Ti-Ni-Nb钎料钎焊βNb-Ti合金接头的微观组织及力学性能

采用65Ti-25Ni-10Nb (%,质量分数)钎料对体心立方结构的βNb-Ti固溶体合金进行钎焊,研究了钎焊条件对接头微观组织和力学性能的影响规律。研究发现,接头焊缝组织主要由{(Nb,Ti)+TiNi}共晶组织、(Nb,Ti)固溶体相、 TiNi相、 Ti_2Ni相和富Ti相组成。随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长,钎焊过程中钎料和基体中的合金元素发生互扩散,焊缝组织中的{(Nb, Ti)+TiNi}共晶组织和TiNi相逐向Ti_2Ni相转变,并在Ti_2Ni相内部逐渐析出富Ti相。同时,基体中的其他合金元素如Al, V和Cr元素向钎料中扩散。随钎焊温度的升高或保温时间的延长,钎焊接头的剪切强度呈先增加后降低的趋势。这主要是由于Ti_2Ni相具有较高的剪切模量,其含量的增加使钎焊接头的剪切强度增加,但随后Ti_2Ni相内部析出富Ti相使焊缝内应力增加,导致钎焊接头的剪切强度迅速降低。在1150℃钎焊15 min时, 65Ti-25Ni-10Nb/Nb-Ti钎焊接头的室温剪切强度可达到617.7 MPa。     

高Ti-Q550钢中Nb、Ti第二相的析出行为

 采用Thermo-Calc软件、热模拟及扫描电镜研究高Ti-Q550钢中微合金的析出规律。采用Thermo-Calc软件计算不同温度下Nb、Ti的析出规律,钛含量对钢中Nb、Ti析出规律及A3的影响。采用热模拟和扫描电镜研究钢中铌相的析出温度。计算结果表明,钛相的析出温度为1498℃,铌相析出温度为1251℃;随着钢中钛含量的增加,(Nb,Ti)C相析出温度和A3温度升高,但铌在钢中的固溶量降低;当钛的质量分数小于0. 08%时,Ti(N,C)相析出温度随钛含量增加而升高,但当钛的质量分数大于0. 08%时,相析出温度基本不变,钛在钢中的固溶量随钛含量增加而增加。     

加热工艺对Nb-Ti微合金钢奥氏体晶粒长大的影响

 为了解加热制度对Nb Ti微合金钢的奥氏体晶粒长大和析出行为的影响,采用OM、TEM和EDS分析技术,研究了Nb Ti微合金钢在不同加热温度和保温时间的奥氏体晶粒长大行为,以及微合金元素碳氮化物析出行为。结果表明,随加热温度升高,奥氏体晶粒尺寸逐渐长大,当加热温度超过1 200 ℃时奥氏体晶粒尺寸快速长大。随保温时间延长,奥氏体晶粒尺寸逐渐长大,当保温时间超过2.0 h时奥氏体晶粒尺寸快速长大。EDS分析显示Nb Ti钢中的析出物为(Nb,Ti)(C,N)复合相,随着加热温度升高和保温时间延长,析出相体积分数减少,尺寸增大,从而减弱对奥氏体晶粒的细化作用;Nb Ti微合金试验钢合适的加热温度范围为1 150～1 200 ℃,保温时间低于2.0 h。     

低碳Nb-Ti二元微合金钢析出过程的演变

建立规则溶液亚点阵模型计算了不同温度(1073~1523 K)下低碳Nb-Ti二元微合金钢(Nb质量分数为0.023%,Ti质量分数为0.012%)中碳氮化物析出相的平衡摩尔分数、化学驱动力和各组元摩尔分数,对微合金钢中析出粒子演变规律进行研究,并利用透射电镜观察及能谱分析验证这种析出模式.计算结果表明,1523 K下析出粒子化学式组成为(Nb_0.15Ti_0.85)(C_0.16N_0.84),由富Ti的析出物逐渐过渡至Nb-Ti均匀析出,析出粒子演变顺序为(Nb_0.15Ti_0.85)(C_0.16N_0.84)、(Nb_xTi_1-x)(C_yN_1-y)和(Nb_0.5Ti_0.5)(C_0.56N_0.44),与实验结果符合较好.随着温度降低,Ti/Nb质量比逐渐减小,得到的TiC比NbC更难溶.对均匀形核及位错处形核的临界核心尺寸和相对形核速率进行计算,得到最大形核率即可获得最细小第二相尺寸的温度.      

退火温度对Ti-0.3Mo-0.8Ni钛合金板材组织和性能影响

研究了6 mm厚Ti-0.3Mo-0.8Ni钛合金板材不同退火温度对组织和力学性能的影响。结果表明,600～700℃时α相主要发生回复再结晶过程,同时沿晶界形成链状Ti2Ni颗粒,屈服强度、抗拉强度逐渐降低,延伸率先增加后减少,650℃时,延伸率达到最大值22.5%,随着颗粒物的增加显著降低其力学性能;750～850℃时α相由部分再结晶组织转变为完全再结晶组织,β转变组织由条状转变为块状,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率均逐渐降低,850℃时大幅下降至最低值,远低于标准要求;适用于6 mm厚Ti-0.3Mo-0.8Ni钛合金板材退火温度范围是600～650℃。     

Ti_2AlNb基合金高温氧化初期热力学分析

运用相图计算技术,研究Ti-22Al-xNb(x=0～30%,摩尔分数)合金在1 000℃氧化的初始氧化产物,并预测Ti-22Al-27Nb和Ti-22Al-15Nb合金在此温度下氧化初期的各相质量分数及相组成的变化。结果表明:随氧分压增大,基体中的Bcc_B2相向Hcp_A3相转变以溶解增加的O(氧)。合金中元素的氧化顺序为Al,Ti,Nb。Al_2O_3,Halite(TiO)和NbO分别在氧分压为4.72×10~(-32),4.11×10~(-30)和5.53×10~(-25) MPa时出现。随氧分压增大,Ti与Nb的氧化产物均往含氧量更高的方向发展。与Ti-22Al-27Nb相比,Ti-22Al-15Nb合金中NbO和NbO_2的质量分数明显减小,而Al_2O_3的质量分数显著增加。     

Co和Ni对Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响北大核心

采用粉末冶金低压烧结方法制备Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷,结合SEM、EDS和力学性能测试,研究粘结剂Co和Ni总量一定时,Co/(Co+Ni)比对Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷显微组织、力学性能的影响。结果表明:经1 400℃低压烧结1 h后,Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷显微组织由黑色硬质相、灰色包覆相和白色粘结相组成。粘结剂总量固定20%(质量分数),当Co/(Co+Ni)比从0增大到0.6时,金属陶瓷抗弯强度逐渐增大到最大值2 210 MPa,后逐渐降低;硬度达到最大值92.1 HRA后趋于稳定,不再随Co/(Co+Ni)比增大而有明显变化。     

Nb含量对TiAl合金铸态组织的影响

利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等测试方法研究Nb含量对铸造TiAl-xNb(x=1,3,5,7;原子分数,%)合金组织的影响。结果表明:Nb含量为1%时,TiAl-Nb合金铸锭组织主要为单相的γ组织;随Nb含量升高,合金组织主要为α2/γ层片组织;并在层片组织间存在2种偏析,分别是网状β相和γ相,合金的层片晶团平均尺寸逐渐增加,β相的体积分数逐渐升高;当合金中Nb的含量从1%增加到7%,层片晶团平均尺寸由89μm增加至190μm,β相的体积分数从1.9%增至12.9%;随合金中Nb含量增加,β相中Nb含量增加而Cr含量减少,γ相的偏析区域宽度变窄。     

退火工艺对WTi10靶材组织及纯度的影响

在已有WTi10热压靶材制备工艺条件下,通过增加后续退火工艺,改善材料的组织结构,提高材料的纯度.采用基恩士体式显微镜、扫描电子显微镜和辉光放电质谱仪等设备观察和测量材料的显微组织、晶粒尺寸和纯度.结果表明,随着退火温度的升高,富钛β1(W,Ti)相逐渐减少,富钨β(W,Ti)相逐渐增多;当退火温度低于1200℃时,材...     

镍铬轴承合金固溶时效态组织特征与力学性能

研究了00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金固溶态和时效态的组织特征及硬度变化规律。结果表明:随着固溶温度的升高,α-Cr相析出数量呈下降趋势,在1 200℃时α-Cr相尺寸最小,面积分数仅为8.45%;高于1 200℃时,α-Cr相尺寸逐渐增大,数量减少。固溶处理后冷却速度越快,α-Cr相析出数量越少,硬度降低;固溶温度在1 190~1 210℃之间以138℃/s进行冷却,经600℃×6 h时效处理后,硬度超过59.7HRC,合金微观组织主要由球状α-Cr相和均匀片层组织及弥散分布其中的纳米级γ′相组成,硬度较为均匀。1 200℃固溶处理以138℃/s进行冷却,经550℃保温6 h后,00Cr40Ni55Al3Ti合金显微组织为球状α-Cr相、片层组织和非片层组织,非片层组织面积分数约为32.21%,片层组织硬度达703HV,非片层组织硬度为249HV;当时效温度为600和650℃时,时效时间在5~7 h范围内,显微组织为均匀分布的片层组织和球状α-Cr相,硬度为676HV^712HV。00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金在1 190~1 210℃之间进行固溶处理后快速冷却(冷却速度大于138℃/s),经600℃时效处理6 h后,洛氏硬度可达到60HRC以上。     

镍铬轴承合金固溶时效态组织特征与力学性能

研究了00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金固溶态和时效态的组织特征及硬度变化规律。结果表明:随着固溶温度的升高,α-Cr相析出数量呈下降趋势,在1 200℃时α-Cr相尺寸最小,面积分数仅为8.45%;高于1 200℃时,α-Cr相尺寸逐渐增大,数量减少。固溶处理后冷却速度越快,α-Cr相析出数量越少,硬度降低;固溶温度在1 190～1 210℃之间以138℃/s进行冷却,经600℃×6 h时效处理后,硬度超过59.7HRC,合金微观组织主要由球状α-Cr相和均匀片层组织及弥散分布其中的纳米级γ′相组成,硬度较为均匀。1 200℃固溶处理以138℃/s进行冷却,经550℃保温6 h后,00Cr40Ni55Al3Ti合金显微组织为球状α-Cr相、片层组织和非片层组织,非片层组织面积分数约为32.21%,片层组织硬度达703HV,非片层组织硬度为249HV;当时效温度为600和650℃时,时效时间在5～7 h范围内,显微组织为均匀分布的片层组织和球状α-Cr相,硬度为676HV～712HV。00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金在1 190～1 210℃之间进行固溶处理后快速冷却(冷却速度大于138℃/s),经600℃时效处理6 h后,洛氏硬度可达到60HRC以上。     

终轧温度对含铌低Si-Mn系热轧双相钢组织与性能的影响

采用TEM、SEM技术和光学显微分析等方法,研究了终轧温度对Si-Mn系热轧双相钢组织与力学性能的影响。试验结果表明,随着终轧温度降低,铁素体晶粒尺寸减小且大小差异性增加,马氏体体积分数下降,贝氏体体积分数升高。当终轧温度为860℃时,强化相主要为马氏体,抗拉强度较高且屈强比低,第二相主要成分为Nb(C、N)且尺寸较大;当终轧温度为743℃时,强化相主要为贝氏体,屈服强度较高且塑性较好,第二相主要成分为复合碳氮化合物Nb(Ti)CN且尺寸较小。综合分析表明,合理控制终轧温度可使热轧双相钢获得不同比例的强化相和不同成分的第二相,从而控制其力学性能。     

变形Ni_3Al基合金的热处理工艺

研究了固溶处理温度对Ni3Al基合金板材组织和高温拉伸性能的影响。结果表明:随着固溶温度升高到1 280℃,β相含量逐渐降低,γ′+γ两相区的含量逐渐升高,继续升高到1 310℃后,β相含量出现增长,γ′+γ两相区的含量维持一定;由于随着温度的升高,β相沿晶界析出,直到1 280℃时合金晶粒才开始长大,1 280℃以下热处理时合金的晶粒尺寸存在取向性;1 000℃拉伸时,裂纹在β相与γ′相包覆层交界处萌生;γ′+γ两相区含量的增多有利于合金强度的提高,经1 280℃×16min,空冷热处理后合金具有优异的综合力学性能。     

Co-Mo-Cr-Si四元系1000℃相关系的实验研究

通过扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)以及X射线衍射仪(XRD)对平衡合金进行分析,测定Co-Mo-Si三元系富钴角1 000℃的相关系;结合相消失法,实验确定Co-Mo-Cr-Si四元系70%Co(摩尔分数)的1 000℃等温截面。结果表明:在1 000℃时,Co-Mo-Si三元系富钴角存在3个三相区,富钴相均和Co Mo Si相平衡;在Co-Mo-Cr-Si四元系70%Co的等温截面中存在一个成分范围很宽的(Co)+Co_3Mo_2Si两相区,还有一个(Co)+Co_3Mo+Co_7Mo_6+Co_3Mo_2Si四相区。和800℃等温截面相比,(Co)+Co_3Mo_2Si两相区明显增大。Cr在(Co)、αCo_2Si、Co_3Mo、Co_7Mo_6和Co_3Mo_2Si中的最大溶解度(摩尔分数)分别为25.5%,3.8%,1.5%、9.9%和16.7%,Si在(Co)、Co_3Mo和Co_7Mo_6中的最大溶解度(摩尔分数)分别为17.8%,0.3%和2.6%。     

锰结合熔体保温对铝硅合金中富铁相特征的影响

在含1.0%Fe(质量分数)的A356铝合金中加入1.2%Mn(质量分数),经850℃熔化后降至615~680℃保温1 h。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等现代研究手段研究保温温度对富铁相形态特征的影响规律,并探讨富铁相的形成机制。研究结果表明:随着保温温度的降低,合金组织细化效果逐步提升,富铁相分布均匀性增加;富铁相形态随温度降低的演变顺序为:星型+细网状→多边形(4~6)+汉字状→多边形(3~4)+汉字状+细网状→多边形(细小)+汉字状→汉字状;富铁相中的(Mn,Fe)/Si原子分数比值主要取决于富铁相的形态,而富铁相中Mn/Fe原子分数比主要取决于保温温度;统计数据发现,较低温度保温能有效降低富铁相的含量和细化富铁相尺寸,降低幅度分别达到62.6%和42.1%,而其余富铁相则以粗大的、圆整度高的多边形富铁相沉降在炉底。     

再加热温度对含Nb，Ti钢第二相粒子固溶及晶粒长大的影响

 通过热力学计算和萃取复型分析技术,对高Ti含Nb钢中第二相粒子在不同加热温度下的固溶情况和奥氏体晶粒的长大规律进行了研究。结果表明：再加热温度低于1 180 ℃时,钢中Nb、Ti含量随温度升高显著增加。Nb、Ti固溶量分别在1 210 ℃和1 180 ℃以上趋于稳定;再加热温度在800~1 100 ℃时,以尺寸小于30 nm、分布较均匀的小粒子为主,呈球形,奥氏体晶粒尺寸在30 μm以下。再加热温度在1 180~1 210 ℃时,第二相粒子数量减少,尺寸多在100~200 nm之间,形态多为立方形和球形,奥氏体晶粒尺寸略微增加。随着再加热温度的进一步升高,析出粒子数量迅速下降,尺寸多为大于200 nm的方形粒子,此时奥氏体晶粒迅速长大至100 μm以上;析出粒子组成均为Nb、Ti复合的碳氮化物,其Nb/Ti原子比随温度升高而降低;试验钢的晶粒粗化温度为1 210 ℃,确定实际加热温度为1 180~1 210 ℃。     

Ti50Ni16Cu25Nb9阻尼合金的研制

Ti50Ni16Cu25Nb9是在TiNiCu阻尼合金的基础上发展的一种新型阻尼合金。X射线衍射（XRD）和能谱（EDS）分析表明,Nb的加入使B如Ti50Ni16Cu25Nb9合金在凝固过程中发生共晶反应,生成单斜结构的B19′马氏体和fcc结构β-Nb相。晶粒内部为富Ni贫Cu马氏体与β-Nb相的共晶组织,晶间为富Cu贫Ni相,合金中存在明显的微观偏析。高温固溶热处理可以改善合金的微观偏析,但是随着热处理温度的增加,β-Nb软化相有球化趋势,相含量减少,不利于优化合金的阻尼性能。900℃×2h＋WQ热处理可以明显改善合金的微观偏析,并保留适量的条状β-Nb相。     

高强度Ti-Cu-Fe-Si-Nb树枝晶-超细晶复合材料的结构与力学性能

通过合金成分设计和铜模铸造开发出了不含高生物毒性元素Ni且具有高强度和良好室温塑性的Ti_(64)Cu_(25-x)Fe_(10)Si_1Nb_x(x=1,3,5,7;%,原子分数)树枝晶-超细晶结构复合材料,并研究了Nb元素含量对该系合金微观结构和力学性能的影响。研究结果表明, Ti_(64)Cu_(25-x)Fe_(10)Si_1Nb_x(x=1, 3, 5, 7)合金由β-Ti相、亚微米级CuTi_2和CuTi_3相组成。随着Nb元素含量的增加,合金中β-Ti相的体积分数增大,且当Nb含量为5%和7%时,β-Ti相呈枝晶状且分布较均匀。该系合金表现出高压缩断裂强度和硬度,分别为2125～2230 MPa和HV 505～520;压缩塑性应变为3.4%～14.3%,随着Nb含量的提高而增大。因此,通过Nb元素合金化能够有效调控Ti-Cu-Fe-Si-Nb系合金的相组成和力学性能,所开发的Ti-Cu-Fe-Si-Nb合金具有作为手术器械材料在生物医用领域应用的前景。     

热处理工艺对V-Ti-Ni氢分离合金显微组织和硬度的影响

在真空氩弧熔炼炉中制备V60Ti20Ni20合金,采用硬度测试、金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析技术,研究热处理温度和时间对V60Ti20Ni20合金显微组织和硬度的影响。结果表明,铸态V60Ti20Ni20合金由枝晶相V基固溶体以及枝晶间相Ni Ti和Ni Ti2组成。合金铸锭在热处理保温15和18 h时,随着热处理温度升高和保温时间的延长,Ti,Ni原子从枝晶相扩散至枝晶间区域速率增大,扩散量增加,导致V基体晶格畸变度逐渐减小,同时枝晶间Ni Ti2相尺寸逐渐变细小和均匀,合金硬度随之降低。热处理保温时间延长至21 h时,合金随热处理温度升高,Ti,Ni原子回溶到枝晶相,V基体晶格畸变度增大,同时枝晶间Ni Ti2相聚集、分布不均匀,尺寸逐渐增大,因此合金硬度反而随之升高。     

烧结温度对Ti-15Nb-25Zr-2Fe合金组织与力学性能的影响

采用放电等离子烧结技术制备Ti-15Nb-25Zr-2Fe钛合金,研究了烧结温度(800,1 000和1 200℃)对合金致密度、相组成、显微组织及力学性能的影响。结果表明:合金的致密度随烧结温度的升高逐渐升高。800℃烧结的样品主要由β相、α"相、α相和单质Zr组成。1 000℃和1 200℃烧结的样品主要由β相和α"相组成,α"相含量随烧结温度的升高逐渐降低。三种温度烧结的样品中均观察到未固溶的Nb,其含量随烧结温度的升高逐渐降低。随着烧结温度的升高,合金的抗压强度逐渐升高,塑性先升高后降低。