Zr元素含量对钛基钎料合金固溶强化的影响

利用EET理论分析Zr元素对钛基钎料合金的固溶强化效果,得出锆含量自45%~12%变化时,Ti-Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)钎料合金晶胞内最大共价电子数先保持不变、而后减小再增大.当锆含量为37.5%时,Zr元素对钛基钎料合金的固溶强化作用相对较大,采用此锆含量的钎料合金Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)对Ti₃Al-Nb合金进行同质过渡液相扩散连接.在连接温度低于1000℃条件下,钎料合金的扩散能力主要受保温时间的影响;在较高连接温度下,钎料合金的扩散能力明显提高,可在短时保温条件下形成组织均匀、无析出物的连接界面.     

锆铜与镍基合金扩散钎焊界面微观组织及力学性能

在不锈钢与铜合金的扩散连接工艺研究的基础上,研究了锆铜与镍基高温合金材料的扩散钎焊连接行为,主要研究了焊接接头的微观形貌以及力学性能。结果表明,锆铜和镍基高温合金在焊接温度为880~900℃、焊接时间达到90~120min时,扩散钎焊接头界面结合良好,组织均匀致密,焊接接头的各项力学性能较好,可以实现冶金结合。     

Zr44Ti11Ni10Cu10Be25块体非晶合金与金属铝箔的扩散连接

采用铜模吹铸法制备出Zr44Ti11Ni10Cu10Be25块体非晶合金,并在真空扩散焊设备中与铝箔进行扩散焊接,研究了锆基非晶合金与Al箔进行超塑性扩散焊连接工艺及其连接界面的原子扩散情况。结果表明,元素的扩散情况与试样的变形量有关,但变形量又不完全影响元素的扩散,而是当变形量达到一定值时,温度越高,元素扩散程度越高。当温度达到713K、变形量达到26%时,元素的扩散程度最高。     

Zr-Sn-Nb合金包壳管氢化物应力再取向样品制备

锆合金作为核动力反应堆包覆材料和结构材料,在反应堆运行时处于高温、高压水中,锆合金吸收的氢超过氢在锆中的固溶度时以氢化锆形式析出,会明显降低锆合金的塑性,氢脆的程度不仅取决于氢化物的数量,更取决于氢化物的形貌和取向。锆合金包壳管氢化物分布及应力再取向规律的研究具有重要的工程意义。文章通过建立模型,结合实验,对锆合金在氢氩混合气中渗氢形成的氢化物形貌特征及机理进行研究。结果表明:从进气口开始,沿水平直径方向,气体流速成抛物线递减,导致氢化物分布不均匀。在氩气中保温足够长时间,以低速率降温后,氢在锆合金包壳管中充分扩散,氢化物才能均匀分布。     

锆合金管材中氢化物研究进展

锆合金具有热中子吸收截面率小,在高温高压的条件下具有良好的抗腐蚀性能和高温力学性能的特点,广泛应用于核反应中堆芯材料中的管、棒、板等结构材料。然而在反应堆高温高压的恶劣环境中,锆合金管材会生成氢化物,该物质会对核反应堆的质量和安全产生严重影响。文章从锆合金的氢化物破坏形式、氢化物产生形貌的理论进行综述和探讨,并从锆合金化学成分、锆合金管材设计及生产工艺提出现有锆合金控制措施,提出新一轮核电建设大潮中新型锆合金发展方向。     

在锆合金燃料管中防止氢脆的吸氢剂的使用

在高温水冷却剂或高温有机物冷却剂中,锆及锆合金要吸收一部分溶解到冷却剂中的或在金腐蚀过程中释放出来的氢。由于它具有大的流动性,因此,这种氢易于扩散到金属中去。开始时,它扩散进α相金属区,一旦浓度较高,就会在金属基体中形成氢化物沉淀。众所周知,由于这种吸氢现象,锆和锆合金可能遭到严重的氢脆损害。为了控制这种     

MGH956合金TLP连接机理及接头组织分析

MGH956合金是采用机械合金化方法制造的氧化物弥散强化高温合金，具有高温力学性能好、高温抗氧化和抗腐蚀性能好的综合优势。自行研制了中间层合金KCol进行MGH956合金过渡液相(TLP)扩散连接试验，分析了接头组织、成分和连接工艺的关系，确定了MGH956合金TLP扩散连接机理。同时，对MGH956合金焊接接头中产生的夹渣缺陷进行了深入的分析。结果表明：在连接温度1240℃、保温8h条件下，可以获得焊接缺陷少、完整连续的焊接接头。     

γ-TiAl基合金与异种合金扩散连接研究

主要对采用扩散连接（DB）或超塑扩散连接（SPF／DB）的方法，实现TiAl合金与异种合金（Ti-6Al-4V、40Cr钢和Ni基合金）固态连接的研究进行评述，探讨了连接工艺对连接界面显微组织及其连接件性能的影响。研究结果表明，扩散连接（或超塑扩散连接）能实现TiAl合金与异种合金高质量的连接。而扩散连接过程中，在扩散层产生的脆性相是导致焊件断裂发生在界面处的主要原因。采用中间层可有效避免脆性相的生成，而采用激光表面快凝处理，在拟连接表面获得细晶组织，可在较低温度下实现TiAl合金与异种合金的超塑扩散连接。     

扩散焊连接Zr-Ti-Ni-Cu-Be块体非晶合金

采用超塑性扩散焊方法,对2 mm厚的锆基大块非晶合金Zr44Ti11Ni10Cu10Be25（vit1b）进行了焊接试验,获得了无界面缺陷的焊接接头,并且试样没有晶化。研究了非晶合金的扩散焊接工艺,根据试验结果提出了该合金优化的焊接工艺参数,探讨了非晶合金的扩散连接机理。研究发现,连接过程中,非晶合金发生了结构驰豫;接头质量与试样变形率的关系较为密切,只有当变形率达到一定值时才可以形成焊接接头。     

电镀钯对锆合金吸氢性能的影响

锆具有良好的吸氢性能,被认为是储氘领域的候选材料。但由于其吸氢温度较高且吸氢动力学较慢,目前尚不能进行广泛应用。采用电镀钯的方法对锆进行表面改性,以提高其吸氢性能。结果表明：在经过镀钯且退火处理后的锆合金,在室温下可以实现吸氢,并且有适当的孕育期;与此同时,随着温度的升高,镀钯且退火处理后的锆合金孕育期缩短,吸氢速率变快。通过对微观结构进行分析,发现在氢化后,钯层与锆基板之间形成了过渡区,过渡区中存在PdH_1.33和H_0.62Zr_0.38。由此可见,过渡区中的氢化物对改善锆的吸氢性能起着重要作用。通过对动力学机制进行研究,确定在室温下,镀钯且退火处理后的锆合金吸氢过程符合一维扩散机制;而在250 ℃时,符合二维扩散机制。     

TC4合金相变超塑性扩散连接接头组织与性能研究

在非真空条件下对TC4合金进行了恒温超塑性扩散连接及相变超塑性扩散连接。采用莱卡尔金相显微镜、扫描电镜(SEM)及电子万能试验机分别对接头的显微组织、性能及断裂机理进行了研究分析。结果表明,在非真空条件下,TC4/TC4相变超塑性扩散连接接头焊合区界面处Ti和O形成的氧化膜在高温高压下可被破坏,O元素向基体中扩散,其分布均匀,说明TC4合金在非真空条件下进行相变超塑性扩散连接是可行的。与950℃恒温超塑性扩散连接相比,TC4合金在850℃~950℃相变超塑性扩散连接所获得的接头质量更优,界面处晶粒尺寸较小,剪切强度也较高,达到612 MPa,接头断裂方式为韧性断裂。这说明相变可提高原子扩散速率,改善连接质量,并实现低温扩散。     

累积退火参数与含Nb锆合金耐腐蚀性能关系述评

累积退火参数(A)被广泛用于评价核反应堆用Zr-Sn系合金的耐水侧腐蚀性能。对于累积退火参数在新发展的含Nb锆合金中的应用,迄今未有一致意见,有学者认为传统的累积退火参数不再适用于含Nb锆合金的耐腐蚀性能的评价。本文综述了累积退火参数在常见牌号核用锆合金中的研究概况,并从A值的本质出发,解释了累积退火参数与锆合金微观组织之间的联系及其评价耐腐蚀性能的微观原因。提出合金元素的扩散速率(Fe、Cr扩散很快,Nb扩散极慢)是累积退火参数是否起作用的决定因素。指出累积退火参数可以直接用来评价低Nb锆合金的耐腐蚀性能,即A值越小,第二相粒子越细小弥散,合金的耐腐蚀性能越佳。     

Phase Evolution of Diffusion Bonding Interface between High Nb Containing TiAl Alloy and Ni-Cr-W Superalloy

在1000 ℃-50 MPa-60 min条件下对高Nb-TiAl和Ni-Cr-W高温合金进行了扩散连接,通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对扩散连接界面处显微组织及相组成进行了分析。研究结果表明,未添加中间层时,高Nb-TiAl合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为γ-TiAl、Ni2AlTi、Ni3Ti、(NiCr)ss 相、γ 相。而高Nb-TiAl合金/Ti/Cu/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为Ti3Al、Tiss、Ti2Ni、rich Cu-NiAlTi、α2-Wss、Ni2AlTi、(NiCr)ss 相、γ相。此外,由于Cr和W的扩散速度较慢,Cr和W原子主要偏聚在靠近Ni-Cr-W高温合金的区域。Ti/Cu箔的加入有利于界面处元素的扩散和反应,可以有效避免微裂纹的产生。     

Cf/SiC复合材料与钛合金(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合-扩散连接

采用(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎料作为连接层,在连接温度930℃,保温时间5min的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金.利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验测试接头力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛、锆与C/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面生成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC(ZrC)化合物的混合反应层,连接层的铜、镍与钛合金中的钛发生相互扩散,在连接层与钛合金界面形成Ti-Cu化合物过渡层.对钎焊接头进行900℃,保温60 min扩散处理后,连接层组织达到均一化,母材TC4合金侧过渡层增厚.扩散处理后接头强度为99 MPa,较钎焊接头强度65 MPa提高了52％.     

冷却速率及杂质元素对锆合金β→α转变组织的影响

锆合金β相冷却组织对于发展高性能燃料包壳具有至关重要的作用。本工作从冷却速率和杂质元素两个影响因素出发,对核反应堆用锆合金β → α转变组织的相关研究进行了综述。锆合金的马氏体转变为无扩散的切变过程,不产生表面浮凸,Ms不随冷却速率变化。成分相同时,随着β冷却速率的增加,锆合金微观结构按如下次序变化：Lenticular组织→Parallel-plate魏氏组织→Basketweave魏氏组织→马氏体。相同冷却速率下,当杂质元素参与形成难溶的第二相时,会促进Basketweave组织的形成,而当这些元素提高β转变温度时,则倾向于促进Parallel-plate组织的形成     

Zr基非晶合金与铜的扩散连接研究

利用Gleeble 3500热模拟试验机在添加和未添加扩散连接中间层条件下对Zr41.25Ti13.75Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金与纯铜的扩散连接性进行了研究。实验结果表明,在两种条件下均获得了无裂纹和空洞的良好的连接界面。通过扫描能谱分析和电子探针分析在连接界面处观察到明显的元素扩散,但元素扩散距离较窄。非晶合金中晶化相的出现促进了界面处元素的扩散。     

锆合金表面Cr涂层的循环热冲击行为

为了研究锆合金表面 Cr 涂层的循环热冲击行为,使用自研的热冲击设备模拟循环热冲击环境,针对多弧离子镀技术制备的 Cr 涂层进行不同循环次数的热冲击试验。通过 X 射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别分析热冲击前后的物相变化和硬度变化,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)探究 Cr 涂层的表面破坏行为。循环热冲击过程中,Cr 涂层生成的氧化层有“自愈”效果,可以有效阻挡 O 进入锆合金基体,同时诱发 Cr-Zr 中间层的非均匀扩散。大量 Cr 元素的内部扩散会促使 α-Zr(O)的生成。热冲击生成的裂纹大量分布于外部氧化层、非均匀扩散的中间层以及 α-Zr(O)层。经过 N=24 次循环热冲击后,残余的 Cr 涂层仍然可以有效保护锆合金基体,避免 Zr 与大量 O 反应。通过将锆合金表面 Cr 涂层的循环热冲击行为分为三个阶段,进一步揭示了循环热冲击作用下锆合金 Cr 涂层的组织结构和抗热冲击性能的演变规律。     

TC11钛合金扩散连接接头组织及力学性能研究

研究不同连接温度对TC11合金直接扩散连接接头的显微组织和力学性能的影响,并与原始母材进行了比较。实验结果表明：TC11合金直接扩散连接的最优工艺参数为900 ℃/30 min/60 min,扩散接头界面处无孔洞,接头抗拉强度与原始TC11母材接近且塑性优于原始母材。对原始TC11母材和最优工艺参数下的扩散焊接头在室温下进行高周疲劳性能测试。与原始TC11母材相比,TC11合金直接扩散连接的疲劳性能降低,且所有接头断裂均发生在扩散结合界面处。通过观察疲劳断口结合界面的微观结构特征分析得出,扩散接头界面两侧母材的晶体取向差异使得疲劳裂纹萌生,这是降低接头疲劳性能的主要原因。     

高强钢40CrNiMoA的扩散连接

采用QSn6.5-0.1锡青铜中间层合金对40CrNiMoA高强钢进行了扩散连接工艺研究,通过扫描电镜及能谱等分析方法对形成接头的组织、元素分布、力学性能及断口形貌进行了测试分析;分析结果表明:QSn6.5-0.1作为中间层合金扩散连接40CrNiMoA是可行的,连接强度与中间层合金等强;从断口的形貌可知属于韧性断裂,说明扩散连接形成的接头适用于一些具有一定冲击、震动载荷的零部件的连接。     

镁—钇—锌—锆系铸造合金热强性能的研究

镁-钍系合金以适于300℃高温下长期使用的抗蠕变合金著称。但钍具有放射性,故该合金并不令人满意。 近年来,曾有钇对镁合金热强性能具有良好作用的报导。笔者在分析有关文献,探索镁-钇-锆、镁-钇-锌-锆和镁-钇-钕-锌-锆等系的热强性能后,确定对镁-钇-锌-锆系合金在300℃下的性能进行详细研究。本文主要目的是讨论钇和锌在一较宽范围内,其含量变化对合金性能及其组织结构之间的相互关系。