ODS镍基超合金的研究进展

γ'和Y2O3强化的镍基超合金高于1000℃仍有优异的蠕变性能,可用作涡轮喷气发动机中的叶片.本文介绍了氧化物弥散强化(ODS)镍基超合金的制备和三阶段热处理获得柱状晶粒,重点分析了其独特的二次再结晶行为,同时阐述了预退火、区域退火速率以及γ'和Y2O3的含量对二次再结晶的影响.讨论了γ'溶解诱发二次再结晶、弥散相粗化诱发二次再结晶和晶界形核三种理论,解释了二次再结晶温度高和活化能高的原因.最后讨论了细晶粒态和粗晶粒态在不同应变速率和不同取向上性能的差异.     

球磨参数对ODS奥氏体不锈钢机械合金化效果的影响

为了研究球磨参数对ODS奥氏体不锈钢机械合金化效果的影响,以Fe、Cr、Ni、W、Ti纯金属元素粉末和纳米Y2O3为原料进行混合(配比为Fe-18Cr-8Ni-2W-1Ti-0.35Y2O3,质量分数),通过高能球磨的方式实现混合粉末的机械合金化.研究球磨时间、转速的变化对粉末粒度、成分均匀度和固溶程度的影响.结果表明,在真空环境下,球料比为10∶1、转速为380r/min、球磨时间60h时,粉末达到了很好的机械合金化效果,成分分布均匀;当球磨时间延长到100h时,粉末颗粒达到最细,继续球磨,粉末将出现明显的团聚.对最优机械合金化工艺参数获得的粉末进行热压致密化研究表明,随着温度的升高,试样的密度随之升高,维氏硬度随之降低.     

球磨时间和退火温度对氧化物弥散强化合金粉末结构的影响

为了研究铁基氧化物弥散强化(ODS)合金粉末中氧化物的结构演变过程与规律，采用行星式球磨机制备了高Y₂O₃含量的粉末，并在400～1 200℃范围内退火1 h,利用XRD、SEM和TEM研究了球磨和退火后粉末的结构变化。结果表明，球磨前期粉末尺寸较大，内部缺陷较多，球磨至48 h时，粉末粒径主要分布在5μm以下，Fe晶粒细化至约20 nm, Y₂O₃与基体均匀分布，且在球磨过程中出现了少量的Y₂Ti₂O₇相。针对不同退火温度的研究结果显示，退火温度在600℃时开始析出YTiO₃相，在1 000℃时开始析出Y₂Ti₂O₇相，随着退火温度升高，氧化物逐渐扩散至粉末表层，退火温度超过1 000℃时粉末内部Y-Ti-O相比例减少较为明显。ODS粉末的微观结构分析及相关结论可为制备高性能核反应堆结构材料提供一定的借鉴与参考。     

氧化物弥散相的分布对ODS基合金高温持久性能的影响

通过光学金相、透射电镜及电子探针等方法研究了氧化钇弥散相的分布对ＭＧＨ－７５４合金高温持久性能的影响。结果表明，由于ＭＡ工艺不完善，使合金中存在氧化钇弥散相的不均匀分布，导致细晶的产生并促进沿晶孔洞的生核及长大。通过改进ＭＡ工艺可有效地改善合金中弥散相的分布，提高合金高温持久性能。     

球磨转速对含钆ODS钢中M23C6析出的影响研究

以“结构/屏蔽一体化”为研发目标的含钆ODS合金具有较优的中子屏蔽性能与高温力学性能，可作为小型模块化铅冷快堆中子屏蔽材料的研发方向之一。在机械合金化-放电等离子体烧结工艺制备含钆ODS-316L钢的研究中发现，球磨转速影响材料的析出相种类，如在220 r/min低球磨转速下，ODS-316L钢中仅存在纳米尺寸的Gd-Si-O析出相，而在300 r/min高球磨转速下，除纳米尺寸的Gd-Si-O析出相外，材料内还分布着大量百纳米尺寸的片层堆叠状M₂₃C₆型碳化物，且M₂₃C₆内同样存在纳米含钆氧化物颗粒。高球磨转速使球磨粉内元素的偏析与内应力的累积促进了M₂₃C₆的形核，随后的粉末烧结温度则为M₂₃C₆的生长提供了驱动力。此研究可为粉末冶金含钆ODS-316L钢的微观组织调控奠定一定的实验与理论基础。     

氧化物弥散相的分布对ODS镍基合金高温持久性能的影响

通过光学金相、透射电镜及电子探针等方法研究了氧化钇弥散相的分布对ＭＧＨ－７５４合金高温持久性能的影响。结果表明，由于ＭＡ（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＡｌｌｏｙｉｎｇ）工艺不完善，使合金中存在氧化钇弥散相的不均匀分布，导致细晶的产生并促进沿晶孔洞的生核及长大。通过改进ＭＡ工艺可有效地改善合金中弥散相的分布，提高合金高温持久性能。     

球磨时间对机械合金化Al—8Ti合金组织的影响

采用机械合金化方法制备Ａｌ－Ｔｉ合金时，球磨时间粉体的粒度、结构和相组成，从而影响合金成型后的组织结构与性能。经过足够长时间球磨后，Ａｌ、Ｔｉ混合粉转变为单一Ａｌ（Ｔｉ）过饱和固溶体，且颗粒细小均匀；成型后可获得Ａｌ基体上弥散分布细小Ａｌ３Ｔｉ颗粒的Ａｌ－Ｔｉ合金。     

机械合金化氧化物弥散强化合金再结晶过程的研究

机械合金化氧化物弥散强化合金的极高再结晶温度无法用γ析出物熔解、弥散粒子粗化、或常规晶粒长在理论合理解释。这类合金再结晶前晶粒极其细小，在微米以下量级。分析表明，在这种情况下，超细晶粒的晶界交结线在强列钉轧作用，阻止再结晶成核启动。本工作基于这种考虑，建立模型，较完善地解释了机械合金化氧化物弥散强化合金的奇异再结晶现象。     

球磨时间对FeSi合金吸波性能的影响

采用湿法球磨对FeSi合金粉末进行片状化改性,利用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、矢量网络分析仪对改性前后的FeSi粉末进行测试分析,研究不同球磨时间对FeSi粉末的形貌、粒径、电磁参数、吸波性能的影响。结果表明,随着球磨时间的延长,FeSi粉末的粒径逐渐减小,且扁平化程度增加。模拟反射率结果表明,当球磨时间为8h时,材料在测试频段内吸收值低于-15dB的频宽为2.8GHz,且在10.5GHz处达到最低吸收峰值-28.3dB。     

微量元素对镍基高温合金微观组织与力学性能的影响

在高温环境中镍基高温合金具有良好的高温强度、抗氧化性能、抗腐蚀性能和抗疲劳性能,被广泛应用于航空航天等领域。镍基高温合金优异的综合性能与其微观组织紧密相关。综述了微量元素B, C, Y, Ce, Hf, Re, Ru, P对镍基高温合金微观组织及其力学性能的影响。针对不同的镍基高温合金,对微量元素的不同作用进行讨论分析。镍基高温合金微观组织及其力学性能与微量元素的含量及其分布有关。添加于镍基高温合金中的微量元素分布在合金基体或者其析出相中,通过偏聚于晶界处或者元素偏析等方式,改变合金的微观组织,从而影响其力学性能。     

球磨时间对MA-SPS法制备FeCoCrAlNiB高熵合金微观结构、硬度和断裂韧性的影响

采用机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备FeCoCrAlNiB高熵合金。研究球磨时间(1、5、10、20、30和40 h)对合金相成分、微观结构、硬度和断裂韧性的影响。结果表明：高能球磨过程中各金属元素的合金化顺序为Al→Co→Ni→Fe→Cr;混合粉末球磨20 h后基本形成了单一的BCC固溶体相,其颗粒尺寸约为20μm。对不同球磨时间的混合粉末进行SPS烧结,获得的FeCoCrAlNiB高熵合金主要由无序BCC+B2(Al-Ni)固溶体相和硼化物相(Fe₂B等)组成。随着球磨时间的延长,合金中硼化物相含量先减少后增加并主要以网状形式分布,BCC相含量则与之相反;合金硬度随球磨时间的延长逐渐提高,主要是因为合金元素间固溶程度越来越高,硼化物相逐渐增多;但硼化物形成的网状结构会破坏基体的连续性,导致合金断裂韧性逐渐降低。当球磨时间为20 h时,获得的FeCoCrAlNiB高熵合金的维氏硬度(HV)为(10.9±0.2) GPa,断裂韧性(K_IC)为(4.4±0.2) MPa·m^1/2,表现出最优的综...     

高能球磨时间和退火温度对制备TiNi合金粉的影响

为获得高能球磨时间和退火温度对TiNi机械合金粉特性的影响机制,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、差示扫描量热法(DSC)等分析方法对TiNi合金粉进行了研究。结果表明,机械合金的相成分随着在氩气保护气氛中的球磨时间和退火温度的不同而发生变化。球磨22h的产物是非晶态TiNi合金、Ti的固溶体、Ni的固溶体,球磨27h的产物是非晶态TiNi合金粉和Ni固溶体相,球磨30h发生了明显的固相反应,生成了TiNi、Ni3Ti、Ti3Ni4等物相;在650℃/5h和1000℃/5h下的退火产物都是Ni3Ti、Ti2Ni、TiNi2、TiNi和TiC,但在上述2个退火温度下TiNi并不是主要物相,其中在650℃退火时TiNi的含量明显更低。     

Structural studies on Ti–Cu alloy obtained by high-energy ball milling

ABSTRACT

Ti₅₀Cu₅₀ (at.-%) alloy has been produced from elemental Ti and Cu powders by high-energy ball milling in a planetary ball mill. Structural evolution of the alloy during milling and after subsequent heat treatment have been studied. It has been stated that high-energy ball milling of the investigated powder produces two nanocrystalline solid solutions: Cu(Ti) and Ti(Cu), both characterised by the fcc (Fm-3 m) structure. The transition of Ti structure from hcp (P63/mmc) to fcc (Fm-3 m) is observed during milling. Heat treatment of the milled powder leads to recrystallisation of Cu(Ti) and Ti(Cu) solid solutions.

This paper is part of a Thematic Issue on The Crystallographic Aspects of Metallic Alloys.     

Effects of Zr and B on the structure and tensile properties of Al–20%Mg alloy

In current research, the effects of different Zr and B contents on the structure and tensile properties of Al–20%Mg alloy have been investigated by using Al–15Zr and Al–8B master alloys. Optical and scanning electron microscopy (SEM) were utilized to study the microstructures and fracture surfaces. Microstructural analysis of the cast alloy showed dendrites of primary α-phase within the eutectic matrix which consists of β-Al₃Mg₂ intermetallic and α-solid solution. After tensile testing, the optimum amounts for both Zr and B were found to be 0.5 wt.%. Ultimate tensile strength (UTS) value of the unrefined alloy increased from 168 MPa to 243 MPa and 236 MPa by adding 0.5% Zr and 0.5%B, respectively. The main mechanism for UTS enhancement was found to be due to the refinement of grains and also altering large dendrites of Al(α)-phase to finer structure. The study of fracture faces revealed that B/Zr addition changes the mode of fracture from brittle to rather ductile.     

机械球磨与包套挤压制备Al-Pb合金

采用机械球磨(MM)制备了Al-20(Wt.%)Pb复合粉,通过X射线衍射和电子探针分析了Al20Pb复合粉及其层片状组织.为得出最佳球磨工艺参数,对复合粉进行了压制和烧结实验.结果表明:球磨6 h得到的Al-20Pb复合粉具有均匀细小的层片结构,既保持较好的塑性,易于致密,又能在烧结后得到均匀细小的显微组织.     

磁场下球磨处理各向异性纳米级Sm2Co17磁粉的制备与分析

2∶17型SmCo稀土永磁合金以良好的温度特性和较高的磁性能已成为不可或缺的高温永磁器件,通过球磨工艺,利用有机试剂庚烷和油酸对2∶17型Sm(CobalFe0.07Cu0.088Zr0.025)7.5磁粉表面包覆预处理,并在磁场强度为1.5T的外磁场下,对该磁粉进行细磨0.5～20h,制备得到厚度为20～100nm、具有各向异性能的纳米级磁片,其对应的磁性能(BH)m为127.36kJ/m3。     

机械合金化制备Cu—Nb纳米弥散强化铜合金的研究

介绍了机械合金化制备Cu-Nb纳米弥散强化铜合金的研究情况，重点论述了机械合金化的制备原理、过程参数和后续处理工艺对合金综合性能的影响，并简单介绍了材料的应用前景。     

球磨时间对热压烧结制备TiC-CoCrFeNi复合材料微观组织及力学性能的影响

采用机械合金化-热压烧结法,制备TiC-CoCrFeNi复合材料,研究球磨时间对材料微观组织及力学性能的影响。结果表明:Co,Cr,Fe和Ni粉体在球磨10h后形成fcc结构的单相固溶体。经1200℃/1h热压烧结后,烧结体中生成TiC和Cr7C3结构的碳化物,并弥散分布于CoCrFeNi固溶体中。球磨时间显著改变了烧结体中碳化物的数量和尺寸,进而影响材料的力学性能。在球磨10h时,烧结体中纳米级TiC相急剧增多,此时复合材料的硬度(671HV)和屈服强度(1440MPa)达到最大值。