球磨时间和热压温度对粉末冶金Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响

采用粉末冶金法制备了Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金,研究了粉末球磨时间（5、10、20 h）及热压烧结温度（1500、1600 ℃）对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明：热压烧结后的合金由Nb基固溶体NbSS、Ti基固溶体TiSS和硅化物Nb5Si3三相组成。随着球磨时间的延长,Nb5Si3和TiSS的含量增加,而NbSS的含量减少。室温硬度随球磨时间延长和热压烧结温度的升高而提高,20 h/1600 ℃热压烧结合金硬度值最高,HV硬度达到11500 MPa。1500和1600 ℃热压烧结下合金的断裂韧性随着粉末球磨时间的延长均呈下降的趋势,5 h/1500 ℃热压烧结合金断裂韧性值最高,为10.14 MPa·m1/2。     

细晶Nb-16Si难熔合金的制备及其烧结-锻造短流程成形

以高纯Nb和Si粉末为原料,通过机械球磨+真空热压烧结制备了高致密度的Nb-16Si难熔合金.利用SEM和XRD分析了球磨后复合粉末的形貌变化以及热压烧结后材料的显微组织和相组成.机械球磨后粉末颗粒获得细化,Si固溶于Nb形成间隙固溶体,烧结后材料由铌基固溶体(Nb_(ss)),Nb_5Si_3,Nb_3Si及少量高Si含量的铌基固溶体(Nb_(ssI))组成,平均晶粒尺寸约为2μm,呈等轴状.烧结材料呈现典型的穿晶断裂模式及韧性相增韧.测定了材料的Vickers硬度及各相的纳米硬度,利用单边切口直通梁法(SENB)测定其室温断裂韧性.利用烧结-锻造技术成形了Nb-16Si难熔合金推力室模拟件,其微观组织与热压烧结材料相似,力学性能较烧结材料有所降低,与金属间化合物的大小有关.     

热压参数对Laves相TaCr_2合金组织及性能的影响

采用机械合金化+热压工艺路线来制备化学计量比成分的单相Laves相TaCr_2合金。研究了热压烧结温度(1250、1300、1350、1400℃)及保压时间(0.5、1、2、3 h)对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明:热压烧结后的合金由Laves相TaCr_2和微量Ta、Cr三相组成。热压温度对Laves相TaCr_2合金晶粒度和致密度的影响大于保压时间。TaCr_2合金的维氏硬度值随保压时间延长而降低,1400℃×1 h热压合金的维氏硬度最大,达9.75 GPa。1350℃和1400℃热压合金的断裂韧性随热压时间延长而减小。1300~1400℃热压烧结下合金的断裂韧性随着热压温度增加呈下降的趋势,1300℃×3 h热压烧结合金断裂韧性值最高,为4.39 MPa·m~(1/2)。     

定向凝固对Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr合金组织和高低温力学性能的影响

采用光悬浮炉在氩气环境下制备了成分为Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr的定向凝固试棒,研究了凝固工艺对合金相组成、组织形貌和高低温力学性能的影响,并与电弧熔炼态的合金进行了比较。结果表明,定向凝固试样相组成与电弧熔炼态相比没有发生变化,均由Nb基固溶体(Nb solid solution, NbSS)和Nb/Si化合物Nb5Si3组成,定向凝固合金NbSS呈枝晶状,硅化物呈板条状沿着生长方向分布。与电弧熔炼态相比,定向凝固速度为15和10 mm/h的合金在1250 ℃的抗压缩强度从电弧熔炼态的290 MPa分别提高到约442和493 MPa;15 mm/h的定向凝固后,合金的室温断裂韧性从电弧熔炼态的12 MPa·m1/2增加到15 MPa·m1/2。通过光悬浮定向凝固法制备的该合金具有优良的高低温力学性能     

热压时间对Laves相Cr2Nb合金组织与性能的影响

采用机械合金化 热压工艺路线制备化学配比成分的单相Laves相Cr2Nb合金.研究了Cr、Nb元素粉经20h球磨后在1300℃不同时间热压所获得的Laves相Cr2Nb合金的组织性能.结果表明,采用机械合金化 热压工艺可以制备出高致密度的组织细小均匀的Laves相Cr2Nb合金,随着热压时间的延长,合金的致密度、晶粒尺寸和维氏硬度逐渐增大而断裂韧度逐渐减小.1300℃×30min的热压试样的平均晶粒尺寸达到亚微米级,致密度达到98.7%,断裂韧度达到5.07MPa·m1/2,与熔铸法制备的Laves相Cr2Nb相比,室温断裂韧性提高,实现了细晶组织对Laves相Cr2Nb合金的增韧效果.     

MA和软第二相对Cr/Cr2Nb复合材料组织与性能的影响

采用机械合金化(MA) 热压工艺来制备以Cr固溶体为软第二相的Cr/Cr2Nb复合材料.研究了不同配比成分的Cr,Nb元素粉经20 h球磨后,在1250 ℃,0.5 h热压工艺下所获得的Cr/Cr2Nb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含量减小,合金的致密度、强度、塑性应变均增加,而维氏硬度减小,不同配比成分的合金均具有良好的室温断裂韧性.Laves相Cr2Nb含量高达78%的Cr-25Nb合金的组织均匀,Cr固溶体与Laves相间隔分布,晶粒尺寸达到微/纳米级,屈服强度和抗压强度分别高达1949 MPa和2044 MPa,塑性应变达到了7.26%.与熔铸工艺制备的Cr/Cr2Nb复合材料相比,合金的强度及塑性都有明显提高,充分实现了细晶和软第二相综合增韧的效果.     

Nb/Nb5Si3原位复合材料的开发研究

Nb/Nb5Si3原位复合材料极具替代现有镍基超合金作为未来飞行器发动机超高温部件材料的潜力。本研究采用反应热压烧结、反应放电等离子烧结等粉末冶金技术及氩弧熔炼技术制备了多种成分的Nb/Nb5Si3原位复合材料 ,并对其组织形态、高温强度及室温塑性进行了考察。结果表明 :两种粉末法制得的复合材料具有类似的显微组织 ,即Nb固溶体与硅化物两相均呈现等轴状晶粒分布。合金元素Mo、W对烧结组织形貌无明显影响 ,但可改变凝固过程Nb5Si3的析出机制 ,从而优化氩弧熔炼合金的组织形态。粉末合金保持较高高温强度 ,并具有较高室温塑性。熔炼材料的高温强度远高于粉末合金 ,其中Nb 16Si 10Mo 15W合金 16 0 0℃时的压缩屈服强度高达50 0MPa。     

球磨时间对无粘结相超细硬质合金组织及性能的影响

采用传统粉末冶金方法在1 850℃真空烧结条件下制备了无粘结相超细硬质合金,研究了球磨时间对无粘结相超细硬质合金组织及性能的影响。结果表明:球磨时间对无粘结相超细硬质合金组织及性能有显著的影响,延长球磨时间有助于合金的烧结致密化,降低烧结体孔隙度;而延长球磨时间对合金WC平均晶粒度和粒度组成影响不明显;在WC粉末配碳量不足时,烧结后的合金中产生W_2C相,并且W_2C相含量随着球磨时间的延长而逐渐增加;随着球磨时间的延长,合金的硬度(HV_(10))先增加然后趋于稳定,合金的断裂韧性随球磨时间的变化不明显。当球磨时间为84 h时,合金的综合性能最佳,维氏硬度(HV_(10))为2 590 kg/mm~2,断裂韧性为6.7 MPa·m~(1/2)。     

烧结温度对Mo-10Si-8B-0.6%La_2O_3合金组织与性能的影响

采用机械合金化结合热压烧结技术分别在1400、1500、1600和1700℃下制备Mo-10Si-8B-0.6%La_2O_3合金,研究了不同烧结温度对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,合金内金属间化合物Mo_3Si相和Mo_5Si B_2相含量增多,导致合金的韧性降低,强度升高,但Mo_3Si和Mo_5Si B_2相弥散分布于α-Mo基体中同时也能起到细化晶粒尺寸的作用,从而提高合金的力学性能。烧结温度为1400℃时,合金中α-Mo含量最多,金属间化合物含量较少,此时合金的室温抗弯强度最高,达到238 MPa,但高温压缩强度仅为2247 MPa;当烧结温度为1700℃时,合金中的金属间化合物相含量达到最高值,此时合金的高温压缩强度为2485 MPa,室温抗弯强度则低至173 MPa。     

粉末冶金法制备高铌TiAl基合金的表征(英文)

利用机械球磨法制备了名义成分为Ti45Al10Nb(摩尔分数,%)的复合粉末,采用真空热压烧结工艺对粉末进行固结,利用OM、XRD、SEM、EDX对球磨12h的粉末及烧结块体材料进行表征。结果表明,所得Ti/Al/Nb复合粉末的成分均匀,晶粒细小。烧结后所得合金的显微组织由细小等轴晶和均匀分散其中的大的纯Nb颗粒组成。增加10%(摩尔分数)的Nb元素,TiAl基合金的室温强度及塑性有显著提高,屈服强度和断裂强度分别为842MPa和1314MPa,室温压缩率达到12.4%。     

机械合金化对Fe-Cu-Al热压烧结的影响

本文利用XRD、SEM、DSC等手段研究了Fe-Cu-Al粉末体系机械合金化(MA)过程金属粉体的结构变化及储能情况.将机械合金化处理后的粉末进行热压烧结,并对烧结体进行了金相组织、硬度和抗折强度分析.结果表明,Fe-Cu-Al经MA处理能够形成二元及三元固溶体,粉体粒度和晶粒度明显细化,粉体内储存了大量的表面能和界面能.球磨20 h晶粒度达到稳定值20 nm,粉体储能达到最大值385.1 J/g,球磨30 h粉体粒度达到稳定状态.随着球磨时间的延长,粉末烧结体的成分趋于均匀,组织不断细化.粉末烧结体的硬度在球磨初期显著提高,超过10 h后硬度提高缓慢,而烧结体的抗折强度随着球磨时间的延长几乎成线性增长.球磨50 h粉末烧结体的洛氏硬度和抗折强度分别达到108 HRB和351 MPa.     

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。     

高能球磨-热压烧结7075铝合金的组织与力学性能

采用高能球磨-热压烧结法制备了7075铝合金,研究了粉末种类(元素粉和氮气雾化合金粉)、球磨时间(5、10、15、20、25 h)及烧结温度(590、610、630℃)对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明:随球磨时间的延长,合金粉或元素粉的颗粒不断发生片状化、碎化和冷焊,并逐渐细化,最后趋于球化,且颗粒大小趋于稳定。其中当球磨工艺为转速350 r/min、球料比为20∶1、球磨20 h时,元素粉的颗粒尺寸细小且粒度均匀。在相同的高能球磨-热压烧结工艺下,高能球磨元素粉制备的7075铝合金硬度、抗压强度和压缩率较氮气雾化合金粉烧结7075合金分别提高80.7%、50.96%和1.49%。     

球磨工艺对原位合成Al2O3/TiAl复合材料性能的影响

采用不同的球磨时间和球料比,实现了Ti、Al、TiO2和Nb2O5粉末的机械合金化,并以其为原料采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Al2O/TiAl复合材料.利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对球磨后粉末的形貌、大小、相组成以及其烧结后复合材料的组织进行了观察分析.结果 表明:球磨时间和球料比对粉体的形貌、尺寸和均匀度均存在影响,但延长球磨时间有利于粉体的机械合金化,而球料比对合金化程度影响较小.将球料比5∶1,球磨6h后的粉体在1000℃、40 MPa真空环境下烧结10 min,制备了Al2O3/TiAl复合材料,其显微组织主要由γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al3Nb,以及分布在基体晶界处的Al2O3组成,压缩强度为1476 MPa,硬度为490 HV.     

球磨时间对软第二相韧化Cr2Nb基复合材料组织与性能的影响

采用机械合金化 热压工艺制备了含Laves相的Cr2Nb基复合材料,研究了Cr、Nb元素粉经不同球磨时间后在1250℃× 30 min热压工艺下所获得Cr/Cr2Nb复合材料的组织和性能.结果表明,经20 h以上高能球磨的Cr-25Nb粉末在热压后可以制备出含高致密度的Laves相的Cr2Nb基复合材料.高能球磨40 h的Cr-25Nb试样的组织均匀细小,Laves相与软第二相间隔分布.其致密度高达99.2%.接近全致密.维氏硬度为8.93 GPa,抗压强度、屈服强度和塑性应变分别达到2153 MPa、2062 MPa和8.42%.与传统熔铸工艺相比,MA 热压方法制备的Laves相Cr2Nb基复合材料的强度及塑性都有显著提高,充分实现了细晶和软第二相综合增韧的效果.     

粉末冶金Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金组织演变及其力学行为

采用粉末冶金法对不同球磨时间的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金机械合金化粉末塑变行为,热压烧结材料的微观组织结构和力学行为进行了研究。研究结果表明：塑性良好的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V粉末随着球磨时间增加首先变形为大尺寸的片状、后经持续的加工硬化破碎成絮状;热压烧结能够制备微观组织可控晶粒细化的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金,合金由单一的Nbss相构成,Ti、Al、Cr、V元素固溶引起Nb晶格尺寸减小0.0685 ?;随着球磨时间增加合金晶粒明显细化进而显著提高了合金的维氏硬度和室温压缩强度,其变化符合材料硬度和强度的Hall-Petch规律。粉末冶金制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金的各项力学性能明显优于熔铸法制备合金。     

Ti对Laves相TaCr_2显微组织及断裂韧度的影响

通过机械合金化+热压烧结工艺制备了Cr-33.3Ta和Cr-26.6Ta-20Ti合金,研究了Ti对Laves相TaCr_2显微组织及断裂韧度的影响。结果表明,合金元素Ti会占据Laves相TaCr_2中Ta的位置。Cr、Ta和Ti元素混合粉末经球磨25h后仍未能合成金属间化合物,球磨后的混合粉末在1 350℃×1h热压烧结工艺下可获得高致密度合金。Cr-33.3Ta合金中添加20%的Ti会抑制C14结构的Laves相TaCr_2生成。与Cr-33.3Ta合金相比,添加20%的Ti时具有良好的合金化增韧效果,其断裂韧度从2.013 MPa·m~(1/2)提高至4.066 MPa·m~(1/2),维氏硬度也有所提高,为11.59GPa。     

热处理对定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金组织和显微硬度的影响

对定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金分别进行（1500℃,50h）的均匀化处理以及（1500℃,50h＋1100℃,50h）的均匀化＋时效热处理。结果表明：热处理后合金组织更加均匀,大尺寸初生（Nb,X）5Si3（X代表Ti和Hf元素）块逐渐溶解或破碎,并且定向凝固共晶团中的大部分片状铌基固溶体Nbss以及（Nb,X）5Si3变得短、粗;热处理能够有效消除定向凝固态合金中不同区域Nbss内存在的元素偏析,各元素偏析比在热处理后均趋向于1;热处理后,组织的显微硬度增加,最大值达到了HV1404.57,较定向凝固态合金中共晶组织的显微硬度增加了72.8%。     

定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金的组织与室温条件断裂韧性

采用真空自耗电弧熔炼法制备了Nb-Ti-Si基超高温合金的母合金锭,在2050℃的熔体温度下实现了合金的有坩埚整体定向凝固.测定了电弧熔炼态与定向凝固试样的室温条件断裂韧性,采用SEM,EDS等方法分析了凝固速率V分别为10,20和50 μm/s的整体定向凝固组织、单边切口梁弯曲试样的断口形貌及裂纹扩展路径,并讨论了其断裂机理.结果表明:合金的整体定向凝固组织主要由沿着试棒轴向挺直排列的横截面为多边形的初生(Nb,X)5Si3 (X代表Ti,Hf和Cr元素)棒与耦合生长的层片状Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成.整体定向凝固显著提高合金的室温条件断裂韧性KQ,且V=50μm/s时的最高,达16.1 MPa·m1/2,较电弧熔炼态试样的KQ提高了50.5％.定向凝固试样中Nbss与(Nb,X)5Si3沿垂直于受力方向的定向排列以及粗糙的Nbss产生的裂纹桥接和偏转,增大了裂纹扩展阻力,从而提高了合金的室温条件断裂韧性.     

等离子电火花烧结TiAl-Nb复合材料的显微组织与断裂韧性(英文)

将钛铝预合金粉末和铌粉按照摩尔比9:1混合均匀,再采用等离子电火花烧结技术在1250°C、50MPa下烧结5min制备细晶钛铝基复合材料。采用X射线衍射、电子扫描、透射以及电子探针探讨烧结样品中显微组织、相成分的分布及晶粒度。结果表明:合金的显微组织主要由大量的层片γ相、O相、Nbss(Nb固溶相)以及B2相组成;室温烧结样品的断裂韧性高达28.7MPa·m1/2,韧性铌固溶相在裂纹尖端以塑性延伸的方式吸收断裂能,从而提高了合金的断裂韧性;B2相以也会促进裂纹的侨联和分叉。对合金各相的显微硬度也进行了测试。