钇(Y)对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金组织与性能的影响

一、前言 Al-Li合金和一般铝合金相比具有密度低、比强度和比刚度高等优点,是航空航天工业很有应用前途的新型材料,但Al-Li合金存在的韧塑性较低等问题,严重影响了它的推广应用。稀土元素化学性质活泼,加入合金中可改善合金的性能,在铝合金中已有广泛应用。但在Al-Li合金中的应用是近几年才在国内开展起来的,且加入的多为重稀土元素,如La,Ce和La+Ce混合稀土等。本工作是在Al-Li-Cu-Mg-Zr合金的基础上,分别添加不同含量的低密度稀土元素Y(其密度在稀土中仅大于Sc),研究了Y对合金显微组织和室温拉伸性能的影响,以期深入了解稀土元素在Al-Li合金的作用机理。 二、实验方法 实验合金是在真空感应炉中熔炼、在氩气保护下精炼和浇铸的。铸锭先经490℃/18h+525℃/2h二级均匀化处理,然后热挤压成φ30mm的棒材(挤压比约为7:     

Mg-4Zn-3Y合金高温阻燃特性

为了改善镁合金在熔铸及加工过程中抗氧化燃烧性能,用合金化阻燃方法在Mg-4Zn合金中添加适宜的Y元素制备了阻燃效果优异的Mg-4Zn-3Y合金.采用俄歇电子能谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜(SEM+EDS)研究了氧化膜的显微形貌、合金元素分布及其物相组成.结果表明,Mg-4Zn-3Y合金在高温下暴露于大气中时,燃点提高250℃,合金表面生成一层以Y2O3为主的氧化膜,改善镁合金氧化膜的粘附性,提高高温抗氧化和燃烧能力.基于高温氧化热力学分析,建立了Mg-4Zn-3Y合金在高温下的氧化物理模型.Mg-4Zn-3Y合金能在1065K时于大气中保温30min而不燃烧,实现了低Y元素含量镁合金在大气条件下的无保护熔炼.     

Ce对Al-Li-Cu-Zr系合金再结晶组织的作用

一、前言 在Al-Li系合金中,加入某些微量合金元素,会对合金的组织与性能产生明显的影响。若将稀土作为这种合金无素,其作用更不容忽视。 已有研究认为,在Al-Li合金中添加微量稀土元素如Ce,可以使合金在固溶阶段的再结晶过程得到抑制,即使发生再结晶,晶粒尺寸也比未加Ce的合金小,而且也不容易出现晶粒的异常长大,因而可以改善合金的某些性能。研究中推断,稀土元素能够抑制再结晶的原因与其可以降低原子的扩散能力有关。某些实验研究结果也间接地支持了这种推断。但是,关于稀土含量对Al-Li合金再结晶过程中的具体作用规律,尚需进一步研究。 本文通过在2090合金中添加不同含量Ce的方法,研究了稀土对2090合金在不同固溶时间条件下再结晶组织参数的影响,并与拉伸性能进行了对照。 二、试验材料与试验过程 试验用料采用真空熔注法浇注成方锭,通过均匀化     

高熵合金抗氧化性能研究现状及展望

高熵合金作为一种新型的合金体系表现出良好的力学性能及其他功能特性,在近十几年的发展中出现了一系列力学性能优异的合金体系。3d过渡元素高熵合金即使在低温(77K)下也具有良好的断裂韧性,难熔高熵合金在高温下具有远高于高温合金的强度,轻质高熵合金具有极高的比强度。另外,相比于传统合金,高熵合金还具有更多的成分、结构设计空间。而在实际的工业应用中,不仅需要讨论材料的力学性能,也需要注意材料的耐环境性能,尤其是抗氧化性。近年来,研究者们也意识到高温条件下快速氧化限制了高熵合金的高温应用性。合金元素的添加及其含量是影响高熵合金抗氧化性及应用的关键因素。通过添加适量的抗氧化组元来提高传统合金及高熵合金的抗氧化性是目前研究的主要方法。目前已经出现了一些兼具优良高温力学性能和抗氧化性的合金体系,如AlCrMoTi-M体系,其中AlCrMoNbTi在1000℃时不仅具备良好的力学性能,还具有优异的抗氧化性能。研究证实在合金中添加Al和Cr元素能够有效地提升高熵合金的抗氧化性能,另外通过形成一些复合氧化物也能为合金提供较好的保护。然而,研究者也发现一些元素的组合将会降低材料抗氧化性能,如含Al合金中添加Ti,含Cr合金中添加Nb都会使本应形成的保护膜失效。本文介绍了高熵合金基本的氧化行为,总结了目前相关报道的高熵合金中Al、Cr、Si等关键合金元素和其他常用元素对高熵合金抗氧化性能的影响。通过对目前的数据分析,为平衡高熵合金力学性能与抗氧化性能、腐蚀性能等综合性能的设计提供参考,为高熵合金的工业应用提供思路。     

TiAl金属间化合物高温抗氧化研究进展

TiAl金属间化合物以其密度低，熔点高及高温强度较高而成为重要的结构材料，并应用于诸如汽车，飞机发动机部件，然而，其高温下抗氧化性能不足是亟待解决的关键问题之一，从TiAl高温氧化机理，添加合金元素作用以及表面技术的应用三个方面，论述了TiAl高温抗氧化研究进展，讨论了等离子渗Nb大幅度改善TiAl高温抗氧化性能的作用机制。     

稀土Y及热处理对6016铝合金组织与性能的影响

为了提高6016铝合金的性能,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等实验方法,研究了稀土元素钇(Y)及其含量和热处理工艺对6016铝合金的组织和拉伸性能的影响。结果表明：随着Y的添加,6016铝合金的晶粒明显细化,并且细化的晶粒分布趋于均匀,当Y的添加量为0.35%(质量分数)时,合金的晶粒细化效果、强度、断后伸长率达到最佳值,而当过量添加Y时,在相同的热处理状态下,合金力学性能有所降低。Y元素主要以Al₃Y、AlFeSiY化合物的形式存在于晶界上,能够促使再结晶形核率的增加,有利于小角度界面向大角度界面发展,对合金回复再结晶过程有积极作用。6016铝合金具有良好的烤漆硬化性,添加0.35%Y元素的合金经模拟烤漆6 h后,抗拉强度达到320 MPa,屈服强度达到270 MPa,相比于其T4p态,抗拉强度提升68 MPa,屈服强度提升116 MPa。     

合金元素对W-Ni-Fe合金性能的影响

介绍了W-Ni-Fe合金中Cr、Co、Mn和RE(La,Y,La-Y)元素对其性能的影响,并扼要分析了合金元素对其性能的影响机制。其中,Cr与W、Ni、Fe、O等元素在合金中形成富Cr固溶体,进而会形成偏聚,降低W合金的结合强度及力学性能;Co元素可增强基体相对W颗粒的润湿性及界面间的结合强度,合金的塑性变形、强度及延伸率都有所提高;Mn元素在相界面上生成的中间相可阻止W原子在粘结相扩散,抑制W晶粒的长大,提高合金的力学性能。添加La-Y与单独添加La或Y的作用相同,当添加等量的稀土元素时,添加物对合金性能影响程度的顺序是YLa-YLa。     

阳极氧化处理增强Al-Li合金胶接板剪切强度的机理

为揭示磷酸阳极氧化处理后Al-Li合金胶接接头剪切强度大幅度增强的机理,分别对其进行机械打磨和磷酸阳极化表面处理,并选用不同的分析仪器对表面处理后的Al-Li合金表面微观形貌、粗糙度、表面润湿性和表面自由能进行测试计算和分析。结果表明,机械打磨后仅在Al-Li合金表面留下纵横交错的沟槽,而磷酸阳极化处理后使得Al-Li合金表面产生了微观粗糙的多孔膜,增加了胶层与合金表面的接触面积,改善了胶质分布的均匀性;磷酸阳极化处理后Al-Li合金表面自由能明显提高,改善了粘接界面的润湿性能。两方面的共同作用,使得胶接界面的抗剪切能力大幅提高。     

添加镧、钇和铝对Ni-20Cr合金高温氧化的影响

研究了同时含有烯土元素(镧或钇)和铝的 Ni-20Cr 合金在1273、1373和1473°K 的空气中的等温氧化性能。稀土元素和铝的并存明显地降低了 Ni-20Cr 合金的氧化速率,特别是在较高的温度下,而单独添加镧和钇两种合金元素就会失去它们的改善作用。同时添加这三种合金元素完全抑制了甚至在1473°K 温度下所出现的氧化膜剥落,仅含有镧、钇相铝等一种合金元素的 Ni-20Cr 合金在这个温度下会出现严重的剥落。由于同时添加这三种台金元素,在氧化膜下形成的内氧化物的密度明显地增加,但内氧化试验表明,同时添加稀土元素和铝不会加速铝的扩散。剥落的氧化膜质量和内氧化物的密度之间无明显的关系。这个结果表明,在“咬合”或“钉住”作用之外可能存在某些因素影响着氧化膜的附着性。     

Fe-Cr-Al系应变电阻合金的加工性

铁铬铝为基的合金,目前已被广泛地应用作高温应变计的材料。这类合金可以在2。~800℃范围应用。但是,由于化学成分的不同,即铬和铝的含量的不同,显著地影响着高温应变计材料的使用温度范围和加工性能。本文首先简述了合金主要化学成分、合金"纯度"以及其它添加元素对合金加工性的影响效果。对铁铬铝合金而言,如果严格控制温度和加工工艺,含16一27终Cr、4.5一7多Al的合金,能够进行热加工和冷加工;合金的"纯度"对合金的塑性亦产生较大的影响。特别是含碳量增高时,更会使这些合金的热加工和冷加工发生困难。一般应使合金中碳含量小于碳在该合金中的溶解度0 .03一0 .033男;为了改善这类合金的加工性能,添加0.1一0.5终稀土元素是比较有效的;加入0.1一1.0终Y在Fe一C卜Al合金中对抗氧化性有显著提高,并对加工性能有良好的影响;其它Ti、Zr、Be、Mg、Ba等元素也均有不同程度的改善作用。为了探讨铝、钒、忆和稀土元素对合金加工性的影响,我们采用正交设计方案研究了合金元素对抗拉强度和延伸率的影响,提供了通过添加元素改进合金加工性能的重要依据。在工艺上对合金的"纯度"、浇注工艺和热加工工艺采取了改进措施。为了解决冷拉丝材的困难,我们还采用了温拉工艺。温拉加热温度为200~300℃,这是由于在此温度时可以得到较高的塑性而又不致于使合金的强度降低很多,以保证合金在拉丝过程中具备必要的抗拉伸变形的强度。     

Y对Zn-25Al-5Mg-2.5Si合金铸态组织及力学性能的影响

以Zn-25Al-5Mg-2.5Si合金为基体材料,通过常规铸造方法制备了加入不同含量稀土Y的锌铝合金.采用扫描电镜、拉伸试验机、硬度计等分析研究了稀土Y对合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明,添加稀土Y后,在锌铝合金中,其与Al、Zn等元素形成硬度高、热硬性好的复杂成分化合物,分散于晶界和枝晶中,细化了组织,有效地阻碍了高温时基体的变形和晶界移动.随着Y含量的增加,在室温、100℃和180℃时合金的抗拉强度基本呈先升后降的趋势.当Y含量为0.4%(质量分数)时合金的综合性能最好,高温强度和硬度显著提高.180℃时合金的抗拉强度比不加Y时提高了26.4%,硬度提高了47.8%.     

Y2O3对渗Al—Si涂层抗氧化性能的影响

用无机盐料浆法在镍基高温合金K4104表面制备了渗Al-Si涂层并在制备过程中添加了Y2O3。采用静态氧化增重的试验方法对涂层进行了1000℃×200h抗氧化性试验,用带能谱分析的扫描电镜观察涂层氧化不同时间后的表面形貌和截面形貌及分析涂层的氧化膜和截面成分。用origin软件绘制氧化动力学曲线并拟合出氧化动力学方程。研究结果表明，渗Al-Si具有较好的抗高温氧化性能。Y2O3的添加提高了渗Al-Si涂层的抗氧化性能，提高了渗Al-Si涂层的塑性，改善了氧化膜与涂层间的粘附性。     

含微量Y的Ni-20Al-30Fe定向合金的研究

一、引言 近年来,在金属间化合物中,特别是Ni—Al系长程有序金属间化合物作为高温结构材料应用前景日趋明显。B_2型Ni—Al化合物具有高熔点、低密度、高热传导性以及优良的抗氧化性能等特点,作为航空航天工业耐热结构材料具有更大潜力。但由于它低温塑性差,中温、高温强度低,限制了它的应用。为了改善低温塑性和提高中温、高温的强度,人们正进行各方面的努力。In-oue等人研究了快速凝固法制备Ni—20Al—30Fe线材合金性能,Sumit Guha等人也对同一成分合金通过热挤压成型工艺研究了该挤压合金的室温性能。结果表明,Fe的加入可提高B_2型NiAl合金的室温塑性,但对高温性能未作报道,这一较好的结果说明了Ni—Al—Fe系合金是值得重视和研究的。在高温合金和在Ni_3Al金属间化合物的研究中发现,少量的稀土元素Y的加入对合金塑性和抗氧化性有好处。为此,我们试图通过加入微量稀土元素Y(0.01wt％)和采用定向结晶工艺,达到提高Ni—20Al—30Fe合金的强度与塑性的目的。     

Ti对ODS型FeCrAl合金表面氧化铝层中活性元素Y扩散的影响

利用机械合金化制备的氧化钇弥散强化(ODS)型FeCrAl合金广泛地应用于高温以及极端恶劣环境中。高温服役过程中FeCrAl合金表面形成致密且粘结性能好的氧化铝层是其抗高温、耐腐蚀的主要原因。同时,氧化铝层的综合性能特别是粘结性能极易受钇、铪、钛、硫等微量元素的影响。为此,结合表面形貌分析、断面形貌分析以及成分分析结果,主要研究了在高温环境中(1 200℃)微量元素Ti对FeCrAl高温合金表面氧化铝层生长行为以及活性元素Y扩散的影响。结果表明:Ti的存在可以促进活性元素Y的向外扩散,在氧化铝层表面形成富含Y和Ti的氧化物。利用第一性原理计算,发现微量元素Ti在氧化铝层晶界上的扩散速率较快,同时微量元素Ti的添加改变了氧化铝层的热膨胀系数,提高了氧化铝层的粘结性能。     

Ce对铸态5356铝合金组织性能的影响

为探索稀土元素Ce对5356铝合金组织性能的影响,本文采用气泡浮游法,通过添加不同成分微量的稀土元素Ce精炼制备出含Ce不同含量的5356铝合金,通过显微组织观察、室温拉伸试验、密度测试等方法研究了在5356铝合金基体中添加稀土元素Ce对其组织性能的影响.实验结果表明:合金的力学性能及密度随着Ce添加量的增加而得到改善;稀土元素Ce既能够提高合金的抗拉强度、断后伸长率及硬度等力学性能,又能够提高合金的致密度使得铸锭中的气孔或疏松减少;添加Ce质量分数为0.4%时,其力学性能改善效果最佳,抗拉强度达到245.8 MPa,屈服强度为101.24 MPa,断后伸长率增加至29.05%,其密度也达到最大,相对提高了0.67%.     

合金元素复合化对Ti_(2)AlNb合金高温抗氧化性能影响EI北大核心CSCD

Ti_(2)AlNb合金具有良好的工艺性能、综合力学性能和较低的密度等性能优势,是新型航空发动机的重要选材之一。为拓宽Ti_(2)AlNb合金的应用范围,需对传统Ti_(2)AlNb合金进行合金成分优化和工艺组织调控以进一步增强其高温抗氧化性能。本研究在传统Ti-Al-Nb三元合金体系基础上,综合设计Mo,Zr,W等合金复合化的方法提高Ti_(2)AlNb合金的抗氧化能力,通过对新型Ti_(2)AlNb合金在750℃和850℃的氧化增重行为分析、氧化层特征结构分析、表面氧化物种类和合金成分过渡分布分析等,发现Mo合金元素引起Ti_(2)AlNb合金在750℃上升至850℃时抗氧化性能的明显下降,Zr合金元素则始终保持着Ti_(2)AlNb合金良好的高温抗氧化能力;更为深入的截面试样SEM表征可将氧化层结构细分为氧化物层、富氧扩散层和组织演变层,Zr和W合金元素对850℃高温氧化过程中不同氧化层结构具有协同抑制作用,因此提出通过Zr和W合金元素复合的方法作为新型Ti_(2)AlNb合金抗氧化合金成分优化方向。     

氧化物弥散强化高温合金抗氧化性能的研究进展

氧化物弥散强化商业高温合金因氧化物颗粒在基体中的弥散强化作用而具有较好的高温力学性能,如今被广泛应用于航空航天、能源、汽车等领域的高温部件。研究发现,氧化物颗粒的掺杂不仅可以使合金基体具有优异的高温强度,还可以显著提高基体的抗氧化性能。概述了氧化物颗粒种类、尺寸和含量对高温合金抗氧化性能的影响,从合金初期氧化行为、氧化膜生长速度、生长机制、粘附性能等角度重点关注不同性质氧化物(如活性元素氧化物和非活性元素氧化物)弥散质点在氧化过程中作用机理的异同,最后对未来的研究方向做出了展望。     

Nd、Y对AZ31镁合金热轧退火薄板耐蚀性的影响

为提高AZ31镁合金热轧退火薄板的耐蚀性,本实验在合金中分别添加单一Nd和复合Nd+Y稀土元素,采用盐雾腐蚀和电化学腐蚀实验方法对其耐蚀性展开研究,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪对合金和腐蚀产物的微观组织及结构进行观察分析。结果表明:添加稀土元素Nd、Y后,AZ31镁合金表面可形成更为耐蚀的含有稀土氧化物Nd_2O_3的腐蚀产物膜,提高对基体的保护作用;添加Nd、Y元素的AZ31镁合金中新的耐蚀相Al_2Nd和Al_2Y析出,有害相β-Mg_(17)Al_(12)减少,使合金自腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减小,腐蚀速率减缓,耐蚀性明显提高;复合添加Nd+Y比单一添加Nd更有利于提高AZ31镁合金的耐蚀性,且添加量为0.5%Nd+0.5%Y时合金的耐蚀性能提高最为显著。     

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。     

Al-Li-Cu-Mg-Zr-Sc合金的显微组织和拉伸性能

一、前言 Al-Li系合金具有低密度、高的比强度和比刚度等特点,是一种新型的航空航天用铝合金材料。目前研究表明,Al-Li-Cu-Mg-Zr系合金具有较好的综合性能。采用适当的热处理工艺,比如:采用较低温度进行时效以及添加适量的合金元素(Bi、La、Ce)等,就对合金的力学性能,尤其是塑性、韧性均有改善。近年来,苏联在Al-Li-Cu-Mg-Zr系合金中又添加了稀有元素Sc,获得了良好的综合性能。 目前国外,尤其是前苏联对含Sc铝合金的研究日益增多,而国内在这方面的论文报道较少。本文研究了Al1.42Li2.41Cu0.93Mg0.93Mg0.O73Zr0.17Sc(wt％)合金采用160℃单级时效(T_6)的时效行为和室温拉伸性能,并利用扫描电镜对拉伸试样断口形貌进行了观察,利用透射电镜对合金的显微组织进行了观察和分析。 二、实验方法