机械合金化-热压制备Nb/NbCr2复合材料的组织与性能

采用机械合金化与热压工艺制备以Nb固溶体为软第二相的Laves相Nb/NbCr2复合材料。研究不同成分的Nb、Cr元素粉经20 h球磨后在1 250℃,0.5 h热压工艺下所获得的Nb/NbCr2复合材料的组织和性能。结果表明：随着偏离Laves相化学配比的Nb含量的增大,材料的致密度、抗压强度、塑性应变均增加,而维氏硬度减小。Laves相含量为29%的Cr-77.5Nb合金的组织均匀,Nb固溶体与Laves相间隔分布,晶粒尺寸达到亚微米级,屈服强度为2 790 MPa,抗压强度为3 174 MPa,塑性应变达到5.44%,充分实现了细晶和软第二相综合增韧的效果。     

Laves相NbCr2/Nb两相合金的应变补偿物理本构关系研究

Laves相NbCr2/Nb两相合金因其优良的高温力学性能而具有作为新型高温结构材料应用的潜力；流动应力本构关系反映了合金的热变形行为。本文基于Laves相NbCr2/Nb两相合金在1000-1200℃、0.001-0.1s-1条件下的等温恒应变速率压缩实验数据，首次探讨了该合金在考虑变形温度对合金杨氏模量和自扩散系数影响的应变补偿物理本构关系。结果表明，基于蠕变指数n=5的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.974和59.3%，说明该物理本构模型不适于表征该合金的流动应力行为；而基于蠕变指数n为变量的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.984和10.6%，说明该物理本构模型能满意地表征该合金的流动应力行为，且其对流动应力的预测能力优于传统的Arrhenius本构模型。     

Nd2O3对TaCr2合金组织和抗氧化性能的影响

采用机械合金化+热压工艺制备了TaCr_(2-x)Nd_2O_3(x=0,0.125,0.25,0.5,0.75,at%),研究了Nd_2O_3对TaCr_2合金组织及抗氧化性能的影响。结果表明:Nd_2O_3主要存在于Ta固溶体中,对合金的物相和晶型不产生显著影响,合金仍以TaCr_2相为主,并含有少量富Ta相和Cr固溶体。Nd203的添加使得TaCr_2合金1200℃氧化100h的增重减少(仅为纯合金的47.9%);使氧化膜呈不连续的多层分布,且Nd203促进氧化层物相分层。     

快速凝固Nb3Al—Nb固溶体再相合金的组织与性能

用快速凝固粉末冶金法制备完全致密的含Ｔｉ的Ｎｂ３Ａｌ－Ｎｂ固液体两个相合金,和铸锭法相比较,所制合金的组织显著细化,屈服强度显著提高,通过Ｎｂ３Ａｌ与塑性相Ｎｂ固溶体的复合,合金的低温脆性较Ｎｂ３Ａｌ明显减小。     

Laves相NbCr2/Nb两相合金热变形工艺参数优化

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Laves相NbCr₂/Nb两相合金在变形温度为1000～1200℃和应变速率为0.001～0.1 s^-1条件下的热变形行为,基于动态材料模型建立了合金的功率耗散图和加工图,分析了工艺参数对功率耗散效率和失稳参数的影响,并结合微观组织获得了最优工艺参数。结果表明,降低应变速率和提高变形温度,功率耗散效率和失稳参数总体均增大。根据加工图和微观组织确定出的Laves相NbCr₂/Nb两相合金的流动失稳变形工艺参数范围大致为：1000～1100℃、0.004～0.1 s^-1和1100～1200℃、0.016～0.1 s^-1,对应的失稳形式为裂纹形成。适宜的热变形工艺参数范围为：1000～1100℃、0.001～0.002 s^-1和1100～1200℃、0.001～0.01 s^-1,其中最佳变形工艺参数分别为1050℃、0.001 s^-1和1175℃、0.001 s^...     

合金元素Al对Laves相NbCr2显微组织及断裂韧性的影响

采用机械合金化+热压烧结的工艺路线制备Laves相NbCr2合金,研究合金元素Al对其显微组织、力学性能,特别是韧化效果的影响.结果表明:合金元素Al主要占据了Laves相NbCr2金属间化合物中Cr原子的晶格位置.添加合金元素Al的Laves相NbCr2合金较未合金化的NbCr2硬度有所提高;当Al含量达到12at%时,断裂韧性要高于未合金化的NbCr2合金,达到了6.8 Mpa√m,远远高于熔铸合金的断裂韧性(1.2 Mpa√m).     

热暴露对Cr-12Nb合金组织与性能的影响

采用机械合金化+热压工艺制备出成分为Cr-12Nb的Cr/NbCr2合金.对该合金进行800℃保温不同时间的真空热暴露实验,研究了热暴露对合金组织与性能的影响.结果表明,合金在前30h的热暴露过程中析出了细小的Laves相NbCr2,随热暴露时间的延长,Laves相NbCr2不再析出,并发生聚集长大.Cr-12Nb合金的致密度在热暴露过程中稍有增加,而维氏硬度随热暴露时间的延长先升高后下降,但整体均高于热暴露前,维氏硬度在热暴露50h后达到6.1 GPa,较未热暴露提高了3.3％.Cr-12Nb合金的室温压缩屈服强度、抗压强度和塑性应变随热暴露时间的延长先上升后下降,屈服强度和抗压强度整体而言均高于未热暴露时的强度.热暴露50h后合金的屈服强度和抗压强度分别从热暴露前的1843 MPa和1911MPa提高至1884MPa和2372MPa.塑性应变在热暴露10h后达到最大值13.2％,热暴露50h后下降至8.1％,较热暴露前下降了33.6％.     

合金元素对Laves相NbCr2基化合物物理冶金及力学性能的影响

拓扑密排结构的金属间化合物是潜在的高温结构材料,Laves相金属间化合物是其中最大的一类.而Laves相NbCr2基化合物已成为高温结构材料研究中的一个热点.该化合物具有较高的熔点、较低的密度和比较好的抗氧化性.综述了合金元素对Laves相NbCr2基化合物的晶体结构、缺陷、相稳定性等物理冶金特性以及硬度、强度和延性、高温流变性能、断裂韧性等力学性能方面的影响,介绍了微量合金元素所产生的掺杂效应,并就目前研究中的不足以及该研究领域的发展方向提出了一些看法.     

Nb2O5对Al2O3／TiAl复合材料结构与性能的影响

利用Ti-Al-TiO2体系的放热反应,采用热压工艺原位合成了Al2O3/TiAl复合材料.研究了Nb2O5加入量对复合材料结构与力学性能的影响.结果表明,相组成中有γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al2O3和NbAl3相.随Nb2O5加入量的增大,复合材料的密度、相对密度和硬度逐渐增大;抗弯强度和断裂韧度在加入量为6%时达到最大,分别为398.5 Mpa和6.99 Mpa·m1/2,此后随其含量增大而降低.组织分析表明,随Nb2O5加入量的增加,Al2O3粒子团聚度减弱,沿晶界弥散分布,双相γ+α2片层组织不断细化,结构更加均匀.Nb2O5对力学性能的影响主要表现在调节相含量和细化组织.     

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。     

Nd对Mg-2Ca合金组织和性能的影响

以Mg-2Ca-xNd三元合金为主要研究对象,运用金相分析(OM)、扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)及万能拉伸试验机等多种分析和测试手段,系统研究了稀土元素Nd含量对Mg-2Ca-xNd三元合金的显微组织和力学性能的影响.结果表明,随着Nd含量的增加,晶粒变得细小,当Nd含量超过2%时,晶粒又开始变得粗大,并且晶界析出相明显增多,晶内析出大量针状Mg-Nd金属间相.Mg-2Ca-xNd合金的抗拉强度先升高后降低,合金的塑性降低.Mg-2Ca-xNd合金的硬度随着Nd含量的增加而增加.     

Cu和Mg对Al-Cu-Mg-Ag-Mn合金的组织与力学性能的影响

通过铸锭熔炼及形变热处理,制备了不同Mg含量与Cu含量的Al-Cu-Mg-Ag-Mn合金.采用拉伸测试、差热分析（DSC）、扫描电镜（SEM）及透射电镜（TEM）,研究了Cu与Mg的含量对合金的组织与力学性能影响.结果显示,增加Cu与Mg的含量,能提高基体合金的时效硬化与抗拉强度.提高Cu的含量不仅能提高合金的固溶强化作用,而且过量Cu生成的θ（CuAl2）相能起到第二相强化的作用,有助于合金高温耐热性能的提高.185 ℃峰时效时,Al-Cu-Mg-Ag-Mn合金的主要强化相由片状Ω相和少量θ′ 相组成.随着Cu含量的增加,峰时效态合金中的Ω相体积分数增大.增加Mg的含量,能加速合金的时效硬化过程,降低Ω相的尺寸.     

锶、钛对稀土改性压铸AZ91合金组织与性能的影响

研究了微量Sr、Ti对压铸AZ91合金微观组织与性能的影响。结果发现,与AZ91镁合金相比,添加稀土后,合金的强度提升、塑性下降。进一步添加Sr后,合金因组织细化而使塑性提升,但强度及耐腐蚀性降低。进一步添加Ti元素,则抑制了Sr元素的不利影响,并使合金保持良好的塑性。通过多元微合金化的方法使AZ91+RE+Sr+Ti合金达到最佳的综合性能。微观组织随组分添加而发生演变是材料性能变化的主要原因。     

硅钙合金对Mg-6Al-0.5Mn合金显微组织和性能的影响

借助OM、SEM、EDS和XRD分析了合金显微组织和相组成，探讨了硅钙合金对Mg-6Al-0．5Mn（AM60）铸造镁合金显微组织和性能的影响。结果表明，AM60合金中加入适量的硅钙合金直接形成了弥散分布的呈规则多边形状的Mg2Si颗粒；合金的显微组织得到明显改善，半连续网状分布的Mg17Al12相变得细小、弥散，合金的晶粒明显细化。当合金中Si质量分数为1．8％时，合金的晶粒尺寸减小到80μm；强化相的形成和显微组织的改善导致了合金力学性能的提高，抗拉强度提高了13．9％，伸长率提高了28．5％，冲击韧度提高了1倍；研究还发现，不仅CaSi2可以作为初生Mg2Si相的非均质形核核心，而且Al8Mn5也可充当初生Mg2Si相的非均质形核核心。     

热挤压对7055铝合金力学性能及组织的影响

采用挤压铸造成形工艺制备7055高强铝合金,研究了热挤压参数对合金力学性能及微观组织的影响,并与铸态下的力学性能及微观组织进行了对比.结果表明,热挤压态下的7055铝合金的微观组织和力学性能均优于铸态,并且晶粒随着比压的增加趋于细化,抗拉强度随着比压的增加趋于提高.当比压为75 MPa时,在730 ℃温度下进行挤压浇注,经过双级固溶处理和时效后,合金的晶粒明显细化,抗拉强度达到681.4 MPa,伸长率达到7.14%.     

Y对AZ81镁合金组织和力学性能的影响

通过合金制备、微观分析和力学性能测试等方法,研究了稀土元素Y(质量分数为1%～4%)对AZ81镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,适量(1%～2%)Y的加入使AZ81镁合金的组织明显细化,β(Mg17Al12)相减少,同时析出了针状和粒状的化合物Al2Y。经时效处理后,随着Y含量增加,在室温和150℃时,合金的拉伸强度和伸长率基本上呈先升后降的趋势。当Y含量为2%时,合金在室温下的拉伸强度和伸长率达到最大,分别为277MPa和11%;Y含量为1%时,合金在150℃时的高温强度和伸长率达到最大,分别为220MPa和12.4%。Y主要是通过固溶强化、析出强化和细晶强化提高了合金的室温和高温强度,改善了合金的塑性。     

Zr含量对Mg-5Zn-2Al镁合金组织与性能的影响

采用光学显微镜及拉伸试验机等手段,研究了Zr含量对Mg-5Zn-2Al合金铸态和热处理后显微组织及力学性能的影响.结果表明,Zr的加入使Mg-5Zn-2Al镁合金的铸态和热处理后的晶粒得到明显的细化.在铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度与伸长率均呈现先上升后下降的变化趋势.对于铸态合金而言,Zr含量为0.6%时,Mg-5Zn-2Al合金的晶粒最为细小,并且其抗拉强度与伸长率均达到最大值,为215 MPa和12.563%.经热处理后,合金的抗拉强度较铸态得到了显著地提高.当Zr含量为0.6%时,合金的抗拉强度达到最大,为249 MPa.