Mn含量对铸造高铌TiAl合金组织和性能的影响

选择两种Mn含量不同的高铌TiAl合金Ti46Al8Nb2Mn0.2B和Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B,通过热等静压(HIP)及后续热处理,结合组织和力学性能的分析,研究了Mn含量对高铌TiAl合金的组织和性能的影响.XRD和SEM背散射电子实验结果表明:Mn含量较高的Ti46Al8Nb2Mn0.2B合金,经热等静压及循环热处理,得到的双态组织较粗大,并且有少量脆性β相存在;Mn含量较低的Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金,经热等静压后直接在双相区长时间保温处理,得到了细小的双态组织,并且完全消除了β相.室温拉伸实验表明,Mn含量的降低提高了Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金的力学性能,其延伸率、屈服强度和断裂强度分别达到2.4%、548MPa和660MPa.断口形貌分析表明,室温下两种合金都属于解理断裂.     

TA1/Q235钢复合板累积叠轧焊界面特性

对TA1/Q235钢复合板累积叠轧焊进行了研究.研究结果表明:采用累积叠轧焊方法能够制备出结合性能较好的钛/碳钢复合板,其结合强度随着累积变形量与首道次变形量的增加而提高,叠轧过程中经磨床打磨与喷丸处理获得洁净、新鲜并具有一定加工硬化程度的结合界面,会促进复合板结合强度的提高.800℃以下热轧后,Q235钢的组织呈明显的条带状;而850℃以上热轧后,Q235钢条带状变形组织逐渐转化为等轴状,界面附近的Q235钢脱碳,出现明显的排列整齐且粗大的铁素体晶粒带.钛侧的组织主要有等轴α组织和魏氏α组织.综合考虑轧制温度对钛与Q235钢组织与界面结合性能的影响,累积叠轧温度应控制在800~850℃之间.     

45钢/25Cr5MoA/Q235钢固-固复合轴界面特性

采用热挤压方法制成45钢/25Cr5 MoA/Q235钢三层结构的复合轴,研究了结合界面的组织、Cr元素扩散和结合性能.结果表明:采用热装方式制成的25Cr5 MoA/Q235钢固-固复合坯料,在界面形成一定厚度的氧化皮,即使经过挤压和热处理后,也无法彻底消除结合界面氧化皮对结合性能的影响;采用间隙配合的25Cr5 MoA/45钢固-固复合界面,由于在挤压前经过良好的表面处理,挤压后的界面几乎没有氧化物存在,形成了较为完整的过渡区,经过高温保温过程,在结合界面会形成Cr的碳化物,对Cr和C的扩散起到阻碍作用;经过挤压后,25Cr5 MoA/Q235钢、25Cr5 MoA/45钢结合界面的结合强度均比较低.与复合板相比,复合轴结构上所具有的特点,使其即使初期结合强度较低,也不易产生剥离;经过后续热处理,通过元素的扩散过程,可以提高复合轴的结合强度.     

热处理对镍基合金涂层与基体结合界面的影响

通过热浸镀法在普碳钢表面成功制备镍基合金涂层.为了提高镍基合金涂层与钢基体之间的结合强度,对镀有镍基合金涂层的基体进行了热处理.研究了热处理前、后结合界面处的显微组织和力学性能.结果表明,与热处理前相比,热处理后界面附近的涂层中析出物长大,界面处存在不连续块状铁的硼化物,界面两侧镍、铁互扩散距离增加,靠近界面的过渡带由5~8μm变为20μm.热处理前、后涂层均由γ-(Fe,Ni)、CrB、Cr₂B和Cr₃C₂等相组成,过渡带相组成为γ-(Fe,Ni)、微量CrB和Fe₂₃(C,B)₆.热处理后,显微硬度由界面向涂层内逐渐增加,界面结合强度由140MPa提高到200MPa.     

回火热处理对轧制钛/钢复合板界面组织与性能的影响

研究了500~670 ℃回火热处理对轧制钛/钢复合板界面组织与性能的影响,以期为复合板热加工的工艺参数制定提供指导。对轧态和回火态的钛/钢复合板进行了拉伸、冲击和剪切试验测试,并利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等研究手段表征了复合板的界面组织、剪切断口形貌及断口反应相。结果表明,回火热处理后,钛/钢复合板的剪切性能降低,随着回火温度的升高,剪切强度呈现下降趋势。轧态和回火态复合板界面反应相均为β Ti和TiC,其中TiC反应相的厚度随着回火温度的升高呈现增厚趋势。TiC脆性相厚度的增加导致了复合板剪切强度的下降,且使得剪切断口呈现脆性断裂倾向增大,撕裂特征减弱,呈现出明显的平滑断裂特征。     

热处理对316L/Q235复合板组织与力学性能的影响

 对热轧不锈钢复合板热处理前后状态进行了对比研究,利用扫描电镜对显微组织进行了观察和成分分析,利用维氏硬度计测量了试样硬度,通过剪切、拉伸试验对试样的力学性能进行了研究。结果表明,真空热轧复合板能实现良好复合,碳钢侧为铁素体和珠光体组织;不锈钢侧为奥氏体组织。热处理后试样界面结合性能提高,试样剪切强度、屈服强度和抗拉强度都相应提高。高温阶段快速冷却＋低温阶段缓慢冷却的热处理制度适用于316L/Q235不锈钢复合板热处理。     

FGH96合金固相扩散连接界面组织与失效机制

对原始状态分别为锻态、固溶态和半时效态的FGH96合金固相扩散连接界面显微组织进行表征,并对连接界面的拉伸性能进行测试,对失效行为进行研究。结果表明,锻态、固溶态和半时效态试样经固相扩散连接后界面均实现了良好的冶金结合,连接界面无孔洞和缝隙等缺陷。锻态试样界面扩散更为充分,组织过渡更为平缓;固溶态和半时效态试样界面存在明显的连接影响区。锻态试样经固相扩散连接和标准热处理后,二次γ?相细小、均匀且呈典型椭球状;固溶态和半时效态试样因固相扩散连接热循环的作用导致γ?相发生长大和分化。二次γ?相尺寸及形貌的不同决定了界面区域性能水平的差异。电子背散射衍射测试结果表明,连接界面处大晶粒的择优取向为{100},距离固相扩散连接界面越近,晶粒的择优取向越明显。拉伸试验结果表明,锻态试样经固相扩散连接和标准热处理后,连接界面处的强度达到基体强度的99%以上。拉伸裂纹主要萌生于连接界面大晶粒及γ?相粗化聚集区域,体现为穿晶的韧窝型断裂。     

25Cr5MoA钢/Q235钢固-液复合轴界面Cr元素扩散行为

提出了金属梯度结构轴的概念.研究了固-液复合的25Cr5MoA钢/Q235钢复合轴的组织、Cr元素的扩散以及结合界面附近显微硬度的变化规律.结果表明:经过挤压变形后,25Cr5MoA钢/Q235钢界面形成了良好的冶金结合,二者结合紧密,除了组织结构的差别外,二者的结合界面已经难以区分.结合界面附近Cr元素在固-液复合时得到充分扩散,并呈现出连续分布的形态.从界面向Q235钢和25Cr5MoA钢两侧±100μm范围内,硬度呈现出均匀、连续分布.经过热处理后,随着加热温度的升高和加热时间的延长,Cr元素在结合界面附近的分布更加均匀,分布曲线在界面的斜率进一步降低,使结合界面附近25Cr5MoA钢的一侧的显微硬度大幅度降低,这有利于形成化学成分、组织以及性能的梯度变化.     

Q235碳素钢多道次热变形中的组织演变及性能

利用热模拟压缩变形实验研究了Q235碳素钢多道次热变形及后续处理过程的组织演变规律.结果表明,采用高温奥氏体的形变再结晶及过冷奥氏体的形变强化相变,可以使Q235低碳钢的铁素体晶粒细化至4-5μm,材料的屈服强度达到400MPa级,延伸率达到40%.经适当的后续处理后,渗碳体、珠光体等第二组织弥散分布于细晶铁素体晶界上,使Q235低碳钢在保持细晶钢原有强度级别和塑性的基础上,屈强比有效降低.     

服役环境下TA2/Q235爆炸复合板剪切断口分形表征

为了定量研究服役条件下TA2/Q235爆炸焊接复合板剪切强度与断口分形维数及多重分形谱的关系,明确适合TA2/Q235复合板的最佳分形表征方法,通过热处理模拟服役过程,对服役后的样品开展剪切测试,并引入分形理论对剪切断口进行表征,建立了剪切强度与分形维数及多重分形谱的定量关系。结果表明,200、400和600℃服役后,样品剪切强度与断口多重分形谱宽度负相关;结合残余应力消除及再结晶长大对TA2/Q235爆炸复合板剪切断口形貌影响规律的分析,相比分形维数,多重分形谱能更准确地描述断口力学信息。     

轧制复合厚钢板的界面组织及力学性能

摘要：以Q345钢为原料，采用组坯抽真空热轧复合的方法制备了55mm的厚板，利用OM和SEM观察界面微观组织，结果表明，基体和复合界面组织均为珠光体+铁素体，再结晶细化晶粒效果显著。随累计压下率的增加，界面缺陷减少，界面结合强度提高，当累计压下率达到66.0%时，界面剪切强度达到321MPa，Z向抗拉强度达到520MPa，断后伸长率最高达到39.5%，满足GB/T 1591—2008《低合金高强度钢》的要求。但复合界面经强酸深度腐蚀后，即使经多道次轧制变形，其仍然存在被强酸腐蚀的痕迹；同时，冲击试验结果表明，复合界面的冲击功低于母材的冲击功。     

Ti和/或Nb对高温合金25Cr37Ni0.6Nb组织和力学性能的影响

研究了150 kg真空感应炉冶炼并轧成30 mm板的0.05C-25Cr-37Ni-0.6Nb(0.6Nb),0.05C-25Cr-37Ni-0.6Nb-0.6Ti(0.6Nb-0.6Ti)和0.05C-25Cr-37Ni-1.8Nb(1.8Nb)3组合金1160~1220℃ 1 h空冷固溶处理的组织和性能。结果表明,与0.6Nb合金相比加Ti的(0.6Nb-0.6Ti)合金的晶粒明显粗化,析出相主要为微米级Ti(CN),室温强度降低,760℃蠕变性能降低;增加Nb含量的1.8Nb合金的晶粒细化,析出相主要为纳米级Nb(CN),室温强度和蠕变性能没有明显变化。     

316L/Q370qE复合板组织演变特征及腐蚀行为

借助扫描电子显微镜(SEM)、硬度仪、万能试验机、盐雾箱等设备,研究了不同的热处理温度对316L/Q370qE力学性能、组织、耐蚀性的影响。实验得出,在热处理温度为400、700、900、1100℃下,样品的扩散区宽度随着温度升高而加宽。316L/Q370qE复合板界面处的剪切强度为385 MPa,均大于标准要求的210 MPa。316L侧在盐雾环境中以点蚀为主,Q370qE侧以均匀腐蚀为主。400℃的年腐蚀速率最低,700℃的年腐蚀速率最高。     

几种Nb—Ti—Cr—A1合金的微合金强化工艺

Nb—Ti—A1合金是一类在航天航空工业中具有良好发展前景的低密度铌基高温合金。但在该类合金的成分设计中存在两大矛盾制约了该类合金的发展。主要是Nb／Ti比值和cr＋Al含量。高的Nb／Ti比值可以提高合金的使用温度和热强性,但是反过来也增大了合金的密度。较高的cr＋Al含量可以提高合金的抗氧化能力和抗拉强度,但同时也导致合金低温脆性急剧上升。虽然可以通过调整Nb、Ti、Cr、A1四种成分的比值获得最佳的性能,但距离航空航天方面的性能指标尚有一定距离。因此必须对合金采取固溶强化和弥散强化等工艺处理。利用金相分析、XRD和SEM等多种实验方法分析了硼、钨、钼、碳和硅对Nb—Ti—A1合金的微合金化强化后的合金微观组织,并对其强化机理做了初步探讨分析。     

Nb-Ti微合金化对热轧0.5~0.7Cr铲斗刀板型钢组织和性能的影响

试验0.5~0.7Cr铲斗刀板型钢（/%:0.22~0.30C,0.25~0.45Si,0.95~1.20Mn,0.006~0.009P,0.008~0.010S,0.5~0.7Cr,0.015~0.065Nb,0~0.040Ti）由50kg真空感应炉熔炼,热轧成16mm厚板,终轧温度850~900℃,空冷。通过光学显微镜、扫描、透射电镜和力学性能测试研究了Nb-Ti含量（0.015Nb,0.035Nb-0.010Ti,0.065Nb-0.040Ti）对热轧态铲斗刀板钢组织和力学性能的影响。结果表明,试验钢组织为F+P,随Nb-Ti含量增加,钢板的晶粒细化,珠光体片层间距降低,（Nb,Ti）C和（Nb,Ti）(C,N)析出物增多,强度增加,0.065Nb-0.040Ti钢板的力学性能为屈服强度632MPa,抗拉强度916MPa,延伸率17.7%,K_AV40 J,HB硬度值234。     

Q345GJCZ35特厚钢板Z向性能不合格原因分析

采用金相检验、扫描电镜及能谱分析等手段对120mm厚Q345GJCZ35特厚板Z向性能不合格原因进行了分析,结果表明：特厚板Q345GJCZ35Z向性能不合格主要是由于钢锭中偏析处较多块状Nb（Ti）C聚集、存在着Nb（Ti）C裂纹源,偏析处存在贝氏体等硬相组织。通过优化成分设计、加强精炼过程控制、改进模铸浇注工艺、制定合理轧制和热处理工艺等相关措施,取得了良好的效果,Z向性能合格率达到96%以上。     

超高强韧油井管合金设计与高强韧机制

 为了揭示1 000 MPa级低碳加铌钒钛微合金钢的高强韧机制,研究了S1(w(C)=0.09%)与S2(w(C)=0.17%)两种合金成分的油井管钢成分-工艺-组织-性能关系。试验表明,两种成分试验钢经水淬后的组织分别为板条贝氏体加少量马氏体和马氏体加少量贝氏体的复相组织。两种成分钢经过450~600 ℃、30 min的中温回火后,组织中均出现碳化物析出,且S1试验钢回火后的屈服强度基本不变,抗拉强度下降了约70 MPa,S2试验钢回火后的屈服强度与抗拉强度迅速升高170 MPa左右。溶度积公式的计算结果表明,两种钢的水淬组织中铌、钛元素析出彻底且析出物的体积分数都很小,因此回火铁素体基体中的VC析出强化对S1试验钢回火后屈服强度保持不变以及S2试验钢回火后屈服、抗拉强度提高起到重要作用。     

Microstructure of AI2O3 fiber-reinforced superalloy (INCONEL 718) composites

Composites of INCONEL 718 alloy reinforced with either single-crystal (SAPHIKON) or polycrys-talline (Du Pont's FP) A1₂O₃ fiber were fabricated by pressure casting. Optical and transmission electron microscopy were used to characterize the microstructure of the composites and to determine the nature of the fiber/matrix reaction. The widely dispersed fibers in the SAPHIKON-fiber-reinforced composite had no influence on the solidification of the matrix. Six phases, γ-Ni₃Al, γ'-Ni₃Nb, δ-Ni₃Nb, TiC, NbC, and Laves, were present in the matrix of the composite. The last three phases were formed during solidification and the others precipitated during subsequent cooling. The high density of fibers in the FP-fiber-reinforced composite led to a more uniform microstructure within the matrix. Only three phases,γ″-Ni₃Nb, NbC, and Laves, were identified. Diffusion of Ti into the A1₂O₃ fiber resulted in preferential grain growth in the FP fiber in areas adjacent to the fiber/matrix interface. The fiber/matrix bond strength in shear in the SAPHIKON-fiber-reinforced composite was in excess of 150 MPa.     

Ir-Nb-Si ternary refractory superalloys with a three-phase Fcc/L12/silicide structure for high-temperature applications: Phase and microstructural evolution

To find a new phase with the potential to improve the high-temperature strength of Ir-based superalloys, the novel idea of introducing silicides into the Ir-Nb binary was implemented. Hypoeutectic Ir-10Nb, eutectic Ir-16Nb, and hypereutectic Ir-25Nb alloys were used as bases, and 5 mol pct Si was added through the removal of Ir. XRD (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and electron-probe microanalysis (EPMA) revealed the formation of a three-phase fcc/L1₂/silicide microstructure in the Ir-Nb-Si ternary after Si addition. The type of silicide formed was dependent on heat-treated temperatures and Nb content. After heat treatment at 1750 °C and 1600 °C, a tie-triangle composed of fcc/L1₂/silicide (Ir₂Si) appeared in the Ir-10Nb-5Si and Ir-16Nb-5Si alloys; in the Ir-25Nb-5Si alloy, an L1₂ and silicide (Ir,Nb)₂Si tie-line was observed. In the as-cast and 1300 °C heat-treated samples, the Ir-10Nb-5Si microstructure changed to a two-phase fcc/silicide structure, while the Ir-16Nb-5Si alloy maintained a three-phase fcc/L1₂/silicide structure. The Ir-25Nb-5Si alloy, however, had the same phases as that at 1600 °C. Silicides typically continuously or discontinuously distribute along the interdendritic regions or grain boundaries of the fcc or the L1₂ phase. With the addition of Si, it was found that both the eutectic point and solid solubility of Nb in Ir would shift toward Ir.     

Study on the interface of direct hot rolling titanium-clad steel plates

In this study,the interface characteristics of a direct hot rolling titanium-clad steel plate were analyzed,and the mechanism of interface cracking was explored.The detrimental effect from the formation of TiFe,TiC,and a Si-enriched layer on the bonding strength was clarified,and an industrial-scaled titanium-clad steel plate with shear strength over 200 MPa was produced with a carefully set schedule accordingly.It was found that hot rolling titanium-clad steel plates had a flat interface without obvious cracks.In the rolling process,both Ti and Fe atoms interdiffused,but Fe diffused much faster than Ti.The Fe-diffused area consisted of three regions.After a high temperature heat treatment,the diffusion depth of Fe and Ti elements increased significantly and evident Si segregation and TiFe layers were identified.Thermal cracking initiated in the Si segregation layer and then propagated along the TiFe layer and Fe-diffused layer on the titanium side.