关键摩擦副可靠使用的重要保障,鉴于其服役环境日益严苛复杂,进一步提高涂层的高温耐磨性能是十分必要的。利用激光辅助热喷涂技术制备 NiCoCrAlYTa / ZrO₂ / BaF₂·CaF₂ 高温耐磨涂层,利用 SEM、EDS 分析高温耐磨涂层的横截面微观组织及化学成分,研究 ZrO₂ / BaF₂·CaF₂质量分数、激光功率及扫描速度对耐磨涂层微观组织、力学性能及高温耐磨性能的影响。结果表明：激光辅助处理可以诱导耐磨涂层表面形成具有树枝状结构的 ZrO₂陶瓷层; 当激光功率为 80 W,扫描速度为 8 mm / s,喷涂粉末为 75 wt.% NiCoCrAlYTa+25 wt.% ZrO₂ / BaF₂·CaF₂时,制备涂层的微观组织、综合力学性能及高温耐磨性能达到最好;在此工艺参数下,涂层顶部的 ZrO₂ 陶瓷层最为致密均匀,其平均纳米硬度为 13.6 GPa,平均弹性模量为 182.5 GPa,800 ℃时的磨损率为 2.7×10^?5 mm³ ·N^?1 ·m^?1 。将高温耐磨涂层的组分设计与激光辅助热喷涂工艺相结合,可为提高涂层综合性能的提供解决途径。     

细晶Cr-NbCr2合金的热稳定性

本文研究了通过机械合金化+热压工艺制备的细晶Cr-NbCr₂合金的热稳定性。结果表明：热暴露过程中,Cr基体的颗粒尺寸有一定程度的长大,而Laves相NbCr₂颗粒由于其高热稳定性无明显变化。随着热暴露的进行,Cr基体颗粒与Laves相NbCr₂颗粒间压应力增加,使得基体和Laves相中分别出现了位错和层错/孪晶结构。所有热暴露条件下的Cr-NbCr₂合金的强度均不低于热压态的。在800-1200℃热暴露50h后,Cr-NbCr₂合金仍保持了较高的屈服强度和良好的塑性。但随着热暴露时间的继续延长,此时颗粒的长大成为主导因素,使得Cr-NbCr₂合金的屈服强度和塑性明显下降。     

新型高性能镍基粉末高温合金拉伸变形行为和机制研究

采用SEM和TEM研究了室温(23℃)和中温(650、750、815℃)下第3代镍基粉末高温合金(FGH98)拉伸变形显微组织、行为和机制。结果表明:含有多模尺寸分布γ′相的合金具有优良的拉伸性能,室温拉伸主要变形机制为位错剪切γ′相形成层错,并在γ′相周围形成位错环,阻碍后续位错运动。中温拉伸变形机制为位错剪切γ′相形成层错和形变孪晶,随着变形温度的升高,形变孪晶增多。给出了a/3112不全位错剪切γ′相形成层错和形变孪晶共存的模型,随着应变量的增加,在连续相邻的{111}滑移面上层错堆积变多,促进连续孪晶的形成,协调了γ和γ′相两相之间的变形,有助于释放两相之间的变形应力和提高合金强韧性。     

Al2O3陶瓷/AgCuTi/GH99高温合金的钎焊接头力学性能

采用AgCuTi钎料对Al₂O₃陶瓷与GH99高温合金进行了钎焊连接,研究了工艺参数(连接温度、保温时间)的变化对接头力学性能的影响,并分析了不同参数下接头的断裂位置,结果表明：保温5min时,在不同的连接温度下进行钎焊,随着连接温度的升高,接头的抗剪强度先增后减,在900℃时取得最大值,为127.24MPa,连接温度较低时,主要断裂于Al₂O₃/钎料侧,随着温度的升高,接头TiNi₃反应层增厚,因此还有部分断裂于TiNi₃反应层/钎料界面;在连接温度为900℃时,随着保温时间的延长,接头的抗剪强度逐渐降低,保温时间较短时,主要要断裂于Al₂O₃/钎料界面,保温时间过长,TiNi₃反应层延伸入钎料中部且厚度大大增加,在该反应层中产生微裂纹,造成接头强度大大降低,此时部分断裂于钎料中部及TiNi₃反应层中。     

三元共晶成分Al2O3/YAG/ZrO2粉体及陶瓷的制备与组织性能研究

本文采用醇水共沉淀法制备了三元共晶成分Al₂O₃/YAG/ZrO₂粉体,在600-1350_oC温度范围煅烧后研究其物相转变过程。经1300_oC煅烧后Al₂O₃/YAG/ZrO₂共晶成分粉体的物相由α-Al₂O₃、c-ZrO₂和YAG构成,且具有α-Al₂O₃相包裹c-ZrO₂相的特殊结构。将煅烧粉体在1550_oC下热压烧结,制备具有内晶型结构的共晶成分Al₂O₃/YAG/ZrO₂复相陶瓷,其致密度、室温抗弯强度、断裂韧性和高温(1000_oC)抗弯强度分别为98.8%、420 MPa、3.69 MPa.m_1/2和464 MPa,并对复相陶瓷组织结构的形成机理进行了探讨。     

Si合金化对C15 NbCr2 Laves相稳定性和断裂韧性影响的第一性原理研究

基于第一性原理计算方法,通过对形成焓、结合能、原子自由体积和电子结构的计算,研究了Si合金化对C15 NbCr₂Laves相稳定性和断裂韧性的影响。位点占据能表示Si原子倾向于占据Cr位点。形成焓和结合能计算表明,随着Si含量的增加,Nb₈Cr_16-xSi_x(X= 0~ 5)相的形成能力和稳定性均得到提升且与Si含量保持线性相关性。原子自由体积计算表明,Nb₈Cr_16-xSi_x相的原子自由体积较NbCr₂基体相均得到增加,其中在Si含量为8.33 at%(Nb₈Cr₁₄Si₂)时,原子自由体积取得最大值,断裂韧性达到最优。电子结构计算表明,Si合金化使得DOS曲线右移,费米能级向赝能隙峰谷靠近,稳定了NbCr₂基体相,同时所有的成键峰变得下降和展宽,削弱了Nb-Cr原子的键合强度,使得剪切变形易于进行,从而提高韧性。     

层错能和温度对不同Co含量的镍基高温合金蠕变性能的影响

研究了2种不同Co含量的镍基高温合金分别在650 °C/630 MPa,725 °C/630 MPa和760 °C/630 MPa条件下的蠕变变形组织。通过透射电镜分析了温度和层错能对蠕变变形机制的影响。结果表明,对于所选取的高温合金来说,温度的提升可以有效促使蠕变变形机制由层错转变为孪晶。这表明孪晶的形成更大程度上取决于温度。此外,合金Co含量的提升以及层错能的下降都会使层错和孪晶延伸并穿过γ基体和γ′析出相,该方式提升了材料的蠕变抗力以及蠕变寿命。     

GH3625合金在SO2酸性环境下的高温腐蚀行为

这项工作研究了GH3625合金在900 ℃的SO2酸性环境下的腐蚀行为。通过扫描电子显微镜（SEM）,能量色散谱（EDS）和X射线衍射（XRD）研究了腐蚀后试样的表面形态和腐蚀产物。通过SEM,EDS和电子探针微量分析仪（EPMA）检查横截面形态,以观察样品内部的腐蚀。研究结果表明：GH3625合金在酸性气氛下的腐蚀速率随SO2含量的增加而轻微增加。合金表面形成了一层主要是Cr2O3的致密氧化膜,这层氧化层可以有效阻止SO2扩散到合金基体内部。另外,基体内部的铬能够以CrS的形式与硫元素结合,减缓腐蚀。GH3625合金在高温SO2环境中具有优异的耐腐蚀性。     

Influence of grain size on the oxidation behavior of NbCr2 alloys at 950-1200 °C

The oxidation behavior of mechanically alloyed microcrystalline NbCr₂ intermetallics was investigated at 950-1200 °C in air by SEM in comparison with coarse-grain cast alloys. Results indicate that the mechanically alloyed alloys possess a better oxidation resistance and are less permeable to nitrogen than the cast alloys. At 1200 °C, the mechanically alloyed NbCr₂ alloys show a better resistance to scale spallation than the cast materials. The differences observed above are attributed to the finer grains increasing the relaxation of the oxide scale stress and improving the adhesion of the oxide layer on the matrix.     

纳米Y2O3对高Nb-TiAl合金高温蠕变性能的影响

在不同温度、不同应力条件下对高Nb-TiAl合金进行蠕变测试,结合扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段探究纳米Y₂O₃对Ti-45Al-6Nb-2.5V合金高温蠕变性能的影响。铸态高Nb-TiAl合金组织为α₂/γ层片结构,纳米Y₂O₃的添加可显著细化合金组织并改善合金的高温拉伸性能。蠕变结果分析得出,添加0.15at.%纳米Y₂O₃会显著改善Ti-45Al-6Nb-2.5V合金的抗蠕变性能,在800℃/300MPa条件下,合金稳态蠕变速率由2.389×10^_-7s^_-1降至1.500×10^_-7s^_-1;在850℃/250MPa条件下,合金的蠕变寿命由14.10h延长至61.50h。添加纳米Y₂O₃提高合金蠕变抗力的机制是Y₂O₃与基体具有较高的结合强度,可以有效阻碍位错运动,减弱孔洞萌生的倾向。经分析,两种合金在800℃/300MPa下的蠕变行为主要受位错攀移与孪晶控制,蠕变损伤断裂机理为孔洞萌生与裂纹扩展。     

采用Ag-Cu-In-Ti钎料真空钎焊SiO2f/SiO2复合陶瓷与铌

设计了Ag-(15~26)Cu-(13~20)In-(3.1~6.9)Ti活性钎料,分别在780℃/20 min,780℃/40 min和800℃/10 min三种参数下实现了SiO_2f/SiO₂复合材料与铌的连接,分析了接头微观组织,测试了接头室温抗剪强度.其中800℃/10 min钎焊参数下的接头平均抗剪强度最高,达到21.6 MPa;微观分析结果表明,接头中靠近SiO_2f/SiO₂母材界面处形成了厚度约为2μm的连续扩散反应层,靠近铌的界面钎料与母材也形成了良好的结合.该钎焊参数下接头界面物相依次为:SiO_2f/SiO₂→TiO+TiSi₂→TiO+Cu₃Ti→Ag(s, s)+Ag₃In+Cu(s, s)→Nb.     

Al2O3/TiB2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能

以细雾化铝粉和TiB₂颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB₂和纳米Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB₂和Al₂O₃的综合强化作用,Al₂O₃/TiB₂/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB₂颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al₂O₃颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al₂O₃对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。     

The synergistic ability of Al2O3 nanoparticles to enhance mechanical response of hybrid alloy AZ31/AZ91

AZ31/AZ91 hybrid alloy nanocomposite containing Al₂O₃ nanoparticle reinforcement was fabricated using solidification processing followed by hot extrusion. The nanocomposite exhibited similar grain size to the monolithic hybrid alloy, reasonable Al₂O₃ nanoparticle distribution, non-dominant (0 0 0 2) texture in the longitudinal direction, and 25% higher hardness than the monolithic hybrid alloy. Compared to the monolithic hybrid alloy (in tension), the nanocomposite synergistically exhibited higher 0.2%TYS, UTS, failure strain and work of fracture (WOF) (+12%, +7%, +99% and +108%, respectively). Compared to the monolithic hybrid alloy (in compression), the nanocomposite exhibited higher 0.2%CYS and UCS, and lower failure strain and WOF (+5%, +3%, −7% and −7%, respectively). The beneficial effects of Al₂O₃ nanoparticle addition on the enhancement of tensile and compressive properties of AZ31/AZ91 hybrid alloy are investigated in this paper.