γ基钛铝化合物的断裂韧性

钛铝金属间化合物重量轻并具有极好的高温性能.然而它们的室温塑性和韧性低,这就限制了它们的实际应用.γ基钛铝化合物的断裂特性是许多正在进行研究的课题之一.单相(γ)钛铝化合物比两相(α2 γ)材料脆,并且断裂韧性非常低.室温断裂韧性随钢片状晶粒的增加而增加.断裂韧性对细片条与裂纹平面的取向有密切的关系,细片条与裂纹平面平行时断裂韧性很低(≈10MPa(M~(1/M));细片条与裂纹平面的夹角大时断裂韧性很高(≈35MPa(M~(1/M)).添加像铬和铌那样的第三元素,对钛铝化合物的力学性能和断裂行为有影响.添加铬的材料与二元等加组织材料相     

热处理冷速对FGH97盘件显微组织和蠕变性能的影响

对FGH97粉末高温合金盘件进行热处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和蠕变试验机研究了不同固溶冷速下合金的显微组织、蠕变性能和蠕变机制。研究表明:随固溶冷速的增加,γ′相尺寸减小,富Ti、Nb、Hf的MC型碳化物由连续析出变为颗粒状弥散析出。在750℃/450 MPa蠕变试验条件下,固溶冷速为94℃/min的样品性能明显优于43℃/min。FGH97粉末高温合金在750℃/450MPa条件下的蠕变机制为位错切割γ′相,在晶界处产生应力集中导致裂纹的萌生,裂纹沿着晶界碳化物扩展,最终导致材料的断裂。弥散颗粒状分布的碳化物能有效抑制微裂纹的贯通。     

固相烧结阶段的升温速率对板状WC晶粒硬质合金的显微组织和力学性能的影响

采用真空烧结工艺制备板状WC晶粒硬质合金,在800~1 200℃条件下以不同升温速率升温。采用XRD、SEM、EDS研究了固相烧结的升温速率对其显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:在800~1 200℃温度区间内,随着升温速率的降低,硬质合金的硬度、抗弯强度、断裂韧性均有所提高;其中,随着800~1 000℃的升温速率的降低,硬质合金最终烧结体的组织变得均匀,二维结构中硬质相的晶粒长厚比升高,材料硬度提高趋势较大;随着1 000~1 200℃的升温速率的降低,硬质相晶粒细化,粘结相中固溶合金元素含量增加,材料抗弯强度提高的幅度较明显;同时降低800~1 000℃和1 000~1 200℃的升温速率,可使裂纹长度减小,裂纹偏转增强,大幅提高材料的断裂韧性。在800~1 200℃以2℃/min升温得到的烧结体可获得较均匀的显微组织,硬质相颗粒大部分呈板条状且颗粒长厚比较大,烧结体具有较好的力学性能。     

热处理对喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的影响

研究了2种不同热处理方式对喷射成形超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的显微组织和力学性能的影响.观察了沉积态、挤压态、固溶及时效处理后样品的显微组织,对经时效处理的样品进行了力学性能测试.结果表明:沉积态合金晶粒均匀细小;挤压态合金存在大量的第二相颗粒,为富铜相;固溶处理后,合金出现了再结晶现象.在T6条件下,采用常规470℃单级固溶和时效处理,其抗拉强度仅为710 MPa,延伸率为6.5%;采用双级固溶和时效处理,其抗拉强度超过800MPa,延伸率达到9.3%.     

固溶处理对喷射成形2195铝锂合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等研究了喷射成形2195铝锂合金挤压态以及不同固溶处理后的显微组织,并进行了力学性能测试。结果表明:挤压态合金存在富铜第二相颗粒;固溶处理后,合金的显微组织发生了明显的变化,未溶的第二相颗粒明显减少,力学性能优于挤压态合金;505℃固溶处理后,合金出现了再结晶现象,515℃保温40 min后的合金力学性能最佳,其硬度为161.3 HV,抗拉强度为475 MPa,伸长率为8.4%。     

含Sr的7085铝合金挤压材的各向断裂韧性

采用断裂韧性试验和显微观察研究了含Sr7085铝合金挤压材经固溶、预应变及时效处理后在平行(R-L)和垂直于(L-R)挤压方向上的断裂韧性与微观组织之间的联系。结果表明:7085铝合金挤压材的组织与断裂韧性存在着明显的方向性。在R-L方向其组织沿挤压方向呈带状分布,断裂韧性(Kq)值为25.76 MPa·m1/2;而在L-R方向其组织无明显带状特征,断裂韧性(Kq)为41.33 MPa·m1/2。R-L向裂纹沿着呈带状分布的细小晶粒的晶界启裂,晶界强度低;LR向裂纹穿过晶粒或沿着较大晶界启裂,强度高。细小晶粒带仅出现在挤压方向,其形成与合金中沿挤压方向呈条(带)状分布的粗大不(难)溶第二相粒子诱导的再结晶有关。     

固溶温度对Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金显微组织及性能的影响

采用示差热分析(DTA)法分析了Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的相变特征,根据DTA曲线特征制定试验固溶温度,用SEM、XRD分析水冷后合金试样的显微组织及相组成,用Instron-5569万能材料试验机做室温压缩试验.结果表明,Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的DTA曲线有两个明显的吸热反应峰;在1320 ℃保温水冷时,合金显微组织为B2相组织,随着固溶温度降低,合金析出O相、α2相.在900 ℃保温水冷取得显微组织为O B2相组织的合金具有最佳的力学性能,合金的抗压强度达到1976.77 MPa、压缩率为36.57%,屈服强度为789.91 MPa.     

热处理对TC4合金组织与性能的影响

研究了热处理对TC4半成品棒材的显微组织，拉伸性能，断裂韧性，裂纹扩展速率的影响，结果表明，经α＋β区固溶处理和β区固溶处理＋（α＋β）区时效处理后的TC合金显微组织分别为球状或条状初生α＋晶间β的双态组织和网蓝组织，双态组织结构具有高的拉伸性能和低的断裂韧性，网蓝组织具有良好的断裂韧性和疲劳性能。     

热处理对镍基单晶高温合金微观组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法,制备了一种镍基单晶高温合金。在非真空箱式电阻炉中进行分级均匀化热处理,研究了热处理制度对合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:合金的铸态组织由γ-Ni固溶体相、初生和次生的γ-′Ni3Al相、以及γ/γ′共晶相组成;1 305~1 310℃、16 h固溶处理后,次生γ′全部固溶,少量γ/γ′共晶没有完全固溶;1 315℃、16 h固溶处理后,γ/γ′共晶全部固溶;1 320℃、2 h固溶处理后,出现少量初熔;两次时效处理明显改变了γ′的尺寸、形貌及分布;合金经1 180℃、2 h 1 290℃、2 h 1 315℃、16 h AC 1 140℃、4 h AC 870℃、24 h AC完全热处理后,在1 100℃,137 MPa条件下持久寿命达到100 h。持久裂纹主要沿与拉应力垂直的枝晶间横向段萌生扩展,与γ/γ′共晶完全固溶状态相比,未固溶的γ/γ′共晶更容易成为主要裂纹源。     

固溶时效对TC20钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC20钛合金进行不同的固溶时效处理,通过室温拉伸试验和平面应变断裂韧性试验,结合光学显微镜、扫描电镜和显微维氏硬度计等测试方法,分析了不同的固溶时效处理工艺参数对TC20钛合金显微组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明:当固溶温度一定时,随着时效温度的升高,合金的强度和硬度提高,塑性和韧性下降。当固溶时效工艺为950℃/0.5 h(水冷,WQ)+500℃/4 h(空冷,AC)时,合金可实现良好的强韧性匹配,此时合金的抗拉强度为1106 MPa,屈服强度为1019MPa,断裂韧性高达87.6MPa·m1/2。未经固溶时效处理的锻态TC20钛合金拉伸和紧凑拉伸(CT)试样,其断口呈现典型的韧性断裂形貌特征,而经不同固溶时效处理的试样断口主要以准解理断裂和解理断裂为主。随着时效温度的升高,拉伸试样断口表面逐渐出现二次裂纹和空洞,塑性逐渐降低,CT试样的韧窝尺寸逐渐变小变浅,断裂韧性逐渐降低。     

多相Nb硅化物的断裂韧度和高温力学性能

通过机械合金化和热压烧结制备了4种近理论密度的Nb-xSi-2Fe（x=3,6,10,16）原位复合材料。X射线衍射（XRD）分析表明：制备的复合材料均由铌固溶体（Nbss）相、Nb3S i相、Nb5S i3相和Nb4Fe3Si5相组成。各物相的平均晶粒尺寸为3μm,并且呈等轴状。Nb-Si-Fe复合材料随着S i含量的增加断裂韧度减小,Nb-Si-Fe室温断裂韧度大于11MPam1/2,Nbss相的塑性变形能够减小界面的应力集中延迟裂纹的形核从而改善这些复合材料的断裂韧度。Nb-Si-Fe复合材料在1 300℃时的抗拉强度随S i含量的增加而增加。复合材料在1 300℃时的抗拉强度为112~237 MPa,拉伸延伸率为54%~95%,室温断裂韧度大于11 MPam1/2。     

Effects of V and Al on Microstructure and Room Temperature Fracture Toughness of Nb-Si In-situ Composites

The effect of alloying elements V and Al on microstructure and room temperature fracture toughness of an experimental Nb-Si in-situ composite was investigated. The Nb-Si alloys with different amount of V and Al were prepared by non-consumable arc-melting furnace. The experimental results showed that with the addition of V and Al, the microstructure of the Nb-Si materials transformed from Nbss+Nb3Si to Nbss+Nb5Si3 and the lattice parameters of Nbss phase decreased, and the alloying element V promoted the for...     

ZTA—SiCw的显微结构与断裂特征

用溶胶-凝胶方法制备室温强度为935—1110MPa、断裂韧性9.7MPam~(1/2)的ZTA-SiC_W复合陶瓷。经X射线衍射分析、透射电子显微镜、扫描电子显微镜等手段研究其显微结构和断口特征。结果表明,晶须得到了很好的分散,基体有显著的织构特征,晶须与基体之间除了一部分常见的多晶相接型关系,还有大量的穿晶及穿晶相接型关系。断口上有相当数量与局域晶须群密切相关的二次裂纹。局域晶须群对扩展裂纹的协同阻挡形成二次裂纹可能是晶须群增强增韧的一种新方式。     

SPS烧结WC-5%Co纳米复合粉硬质合金

采用喷雾干燥、流态化床化学转化法生产的WC-5%Co纳米复合粉为原料,研究了放电等离子体烧结(SPS)对超细硬质合金显微结构和性能的影响,同时对SPS烧结、低压烧结、真空烧结等三种工艺进行了比较。结果表明:采用SPS烧结可以在较低的温度下实现超细硬质合金的固相烧结,使合金快速致密化,当1170℃保温6min、压力为50MPa时合金可以获得最好的力学性能;其显微硬度HV30、抗弯强度、断裂韧性分别为1870、3230MPa、10.96MPa/m1/2。低压烧结可促进颗粒在液相中重排,硬质合金压坯经8MPa、1410℃、保温45min烧结,也可以获得比较好的力学性能;而传统真空烧结,合金孔隙度比较高,晶粒不均匀,性能较差。     

硬质相晶粒尺寸对MO2FeB2基金属陶瓷断裂韧性的影响

以Mo、Fe、FeB等为原材料,采用最高烧结温度（保温时间）分别为1170℃（0min）、1250℃（0min）以及1250oC（40min）的真空烧结工艺制备了硬质相晶粒尺寸不同的M02FeB：基金属陶瓷,所得烧结体的硬质相晶粒尺寸分别为1．12、1．31和1｜73wm。利用压痕法测定了M02FeB：基金属陶瓷的断裂韧性。结果表明：M02FeB：基金属陶瓷的断裂韧性随着硬质相晶粒尺寸的增加而增大,当晶粒尺寸从1．12μm增加到1．73μm时,Mo2FeB2基金属陶瓷的断裂韧性从11．4MPa·m^1/2增加到14．2MPa·m^1/2。随着硬质相晶粒尺寸增加,裂纹偏转增强,并出现裂纹桥联和晶粒拔出现象,导致裂纹扩展路径和能量消耗增大,从而提高了Mo2FeB2基金属陶瓷的断裂韧性。     

MICROSTRUCTURE AND FRACTURE FEATURE OF ZTA-SiC_W COMPOSITE

A ZTA-SiC_W ceramic composite of room temperature strength 935—1110 MPa and frac-ture toughness 9.7MPa·m~(1/2) was prepared using the sol-gel proeess.Its microstructure andfracture feature have been examined by means of X-ray diffraction analysis and electron mi-croscope observations.The results show that the whiskers are well dispersed and the matrixhas an obvious texture character.Between the whisker and matrix,there is a great number oftranscrystalline and transcrystalline connective relation other than part of conventionalpolycrystalline connective ones.Certain secondary cracks closely related with local whiskergroup are found on the fracture surface.It may be a new reinforcing and toughening mecha-nism by whisker group,of which the whiskers in the local whisker group arrest synergeticallythe crack propagation accompaning with the formation of secondary cracks.     

不同微观组织TiAl金属间化合物高温动态力学行为与断裂特性

研究Gamma等轴NG组织和近片层NL组织的Ti-46.5Al-2Nb-2Cr合金在不同温度和应变率下的力学行为和断裂模式,揭示温度和应变率对不同微观组织的力学行为和断裂特性的影响。结果表明,两种微观组织的TiAl合金均与温度和应变率相关,且具有类似的温度和应变相关性：动载下的强度明显高于静载下的强度,但在高应变率范围内（320-1350s-1）无明显的应变率相关性;韧脆转变温度（BDTT）随应变率的增加而升高;等轴组织的TiAl合金的真应力—真应变曲线中可以看到明显的屈服现象,而近片层组织的屈服现象不明显。在韧脆转变温度以下,随着温度的上升,两种组织的TiAl的断裂方式均由穿晶解理断裂转变为穿晶断裂与沿晶断裂的混和模式,最后转变为沿晶断裂方式。     

定向凝固对Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr合金组织和高低温力学性能的影响

采用光悬浮炉在氩气环境下制备了成分为Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr的定向凝固试棒,研究了凝固工艺对合金相组成、组织形貌和高低温力学性能的影响,并与电弧熔炼态的合金进行了比较。结果表明,定向凝固试样相组成与电弧熔炼态相比没有发生变化,均由Nb基固溶体(Nb solid solution, NbSS)和Nb/Si化合物Nb5Si3组成,定向凝固合金NbSS呈枝晶状,硅化物呈板条状沿着生长方向分布。与电弧熔炼态相比,定向凝固速度为15和10 mm/h的合金在1250 ℃的抗压缩强度从电弧熔炼态的290 MPa分别提高到约442和493 MPa;15 mm/h的定向凝固后,合金的室温断裂韧性从电弧熔炼态的12 MPa·m1/2增加到15 MPa·m1/2。通过光悬浮定向凝固法制备的该合金具有优良的高低温力学性能     

Microstructures and mechanical properties of TiAl alloy prepared by spark plasma sintering

A fine-grained TiAl alloy with a composition of Ti-47%Al(mole fraction) was prepared by double mechanical milling(DMM) and spark plasma sintering(SPS). The relationship among sintering temperature, microstructure and mechanical properties of Ti-47%Al alloy was studied by X-ray diffractometry(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and mechanical testing. The results show that the morphology of double mechanical milling powder is regular with size of 20?40 μm. The main phase TiAl and few phases Ti₃Al and Ti₂Al were observed in the SPS bulk samples. For samples sintered at 1000 °C, the equiaxed crystal grain was achieved with size of 100?250 nm. The samples exhibited compressive and bending properties at room temperature with compressive strength of 2013 MPa, compression ratio of 4.6% and bending strength of 896 MPa. For samples sintered at 1100 °C, the size of equiaxed crystal grain was obviously increased. The SPS bulk samples exhibited uniform microstructures, with equiaxed TiAl phase and lamellar Ti₃Al phase were observed. The samples exhibited compressive and bending properties at room temperature with compressive strength of 1990 MPa, compression ratio of 6.0% and bending strength of 705 MPa. The micro-hardness of the SPS bulk samples sintered at 1000 °C is obviously higher than that of the samples sintered at 1100 °C. The compression fracture mode of the SPS TiAl alloy samples is intergranular fracture and the bending fracture mode of the SPS TiAl alloy samples is intergranular rupture and cleavage fracture.     

2％C／MoSi2复合材料的组织结构与性能

采用热压烧结工艺制得了2％C／MoSi2（质量分数）复合材料,并测定了材料的显微组织和结构、室温和高温力学性能、耐磨性能以及电阻率。结果:C／MoSi2复合材料由大量的MoSi2、多量的Mo5Si3和少量的β－SiC组成,其硬度Hv为1060,抗弯强度为470MPa,断裂韧性为5．12MPa.m^1/2,800℃的硬度Hv为750,1200℃的抗压强度为450MPa,1400℃的抗压强度为142MPa;在Al2O3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能,材料的电阻率为349n.m。与纯MoSi2相比,2％C／MoSi2复合材料在硬度、抗弯强度、断裂性、高温抗压强度、弹性模量和耐磨性能等方面都有较大的提高。