单晶 Ni 基高温合金侧向约束条件下的凝固行为

研究了侧向约束条件下单晶 Ni 基高温合金的凝固行为及溶质再分配。实验结果表明:侧向约束条件对单晶 Ni 基高温合金的凝固组织、溶质偏析及溶质再分配均具有极为强烈的影响。侧向约束条件即试样断面变化对单晶 Ni 基高温合金凝固过程的影响,实质上是局部凝固工艺参数的影响。本文研究结果对实际单晶 Ni 基高温合金铸件凝固组织的控制和生产具有重要的指导意义。     

Ni3Al+Ni7Hf2定向共晶合金的凝固行为

研究了Ni3Al/ Ni7Hf2定向共晶复合材料的组织和凝固行为。结果表明, Ni- 5.8Al-32Hf 和 Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W 合金是这类Ni3Al/ Ni7Hf2定向共晶复合材料的合适成分。这两种合金在铸态下存在Ni3Al和Ni7Hf2相。缓慢凝固时会出现少量β-NiAl相。三元合金和五元合金的凝固范围分别为41℃和57℃,临界G/R值分别为5×105和7×106℃*s*cm－2 。对三元合金在温度梯度G=250℃*cm－1 和生长速率R=5μm*s－1,对五元合金在G=350℃ cm－1和R=1μm*s－1 条件下制备了平行于生长方向定向排列Ni3Al/Ni7Hf2片状共晶材料。     

Ni/Ni_3Al相界的研究进展

镍基单晶高温合金具有优良的高温性能,其结构主要是由具有L12-Ni3Al有序金属间化合物结构的γ′析出相共格沉淀在具有FCC-Ni固溶体结构的γ基体上构成。镍基单晶高温合金中存在大量合金元素以及杂质元素,研究这些元素在相界的占位及其对相界性能的影响和元素之间的相互作用及其对相界的影响具有非常重要的意义。介绍了γ-Ni/γ′-Ni3Al相界的研究进展,分为合金化元素、杂质元素和晶格错配3个方面。     

定向凝固Ni3Al基高温结构材料IC6A合金的研究

利用扫描电镜、透射电镜、电子探针能谱和X射线衍射技术研究了定向凝固Ni3Al基合金IC6A的微观组织,当IC6A合金中的钇含量靠近成分上限时,在IC6A合金的枝晶间区会形成被大块γ′相包围的、由Ni3Y,Mo1.24Ni0.76和γ固溶体相组成的区域。按照航空发动机导向叶片的使用要求,测定了IC6A合金的主要物理性能、1100℃抗循环和静态氧化性能、各种温度下的高温持久性能和蠕变性能、高温热疲劳和高周疲劳性能、各种温度下的瞬时伸性能以及冲击性能。研究结果表明,由于IC6A 金中适量钇的存在,其高温抗氧化性能得到显著提高,其高温持久性能、蠕变性能、冲击性能、高温热疲劳和高周疲劳性能也优于IC6合金的。IC6A合金是一种适用于制作1100℃及其以下温度工作的航空发动机导向叶片的高温结构材料。     

Ni3Al基高温合金不同温度下变形组织的透射电镜观察

本文利用透射电镜对Ni_3Al基高温合金的初始状态、室温和870℃下瞬时拉伸和1100℃持久蠕变试样的微观组织及位错组态进行了观察。结果表明:合金在γ/γ′界面上存在大量网络化的错配位错,这些位错在变形时对基体γ′中的位错运动起强烈的阻碍作用;在1100℃持久蠕变过程中合金组织发生显著变化,γ相聚集回溶成高位错密度的胞状组织,对合金仍起强化作用。γ相是合金的强化相。     

高温结构用Ni3Al基双相合金IC10的研究

本文采用定向凝固技术制备了Ni3Al基双相合金IC10,并测试了该合金的各种性能.同时采用金相、SEM等测试手段分析了合金的微观结构.结果表明,该合金不仅具有很高的室温塑性和高温持久强度,而且抗氧化、抗腐蚀性能良好.     

Co-Al-W基高温合金发展概述

传统Co基高温合金的强化机制为固溶强化与碳化物强化,强化效果弱于Ni基高温合金中的有序相γ'强化,从而使得Co基高温合金的应用受到限制。直到2006年,在Co-Al-W三元相图中发现稳定的L12相——Co3(Al,W),这种新型γ'相强化的Co-Al-W基高温合金有以下特点:(1)含Ta合金熔点高于Waspaloy合金;(2)硬度与屈服强度不低于Ni基高温合金;(3)γ/γ'两相之间的晶格错配度与Ni基高温合金在数值上接近,符号上相反,而正的晶格错配度更有利于蠕变性能。综上所述,Co3(Al,W)相的发现为Co基高温合金的发展开辟了新道路。自2006年以来,针对Co-Al-W基高温合金的组织与性能进行了大量研究。Co-Al-W基高温合金的微观组织为γ/γ'两相,此外还会存在一些二次相,其中包括富集Al和Ti元素的B2-CoAl相、富集难熔元素的拓扑密堆相m-Co7W6以及易在时效过程析出的c-Co3W相。这些二次相通常在晶界析出,容易成为裂纹的发源地,同时会弱化固溶强化效果,对合金的高温性能不利。虽然Co-Al-W基高温合金得到了立方形态的γ'相共格析出,但由于γ'-Co3(Al,W)相高温稳定性差,需要对其进行合金化,因此,这种γ'相强化的Co基高温合金正在由简单的Co-Al-W三元合金发展成为复杂的多元合金。综合来看,主要添加的合金化元素有Ta、Ti、Nb、V、Mo、Ni和Cr。其中,γ'相形成元素包括Ta、Ti、Nb、V、Mo,这些元素的分配系数均大于1,且能有效提高γ'相固溶温度与体积分数; Cr、Fe、Re的分配系数小于1,是γ相形成元素,添加后均降低γ'相固溶温度,其中Cr会提高γ'相的体积分数。众多合金元素中,Cr、Mo和Ni元素的过量添加会降低γ/γ'两相间的晶格错配度,从而改变γ'相形态甚至破坏γ/γ'两相组织。合金的组织与性能密切相关,γ/γ'两相、γ'相为立方形态且γ'相高温稳定性高的合金具有优异的性能。Co-Al-W基高温合金的流变应力随温度变化分为三个阶段:首先随温度升高而降低;然后随温度升高而异常升高;最后再次随温度升高而降低。故而存在峰值温度与峰值强度,Co基高温合金多应用在峰值温度下,以便获得最高的屈服强度。此外,由于Co-Al-W基高温合金中γ/γ'两相晶格错配度为正,在蠕变过程中会出现平行于拉应力的筏化,对合金的高温性能有利。除了Ta、Ti等元素能强化合金外,少量B元素的添加有晶界强化作用,可以提高合金的力学性能。添加Cr元素的Co-Al-W基高温合金在高温氧化过程中会形成三层氧化层,分别是最外层的Al_2CoO_4、富Cr并含有Cr2O和Cr2O3的中间层以及最内层的Al_2O_3。其中Cr_2O_3和Al_2O_3氧化层均致密且具有保护作用,可显著提高合金的抗氧化能力。本文简单介绍了Co-Al-W基高温合金的发现与发展,综述了近年来Co-Al-W基高温合金的研究现状,并指明了未来Co基高温合金的发展方向。     

Ni基单晶高温合金的强化特点

本文研究一种在热腐蚀环境下工作的 Ni 基单晶高温合金错配度以及γ′筏状形成与性能的关系;通过蠕变和持久试验,研究合金的变形组织和强化特点。在变形过程中,基体运动位错遇γ′相受阻而在γ′相表面形成位错网络,这种位错结构在变形中形成了新的强化机制,提高了合金的蠕变抗力。     

大尺寸(CrCoNi)94Al3Ti3中熵合金凝固行为

目的 制备大尺寸(CrCoNi)94Al3Ti3中熵合金(MEAs),并研究其凝固行为。方法 利用水冷铜坩埚悬浮熔炼技术制备大尺寸铸锭,通过金相(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等手段表征合金不同半径处的凝固组织和偏析行为,并采用Jmpro数值模拟软件预测合金可能存在的相,揭示大尺寸(CrCoNi)94Al3Ti3 MEA的凝固特点。结果 大尺寸(CrCoNi)94Al3Ti3 MEA的凝固组织为典型柱状树枝晶,随着冷却速率的变化,柱状晶形态和尺寸发生了明显变化。在凝固过程中,Ni、Al、Ti元素表现为枝晶间偏析,随着冷却速率的降低,偏析程度逐渐增大。(CrCoNi)94Al3Ti3基体为面心立方结构(FCC),在枝晶间(ID)存在少量块状的η相金属间化合物(Ni,Co)3(Al,Ti),同时在ID区域形成了大量不同纳米尺寸的L12相。结合相图可知,大尺寸(CrCoNi)94Al3Ti3 MEA的凝固路径为L→L+γ→L+γ+η→γ+η→γ+γ¢+η。结论 水冷铜坩埚悬浮熔炼技术制备的大尺寸(CrCoNi)94Al3Ti3 MEA无宏观偏析,该技术可以作为工程应用手段。     

合金成分对定向凝固柱晶高温合金热裂倾向性的影响

为研究定向凝固柱晶高温合金薄壁铸件凝固过程的热裂纹形成倾向,采用定向凝固空心薄壁管状试样,考察了Ti,Zr,Hf,Al和B等元素对定向凝固柱晶高温合金热裂倾向性的影响;采用SEM、断口分析及DSC方法,分析了热裂的晶界宏观形态.结果表明:随着Ti含量的增加,γ/γ′共晶增多,尺寸增大,合金凝固温度范围变大,定向合金的热裂倾向性严重;Zr元素含量增加,促成共晶形成,合金出现热裂纹;Hf含量的变化对合金的热裂没有影响;Al,B含量增加,微观组织无明显变化,但合金凝固温度范围变大,导致定向凝固合金出现热裂.     

Ni-Ni3Nb共晶合金跃迁变速定向凝固下的组织演化

为了研究非稳态凝固过程对共晶合金凝固组织的影响,在Ni-Ni3Nb共晶合金中采用跃迁变速的方法,研究了凝固组织的变化.研究结果表明:凝固速率从1μm/s跃迁到10μm/s时,共晶层片间距因Ni相分叉而发生细化,跃迁前后的层片间距满足λV1/2=18μm3/2s-1/2;从10μm/s跃迁减速到1μm/s时,共晶层片间距因Ni相合并而发生粗化,粗化过程在一个较长的凝固区域内进行;凝固速率从5μm/s跃迁加速到15μm/s时,部分Ni相失稳长大,而Ni3Nb相保持不变,导致合金凝固组织从规则共晶转变为非规则共晶.     

生长速度对Al／Al3Ni定向共晶微观组织的影响

研究了当固／液界面前没 相中的温度梯度为４５Ｋ．ｃｍ＾－１，定向凝固Ａｌ－５９．５ｍｇ．ｇ＾－１Ｎｉ的生长速度与组织及共晶间距选择范围的关系。     

（Ni,Fe）Al金属间化合物的快速凝固组织与室温塑性

用单辊快速凝固法制备（ＮｉＦｅ）Ａｌ金属间化合物并研究其组织与室温塑性。结果表明，Ａｌ－４５Ｎｉ－５Ｆｅ（原子分散）在快速凝固条件下可形成内部为亚微米级针状亚晶的等轴晶粒，具有高达３．１％的弯曲塑性，Ａｌ－３５Ｎｉ－１５Ｆｅ和Ａｌ－２５Ｎｉ－２５Ｆｅ的快凝组织则为柱状晶，弯曲塑性仅有１．１％１．０％，针状亚晶是一定成分的（Ｎｉ，Ｆｅ）Ａｌ在快速凝固条件下形成的亚稳相，其形成机制和快速凝固过程中原子     

Ni/氧化金刚石催化裂解甲烷制氢技术研究

通过在TG上程序升温催化裂解甲烷实验,研究了不同Ni负载量的氧化金刚石催化剂对甲烷催化活性的影响.研究表明,Ni负载量越多,催化剂催化活性越高.氧化金刚石作载体的Ni基催化剂在550℃的温度条件下,甲烷催化裂解效率较高,80 min内甲烷转化率维持在7%以上;空速对甲烷转化率影响较大,空速越快,转化率越低.指出氧化金刚石将是一种有效的催化剂载体材料.     

冷却速率对1Cr18Ni9Ti钢高温脆性区凝固组织的影响

连铸过程中裂纹主要产生在凝固末期的高温脆性温度区间,凝固组织对其影响巨大.结合相图并利用示差扫描量热仪(DSC)、定向凝固实验系统和Gleeble-3800热模拟实验机,在对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的熔化和近平衡凝固过程进行分析的基础上,研究了冷却速率对奥氏体不锈钢高温脆性区凝固组织的影响.研究表明,1Cr18Ni9Ti钢的近平衡凝固模式为FA型,随着冷速的加大,铁素体的形态从晶内骨骼状分布转变到晶间不规则块状分布,其含量也有所提高.     

Syntheses, characterization and properties of novel nanostructures consisting of Ni/titanate and Ni/titania

Ni/titanate one-dimensional nanostructures and Ni/titania nanocrystal composites were produced by a facile synthetic procedure using protonic titanate nanotubes as the precursor templates. The formation mechanisms for the nanostructures were proposed. The nickel ions first enter into the titanate matrix through three approaches, ion-exchanges reaction with the interlayered hydrogen ions, capillary forces from the microcavities, and electrostatic adsorptions due to the negatively charged outer surface of the titanate nanotubes. The following metallic nickel nucleation and growth may have occurred for these three kinds of the nickel ions reduced under hydrogen gas flow at elevated temperatures. The supports' titanate nanotubes may phase transform into the anatase titania nanocrystals and further into the mixture of anatase and rutile titania along with the increases of temperature. The Ni/titanate nanocomposites demonstrate paramagnetic behaviors and the Ni/titania nanocrystals display typical ferromagnetic behaviors. The Ni/titania sample reduced at 550 °C containing 14.5% rutile has higher photocatalytic activities than the sample reduced at 350 °C containing pure anatase, which is ascribed to a synergistic effect between anatase and rutile. The ferromagnetic characteristics of the Ni/titania products make them available as magnetically separable photocatalysts, which can be separated and recovered quickly by applying an external magnetic field.     

Mg2Ni纳米材料的电化学性能初步研究

时机械合金化制备的Mg2Ni纳米材料进行了循环伏安测试,获得了样品随扫描速度和温度变化的循环伏安曲线.测试结果表明:氧化峰的电位随扫描速度的加快有所正移;机械合金化制备的样品在室温下的吸氢性能显著增强,吸放氢速度随温度的升高而加快.X射线小角散射结果表明高能球磨制备的Mg2Ni粉末具有1～5nm以及5～10nm范围内的粒度分布,较小的粒度使得吸/放氢反应的活性位置增多和放氢的扩散路径降低,这可能是机械合金化制备的Mg2Ni纳米材料贮氢性能显著提高的原因.     

Ni 含量对SHS 法合成TiC-Ni 基金属陶瓷的影响

利用SHS 结合准热等静压(PH IP) 技术制备了TiC-Ni 基金属陶瓷, 理论分析和实验显示, 绝热温度T_ad和燃烧温度T c 随Ni 含量的增加而降低, 反应温度影响产物的组织形貌,Ni 含量的增加使合成的TiC 颗粒尺寸变小, 并且逐渐趋向于规则的球形。最后的产物均由TiC 和Ni 两相组成。产物的致密度随Ni 含量的增加逐渐提高, 硬度值随Ni 含量的变化而变化, 两种因素的作用使硬度值在Ni 含量为20% 时达到最大。     

累托石-壳聚糖复合材料的制备及对Ni~(2+)的吸附

将累托石与壳聚糖混合制得一种复合吸附剂.研究了累托石-壳聚糖吸附剂制备的条件和利用该复合吸附剂对含镍水溶液进行吸附.研究结果表明:当壳聚糖与累托石的比为0.06,壳聚糖脱乙酰度为90%时,制成的吸附剂吸附效率高.在pH值6～8,吸附时间为30min,吸附剂用量为5.0g/L时,Ni2+的吸附率迭99%以上,处理后的水符合国家污水综合排放标准(GB8978-1996)中的一级标准.此外还对该复合吸附剂结构进行了表征.