Ti-16.28Si合金的高温抗氧化行为及添加Cu的影响

选用Ti、Si、Cu粉末通过高能球磨-冷压-无压烧结制备了Ti-16.28Si和Ti-15.46Si-5Cu两种合金,并在800℃、900℃、1000℃空气中对其进行高温氧化试验。利用SEM、EDS及XRD对烧结和氧化试样的表面及横截面形貌、物相组成进行分析,以研究合金的氧化机制。结果表明：两种配方试样烧结之后主要含有Ti、Ti5Si3、Ti5Si4相,加Cu配方出现Cu3Si相;加Cu后致密度升高。高温氧化80 h后,氧化试样的主要物相为TiO2,还含有少量的SiO2、Ti3O5、TiO、TiN、CuO或Cu2O相。两种合金在800℃和900℃氧化温度下都达到抗氧化等级。Ti-16.28Si合金在900?C时氧化膜表层基本上全是金红石TiO2,抗氧化性能最好。800℃下,添加Cu显著改善Ti-16.28Si合金的抗氧化性能;在Cu含量为5 wt%时其平均氧化速度仅为Ti-16.28Si合金的57.8 %;但在900℃和1000℃下,添加Cu后,Cu3Si相可降低合金的抗氧化性能。     

Cu元素对Ti-16.28Si合金在900℃下氧化机制的影响

采用高能球磨一冷压一真空烧结工艺制备了Ti-16．28Si、Ti-15．46Si-5Cu和Ti-14．65Si-10Cu3种合金,并在900℃下空气气氛中对其进行高温氧化实验。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）以及x射线衍射仪（XRD）对烧结和氧化后合金样品的形貌、微区成分及物相组成进行分析,研究Cu元素对Ti-16．28Si合金在900℃下氧化机制的影响。结果表明：烧结后3种样品中主要含有Ti、Ti,Si3、Ti,Si4相,含Cu元素的样品中则出现了Cu,Si相且致密度随Cu含量升高而升高。900℃下氧化80h后,合金样品表面的主要物相为TiO2,同时含有少量的SiO2、Ti3O5、CuO或Cu2O等相。3种合金中,Ti-16．28Si合金的氧化膜表层基本上都是TiO2,抗氧化性能最好;其余2种合金的抗氧化性能稍低,Cu元素的加入降低了合金在900℃下的抗氧化性能。     

Si含量对铁基高温合金抗氧化性能的影响

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段对不同Si含量的铁基高温合金1 250℃下的抗氧化性能进行了研究。结果表明,1 250℃下,铁基高温合金抗氧化性能与Si含量的关系由优至劣的顺序是:0.93%Si>0%Si>2.76%Si>1.40%Si。含0.93%Si的铁基高温合金具有好的抗氧化性能的原因是,Si在基体与其致密的氧化膜之间形成了弥散分布的SiO_2颗粒层,这些尺寸较小的SiO_2颗粒与其氧化膜紧密连接犹如楔子般起着钉扎氧化膜的作用,改善了氧化膜的粘附性,进而提高了材料的抗氧化性能。     

工艺方法对Cu—Si和Fe-Si合金高温氧化行为的影响

采用电弧熔炼(CA)和机械合金化(MA)方法制备了不同显微组织的二元Fe-Si和Cu-Si合金,并研究了它们在不同温度下纯O2中的高温氧化行为.动力学分析表明,制备工艺对两种合金高温氧化行为的影响结果截然不同,机械合金化方法提高了Cu-Si合金的抗高温氧化性能但降低了Fe-Si合金的抗高温氧化性能.X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明,两种方法制备的Fe-1Si合金氧化生成了Fe2O3→Fe3O4 FeO→FeO→ FeO SiO2结构的氧化膜;而Cu-1.3Si合金氧化后生成了CuO→Cu2O→Cu2O SiO2→内氧化区结构的氧化膜;虽然两种合金氧化后均生成了富SiO2的混合氧化区,但未形成连续的SiO2保护膜.探讨了晶粒尺寸对合金高温氧化行为的影响机理.     

Cu含量对Ti-8Si系合金抗腐蚀性能的影响

采用高能球磨-冷压成型-真空烧结工艺制备了Ti-8Si、Ti-7.6Si-5Cu、Ti-7.2Si-10Cu和Ti-6.4Si-20Cu四种合金并研究了其在HCl溶液中的抗腐蚀性能。采用扫描电镜(SEM)及配备的能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对Ti-8Si合金腐蚀前后的表面形貌、横截面形貌和物相组成进行了分析。结果表明:四种合金主要含有Ti、Ti_5Si_3和Ti_5Si_4相,添加Cu元素的合金出现Cu_3Si、Cu Si Ti和Cu_xTi_y等相。Ti-7.6Si-5Cu合金的显气孔率仅为0.14%,腐蚀失重仅为0.5mg/cm~2(腐蚀深度约为8μm),合金致密度和抗腐蚀性能明显优于其他三种合金。适量的Cu元素有利于提高Ti-8Si合金的致密度,阻碍Cl~-的侵蚀作用,提高了该合金的抗腐蚀性能。     

Ti-600合金的高温蠕变行为

研究了Ti-600合金在550～650℃下的高温蠕变行为,实验应力为150～300 MPa.计算了合金在不同应力、不同温度下的稳态蠕变速率、应力指数及蠕变激活能,并在此基础上研究了其蠕变强化机制.蠕变应力为300 MPa时,Ti-600合金的蠕变激活能Q=490.1 kJ/mol;650 ℃,合金的蠕变应力指数n值在6.5～8.5之间变化,表明在实验温度范围内合金的蠕变变形以位错攀移为主,以位错的滑移为辅.     

添加Al对Cu-Ni-Cr合金高温氧化行为的影响

为了提高反应等离子喷涂纳米TiN涂层的致密性、消除涂层内的微观缺陷,在大气、氩气氛和真空中对其进行了热处理.用XRD、SEM、TEM分析了纳米TiN涂层热处理后相组成及组织结构的变化,测试了处理后涂层的结合强度和孔隙率.结果表明:纳米TiN涂层在大气和氩气氛中,于600℃开始发生分解和氧化;真空环境下加热,涂层相组成不发生变化.在大气中600℃加热处理后,TiN涂层中微裂纹愈合,孔隙率降到原来的70％,结合强度基本不变.大气中1000℃热处理后,晶粒尺寸仍为100～200 nm.     

Al对HK40合金高温抗氧化行为的影响

研究了含Al量不同的HK40合金在工业纯Ar气氛中的高温抗氧化性能,用SEM、XRD等方法检查了氧化膜的形貌、结构与成分．结果表明,加入铝后合金表面在高温下形成均匀的Al2O3膜,从而提高了合金的高温抗氧化性能;Al加入量为6mass％时,合金的高温抗氧化性能最好．在1100℃时加Al的合金氧化增重遵从抛物线规律,且随...     

添加元素Cu对Al-Mg-Si合金析出相行为的影响

研究了添加元素Cu对6082Al-Mg-Si合金时效过程及微观组织变化的影响.结果表明,添加元素Cu后提高了Al-Mg-Si合金的峰值硬度,同时缩短了合金达到峰值硬度的时间.根据透射电镜及三维原子探针的观察可知,经过170℃时效2h后,添加元素Cu的Al-Mg-Si合金中所形成的β"析出相中有Cu原子的富集,而未添加元素Cu的合金仍以GP区为主.170℃时效8h后,在含0.6%Cu合金中形成了明显的板条形Q'析出相.     

Si对FeMoCrNi高温耐磨合金的组织和抗氧化性能的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪等研究Si对FeMo25Cr14Ni10高温耐磨合金组织及其800℃氧化行为的影响。结果表明:合金的铸态和退火态组织均为α-Fe(Mo,Cr,Ni)+Laves相(Fe2Mo型)。随Si含量增加,合金中铸态组织形态由魏氏体组织转变为枝晶组织。Si的加入明显改善了合金的抗氧化性能,其作用机理在于提高了基体中Cr的含量,促进了致密Cr2O3氧化膜的形成;而Mo和Si在Laves相中的富集增强了中间相的稳定性,抑制了Mo的氧化与挥发。但当Si含量较低时,低熔点Mo氧化物的挥发不能得到完全抑制,外氧化膜较为疏松,并且会产生剥落现象。Si含量为3%~4%(质量分数)的FeMo25Cr14Ni10合金具有优异的抗氧化性能。     

Si添加对粉末冶金AZ80合金组织及高温力学性能的影响

采用熔铸法分别制备AZ80合金及AZ80-Si合金,随后依次采用双气流雾化、热压和反向挤压工艺对两种合金进行加工,利用光学显微镜、SEM、XRD及拉伸机,研究Si添加对AZ80合金组织及高温力学性能的影响。研究表明:与双气流雾化AZ80合金颗粒相比,AZ80-Si合金颗粒内网格状分布的Mg17Al12相减少而多边形颗粒状分布的Mg2Si相增多。反向挤压过程中两种热压合金组织均发生连续动态再结晶,反向挤压AZ80-Si合金晶粒细化较好,内部Mg2Si颗粒与基体相冶金接合良好,拉伸过程中起到了钉扎作用,使其屈服强度和抗拉强度均提升较大,但伸长率较小; AZ80断口组织呈现解理台阶状,而AZ80-Si由于高温强化相Mg2Si的作用,断口组织为较大且深的韧窝。     

镧对高碳合金工具钢的高温抗氧化行为的影响

在热分析仪上采用增重法对未添加稀土与添加了0.004%稀土镧的高碳合金工具钢进行高温氧化实验。利用扫描电镜、X射线衍射对样品表面氧化膜进行分析。结果表明:在1000、1100℃时,恒温氧化动力学均符合抛物线规律,氧化膜具有保护性,添加稀土镧的高碳合金工具钢的氧化激活能提高了,氧化速率常数降低了。此时稀土镧的加入细化了氧化膜的晶粒,增强了氧化膜与基体的粘附性,使氧化膜不易脱落。在1200℃时,氧化增重曲线近似于直线,含有稀土镧的高碳合金工具钢的氧化速率更快,不利于提高合金工具钢的抗氧化性,氧化膜的保护作用也丧失。稀土镧的添加不会改变实验钢氧化膜的物相组成。     

Al对高温合金高温抗氧化性能的影响

通过加入Al改善高温合金氧化膜的稳定性,并辅以微量强化元素Nb与合理的热处理工艺来提高高温合金抗氧化性。在真空感应熔炼炉中熔炼合金,利用扫描电镜、X射线衍射仪研究了Al元素对高温抗氧化性能的影响。结果表明:Al的加入提高了钢的抗氧化性,但含5%Al试样的氧化膜表面出现大量裂纹;合金氧化膜主要是由Cr2O3和具有尖晶石结构的FeCr2O4、Fe3O4以及少量Al3Fe5O12组成。     

Si对高熵合金涂层组织和高温抗氧化性能的影响

研究了Si含量对窄带/宽带激光熔覆NiCoFeCrSixAlCuTiMoB0.4(x=1.0,0.5)高熵合金涂层组织、相结构及高温抗氧化性能的影响.结果表明:窄带涂层组织为树枝晶,主要相结构为BCC固溶体.宽带涂层为较粗大的树枝晶,相结构由BCC固溶体和存在于枝晶间的B(Fe,Si)3、Cr2 B少量第二相组成,且S...     

微量元素添加对Ti1100合金的高温抗氧化及耐蚀性能影响

利用固溶体合金中的"团簇加连接原子"模型解析了典型高温近α-Ti合金Ti1100的成分,其团簇成分式为[Al-(Ti_(13.7)Zr_(0.3)](Al_(0.69)Sn_(0.18)Mo_(0.03)Si_(0.12)。在此基础上,采用相似元素替代原则设计了微量元素Hf、Ta和Nb添加的系列合金成分,即[Al-(Ti_(13.7)Zr_(0.15)Hf_(0.15))](Al_(0.69)Sn_(0.18)Si_(0.1)(Mo/Ta/Nb)_(0.03))。对该系列合金进行950℃,1h固溶+560℃,6h时效处理,然后进行组织结构、硬度、抗高温氧化及电化学腐蚀性能测试。结果表明Zr_(0.15)Hf_(0.15),合金与参比合金具有相同片层β转变组织,而在此基础上Ta和Nb的添加会使合金中产生大量等轴α组织;但组织的改变对系列合金的显微硬度影响不大,介于3300~3700MPa。650℃氧化100 h后系列合金均具有较强的抗氧化能力,氧化增重小于1.0mg/cm~2,而在800℃氧化100h后,添加Hf、Ta、Nb元素的合金氧化增重明显低于Ti1100合金,氧化层厚度为23~27μm,且氧化层致密,其中[Al-(Ti_(13.7)Zr_(0.15)Hf_(0.15))](Al_(0.69)Sn_(0.18)Si_(0.1)Ta_(0.015)Nb_(0.015))合金具有最优的抗高温氧化性能,800℃,100h后的氧化增重仅为2.6mg/cm~2。此外,该系列合金在在3.5%NaCl溶液中也具有较好的耐蚀性。     

高温Ti-60合金中氢行为的研究

研究了氢对Ti-60合金组织和相变的影响规律及反应机理.结果表明,氢可以改变初生α相和β相的体积分数,(α+β)/β相变点随氢的加入而降低,加入0.65wt%的氢可使其相转变温度从1025℃降至850℃.氢使β相的品格常数发生变化,其原因是氢固溶于β相.真空脱氢可使氢恢复到安全浓度,并且晶粒组织得到细化.     

添加Si对Mg-Li合金储氢性能的影响

在氩气保护下,采用热处理并结合机械球磨合金化制备Mg_(90)Li_(10+x)%Si(x=0,2,5,8(质量分数))合金储氢材料,研究Si的添加对Mg-Li合金储氢性能的影响。结果表明:Mg_(90)Li_(10+x)%Si(x=2,5,8)合金材料经过热处理和机械合金化后,Li容易扩散进入Mg晶格体内形成Mg(Li)固溶体,Si与Mg结合生成Mg_2Si,而Mg_2Si不仅能改善Mg-Li合金的吸/放氢动力学性能,而且还能提高Mg-Li合金的热力学性能。Mg_(90)Li_(10+x)%Si(x=0,2,5,8)合金的初始脱氢温度从632 K(x=0)分别下降到了610 K(x=2)、598 K(x=5)和598K(x=8);Mg-Li合金的脱氢表观活化能为396.5kJ/mol,而添加Si后,其分别下降了13.3 k J/mol(x=2)、21.1 kJ/mol(x=5)和67.4kJ/mol(x=8)。     

Ti-5553合金高温变形时动态再结晶行为

采用热压缩试验方法,对Ti-5553钛合金的动态再结晶行为进行研究。结果表明,在温度800～860℃、应变速率0.01～10s-1的范围内,Ti-5553合金在高温、低应变速率变形时,晶界弓出形核是其主要的动态再结晶形核机制;在低温、高应变速率、大变形量变形时,位错塞积形核是主要的动态再结晶形核机制。在非均匀变形的条件下材料产生绝热剪切现象,其形核主要以亚晶吞并长大形核机制进行。