一种Ni3Al基高温合金冷热疲劳性能研究北大核心

航空发动机叶片在服役时会经历反复升至高温又冷却的过程，这对于叶片材料Ni3Al基高温合金的抗冷热疲劳性能提出了较高的要求。本文对一种Ni3Al基高温合金进行了不同温度区间以及不同热循环次数对于裂纹产生及扩展的影响，并进行了不同周次的冷热循环试验。结果表明：冷热疲劳过程中，该Ni3Al基高温合金裂纹沿着共晶组织扩展，共晶含量的多少直接影响合金的抗冷热疲劳能力。在25℃■1 100℃下的抗冷热疲劳能力优于合金在2 5℃■1 150℃下的抗冷热疲劳能力。在25℃■1 100℃冷热疲劳裂纹长度与热循环次数是近似线性关系，其表达式为a=-1.22+0.233N。     

硅对定向凝固Ni3Al基合金IC6A微观组织和性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)技术研究了硅对定向凝固Ni3Al基合金IC6A微观组织的影响。结果表明在IC6A合金中添加0．10％～0．20％Si(质量分数,下同)会使合金的枝晶间区析出块状的Mo1.24Ni0.76相和Mo6(Ni0.75Si0.25)7相,当硅的添加量达到0．30％时,合金的枝晶间区除了析出这两种相外,还有针状的δ-NiMo相析出。这相的析出不利于合金的高温持久性能,它们的硬度较大,只能通过孪晶的方式变形。硅有利于提高IC6A合金的高温抗氧化性能,而对合金的抗腐蚀性能和瞬时拉伸性能无明显影响。     

Ni-Al系金属间化合物光束堆焊层的成形及析出相特征

采用X射线衍射、SEM、EDXS及显微硬度等方法，研究了光束堆焊Ni，Al混合粉末制备的金属间化合物涂层的成形和微观组织特征．结果表明，堆焊层的成形与堆焊材料的比热容量和熔点有关．采用Al含量(原子分数)高于50％或不超过25％的堆焊材料，均可获得成形良好的光束堆焊层，但Al含量过高将使堆焊金属的致密度降低．当堆焊材料中Al含量为50％-75％时，堆焊层全部由金属间化合物(Al1.1Ni0.9，Al3Ni2和Al3Ni)组成；当采用富Ni堆焊材料(不超过25％Al)时，堆焊层中将析出较多的γ-Ni固溶体，得到由γ-Ni和Ni3Al金属间化合物组成的显微组织；而采用富Al堆焊材料(80％Al)将导致堆焊层中析出大量Q—Al，其显微组织为在α—Al (α—Al Al3Ni)亚共晶基底上分布有Al3Ni2金属间化合物相．     

铝含量对定向凝固Ni3Al基合金显微组织和持久性能的影响

研究了铝含量对定向凝固Ni3Al基合金铸态和热处理态显微组织的影响，用定向凝固技术制取合金。测试了合金的高温持久性能，利用SEM，EDS，XRD等考察了持久断裂试样的微观形貌。结果表明，铝含量在6．5％～9．5％(质量分数，下同)范围内，合金的铸态组织由γ′，γ和MC碳化物组成，9．5％Al的合金形成大量的γ′初晶和少量β—NiAl相；1300℃，4h固溶热处理使次生γ′全部固溶，共晶γ′固溶很少，直到合金初熔γ′初晶和β—NiAl相仍不能固溶，严重损伤合金的高温强度；在1100℃，70MPa条件下持久时间高于10h时，合金即出现明显的筏排组织，持久裂纹主要沿柱晶横向段和枝晶间萌生扩展。7．5％～8．5％的铝含量是添加了W，Mo，Ta，Ti等合金元素的定向凝固Ni3Al基合金的适宜范围。     

铜表面Ni2Al3涂层高温抗氧化性能与组织转变研究

以铜为基体,采用电镀镍和浆料包渗铝法制备出Ni2Al3渗层.研究了900℃下空气中不同氧化时间,Ni2Al3渗层的高温抗氧化性能与组织转变行为.结果表明:经电镀Ni及随后800℃×12h浆料包渗铝,可在铜表面获得厚度为250μm、物相单一的致密Ni2Al3渗层.900℃氧化实验过程中,氧化时间在100h内,渗层表面X射线衍射分析中,没有Al2O3相衍射峰产生,Ni/Ni2Al3界面的Ni2Al3,相首先转变为NiAl相,并且NiAl相随时间延长而增厚;超过150h后,在渗层中Al2O3相出现衍射峰,同时Ni2 Al3相全部转变成NiAl相.在高温氧化过程中渗层无明显剥落现象,到250h时渗层仍具有良好的抗高温氧化性能,渗层表面由NiAl相和Al2O3相组成.     

Ni3Al基合金复杂薄壁件精铸过程数值模拟

Ni3Al基合金复杂薄壁件的精铸成形很困难,容易出现浇不足和热裂等缺陷.文中运用Procast铸造模拟工程软件对薄壁件铸造过程的流场、温度场及应力场等进行模拟,对Ni3Al基合金大尺寸薄壁精铸件的精密铸造工艺进行了优化,采用Ni3Al基合金复杂薄壁件的高模温铸造,从而实现了薄壁件的顺利充型,并提高了薄壁件的质量.     

添加WC改善Ni3Al的焊接性能

Ni3Al金属间化合物是一种潜在的高温结构材料的耐磨材料，由于含有较多易氧化元素，它的焊接性能一直未得到有效的解决。本文研究了WC／Ni3Al复合材料焊条中的WC含量对焊接性能的影响。当焊条中不含WC时，Al大量被氧化，形成球形氧物夹杂，焊接表面沿夹杂／基体界面出现细微裂纹。当焊条中含质量分数5％WC时，WC溶解，析出W2C，部分Al被氧化，基体转化成Ni3(AlTi)C，形成碳化物包裹氧化物／金属间化合物的复合材料。当焊条中的WC含量升高达到30％时，由于溶解C的保护作用，焊层中的Al不被氧化，可获得无裂纹的焊接面，形成碳化物／金属间化合物复合材料。     

反应等离子喷涂Ni3Al涂层的组织与性能

为了满足高温热防护的需求,采用等离子喷涂技术制备Ni3Al复合涂层,并详细研究了涂层的组织结构、结合强度、热震性能及高温抗氧化性能。结果表明,由于Ni、Al粉体之间接触充分,喷涂过程中,完全反应生成了Ni3Al中间相,并放出大量的热,涂层与基体呈微冶金结合,结合强度较普通镍包铝涂层高30%~40%,并具有良好的抗热震性和高温抗氧化性能     

Y_2O_3改性细晶Ni_3Al合金涂层在900℃下的循环氧化性能

将Ni-Al和Ni-Al/Y2O3复合镀层分别在800°C下扩散3h制备纯Ni3Al和Y2O3改性的Ni3Al合金涂层,对其显微组织和氧化性能进行对比研究。SEM/EDAX和TEM分析表明,涂层中Y2O3的加入抑制了合金化过程中基体晶粒的长大。在900°C下循环氧化100h的结果表明,Y2O3的加入明显提高了Ni3Al合金涂层的抗循环氧化性能。对Y2O3影响Ni3Al涂层的结构和氧化性能的机理进行了分析。     

Cr和Zr对长程有序金属间化合物Ni3Al基合金抗氧化性的影响

金属间化合物Ni_3Al在其熔点(1390℃)以下具长程有序结构,屈服强度随温度升高而增大,很有可能成为新型的高温结构材料。 1979年发现Ni_3Al中加入微量硼可使室温塑性显著提高。近年证实加Zr可进一步改善室温和高温强度,加Cr能减轻或消除动态脆性。高温材料除了需要良好的力学性能外,必须具有优异的抗高温氧化性能。但关于Cr和/或Zr对抗氧化性能的影响,尚未见系统报导。本工作研究Zr和Cr对Ni_3Al合金850～1150℃氧化增重的影响,探讨Ni_3Al合金氧化过程中Cr和Zr的作用。     

贝氏体与马氏体相变及应用的研究

系统总结了清华大学相变及复相新材料研究组近年来在贝氏体相变领域关键性的最新研究成果，包括三维巨型及纳米台阶存在的客观性和普遍性，台阶阶面的可动性，贝氏体条的内部超精细结构，贝氏体浮突的特征及本质，贝氏体碳化物的来源及形成模型，马氏体浮突的扫描隧道显镜及原子力显微镜研究。     

贝氏体和马氏体相变及应用的研究

系统总结了清华大学相变及复相新材料研究组近年来在贝氏体相变领域关键性的最新研究成果，包括三维巨型及纳米台阶存在的客观性和普遍性、台阶阶面的可动性、贝氏体片条的内部超精细结构、贝氏体浮突的特征及本质、贝氏体碳化物的来源及形成模型、马氏体浮突的扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）及原子力显微镜（ＡＦＭ）研究；进一步论述贝氏体相变的激发形核－台阶长大（ＳＮＬＧ）机制，并用ＳＮＬＧ机制解释了贝氏体的多层次复杂亚结构；同时，还论述了空冷贝氏体／马氏体复相钢的工业应用。     

铝与钢异种金属焊接的研究与发展概况

分析了铝与钢的焊接性,综述了国内外铝与钢异种金属焊接的研究与发展状况,重点介绍了目前应用于铝与钢连接的焊接方法,并对各种焊接方法的优缺点作了分析比较.     

TiAl的脆断行为及其组织和氢化物产生的影响

研究了TiAl金属间化合物的组织结构和氢化物含量对屈服强度σ_(ys),解理断裂强度σ_F以及断裂韧性K_(Ic)的影响.结果表明,对单相γ,随等轴晶粒尺寸降低,σ_(ys)和σ_F略有升高,如出现层状结构(α+γ2两相),则σ_(ys),σ_F和K_(Ic)明显上升,氢化物使σ_(ys)上升但使K_(Ic)下降,层状结构的氢脆敏感性要比等轴γ的小. 合金中解理裂纹形核的阻力随着裂纹的扩展而不断增大,呈现稳态扩展,跟踪裂纹的形核和扩展,发现当裂尖塑性区及其变形量发展到临界值后,解理裂纹在塑性区中沿滑移带形核。     

粘涂与电刷镀复合技术的开发与应用

介绍了将粘涂和电刷镀两种不同的表面修复技术合二为一的新型表面修复技术。     

某油气厂污水系统腐蚀及结垢原因分析与防护

利用一家滨海油气处理厂停产检修的时机检测了污水处理系统管道的腐蚀及结垢情况,结果表明腐蚀速率最高可达2.2 mm/a,结垢速率达12～14mm/a.本文还对腐蚀及结垢的原因进行了初步分析,并提出了防护意见.     

氢及形变对Fe-Cr-Ni-Mn-N系不锈钢组织和性能的影响

用金相显微镜、X射线衍射仪、透射电镜、磁强计等技术结合拉伸试验,研究了气相充氢与拉伸形变对三种奥氏体稳定性不同的Fe-Cr-Ni-Mn-N不锈钢马氏体转变和力学性能的影响,取得了一些定量的数据.结果表明,拉伸形变促进ε和α’马氏体在奥氏体不稳定的钢中的生成,而氢的存在能促进ε马氏体转变但抑制α’的产生.奥氏体不稳定的Fe-Cr-Ni-Mn-N钢比奥氏体稳定的同类钢抗氢脆能力差得多,这与ε马氏体的出现有关.     

20钢渗硼过程中硼化物形核和生长的TEM观察及室温形变的影响SCIEI

本文采用单向减薄制样法在透射电镜下直接观察了20钢渗硼初期硼化物的形核和生长特性及室温形变的影响。X射线及电子探针分析结果表明:渗硼初期试样表层仅有Fe_2B形成;表层硼原子浓度与形变量之间具有单调增长的关系;偏聚于位错胞壁之中的硼原子阻碍了形变组织的恢复和再结晶,加速了硼化物的形核和长大。     

AZ91 Mg—Al合金中β—（Mg17Al12）析出相的形态及其晶体学特征

应用透射电镜研究了时效AZ91 Mg-Al合金连续析出相的显微组织形态及晶体学特征。发现四种不同形态和晶体学特征的β-（Mg17Al12)析出相,共中占绝大多数的是板条状板出相,沿基面（0001）α析出的板条析出相与基体保持Burgers位向关系,生长方向为[7,2,-/9,0];其晶体学特征与由不变线应变原理预测的完全一致,第二类析出相是其轴线与其面垂直的六棱柱体,六个棱柱面都是{1100}α{110}β与基体保持对称性好的Crawley位向关系,另有少量短棒状同相与基体保持Porter位向关系,实验中还观察到一种未见报道过的位向关系。讲座了形态不同形态和晶体学特征的机制。     

TEM OBSERVATION OF NUCLEATION AND GROWTH OF BORIDE DURING BORONIZATION OF STEEL 20 AND INFLUENCE OF PRIOR DEFORMATION

The TEM observation on the single-side thinned specimens was made of the nucleation andgrowth of boride during boronization for steel 20 and the influence of prior room temperaturedeformation.The results of X-ray diffraction and electron probe microstructure analysis showthat only Fe_2B formed in the surface layer of specimens at the beginning of boronization;theatomic concentration of B in the surface layer increased with the increase of deformationmonotonously;and the segregation of B atoms in the dislocation cells hindered the recoveryand recrystallization of the deformed structure of the matrix and accelerated the nucleationand growth of boride in the surface layer.