激光区熔定向凝固Al2O3/Y3Al5O12 (YAG)共晶的组织与断裂韧性

采用激光区熔高温度梯度快速定向凝固技术从熔体中直接制备Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合陶瓷,以研究其在超高温度梯度(1.0×106 K/m)下的快速凝固组织特征及与激光工艺参数的关系,并对其力学性质进行分析.研究结果表明:凝固组织强烈地受激光扫描速度与功率密度的影响,当二者匹配时,Al2O3相和Y3Al5O12(YAG)相呈现均匀一致,连续分布的层状耦合共晶结构,共晶间距细小(1～2 μm),且随扫描速度的增大逐渐减小;所制备的Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶陶瓷硬度高达19.5 GPa,断裂韧性达到3.6 MPa·m1/2.     

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。     

定向凝固共晶多相复合陶瓷的研究现状

本文评述了定向凝固共晶多相复合陶瓷的制备方法, 并介绍了定向凝固 Ａｌ_２ Ｏ_３/ Ｙ Ａ Ｇ 共晶复合材料优异的高温强度、热稳定性以及抗蠕变性断裂强度达３５０ ～４００ Ｍ Ｐａ , 且从室温到２０７３ Ｋ 基本不变; 在１９２３ Ｋ 以上拉伸试验, 显示出由位错运动引发的塑性形变; 且观察到类似于金属的屈服现象这种复合材料经１９７３ Ｋ/１０００ｈ 空气中热处理后的显微结构也十分稳定有望成为２１ 世纪新的耐热结构材料     

SCN-Cam共晶合金的定向凝固研究

采用实时观测装置和定向凝固系统研究了SCN-Cam(Succinonitrile-wt%Camphor,wt%为质量分数)模型合金的凝固过程.实验结果表明,SCN-23.6%Cam共晶合金在常规条件下形成规则的共晶组织,共晶间距随界面推移速度的增大而减小;加入超声振动时,共晶合金生长出初生相;SCN-21%Cam亚共晶...     

Al2O3型壳与定向凝固合金IC10的界面反应

采用扫描电子显微镜、能谱分析等研究定向凝固合金IC10与Al2O3陶瓷型壳的界面反应.结果表明:Al2O3型壳与IC10合金发生界面反应,合金表面粘砂严重;IC10合金中由于含有1.5％(质量分数,下同)Hf,使其活泼程度明显增加.界面反应层厚度约5～8μm,反应区分成内、外两层,外层为HfO2,内层为富(Al,Ta,Nb)氧化物层,Al含量占80％.Hf和Al是界面反应的主导元素.     

布里奇曼定向凝固Ni-12％Si过共晶的弹性模量与断裂韧性

本研究采用第一性原理计算了Ni_3Si金属间化合物的弹性模量,并用Ipp6.0图像分析软件对不同凝固速率的Ni-12%Si(质量分数)过共晶定向凝固组织中α-Ni相的体积分数进行了定量分析。根据复合材料的混合法则预测了不同凝固速率的Ni-12%Si过共晶的塑性。此外,采用三点弯曲法研究了不同凝固速率的Ni-12%Si过共晶的断裂韧性,并分析了断口形貌以及断裂机理。     

无容器凝固条件下La2O3-TiO2二元共晶陶瓷的结构演变

无容器凝固已成为制备新型功能陶瓷材料的重要手段,但直至目前对二元复相陶瓷的深过冷凝固机理研究甚少.本论文采用气动悬浮技术研究了无容器凝固条件下La2O3-TiO2二元共晶陶瓷凝固组织和结构演变.按La2O3-82.8at％ TiO2共晶组分将两种粉体混匀压片烧结成陶瓷圆柱,经激光加热熔化后在触发形核和无容器凝固两种形核模式下凝固.结果表明,烧结后的陶瓷由La4Ti9O24和TiO2两相组成;用光学显微镜和扫描电镜观察了两种形核模式的陶瓷样品形貌,均为规则共晶层片结构,前者因是触发形核,过冷度小,组织较后者粗大,由表面多个形核中心向内部辐射生长;后者为深过冷凝固,组织细小并高度取向,原因是后者是均质形核,过冷度大,晶体生长方向受热流控制.     

SHS冶金技术制备纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷研究

以SHS冶金技术,通过材料原位合成手段并在大过冷条件下熔体发生共生共晶反应,快速一次性制备出自然自组装的具有1-3复合、晶内型结构的纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷,其中sEM观察与凝固理论分析表明在本实验条件下只有亚共晶成分的复相陶瓷才易获得ZrO2相纤维直径在纳米尺度上的纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷.     

悬浮炉法定向凝固Ti_3Al+Ti_5Si_3双相合金

采用光学悬浮炉法生长Ｔｉ３Ａｌ＋Ｔｉ５Ｓｉ３双相合金的定向凝固样品。结果表明，定向凝固样品的组织与铸态组织相比更接近于平衡态，径向定向凝固态样品组织不均匀，在高的生长速率下Ｔｉ５Ｓｉ３相沿着生长方向分布。     

光悬浮区熔定向凝固Al_2O_3/Er_3Al_5O_(12)和Al_2O_3/Yb_3Al_5O_(12)共晶陶瓷的制备与性能研究（英文）

本研究探索了光悬浮区熔法制备Al_2O_3/Er_3Al_5O_(12)(ErAG)和Al_2O_3/Yb_3Al_5O_(12)(YbAG)定向凝固共晶陶瓷。在10 mm/h的抽拉速率下成功获得了凝固组织均匀、内部无裂纹或孔洞的高质量共晶陶瓷。通过高分辨三维X射线衍射仪研究了Al_2O_3和RE_3Al_5O_(12)在三维空间的分布与组织结构;利用电子背散射衍射技术分析了定向凝固末期Al_2O_3和RE_3Al_5O_(12)两相的晶体学择优取向和相界面关系。力学性能表征结果显示,Al_2O_3/ErAG和Al_2O_3/YbAG具有优异的力学性能,二者的维氏硬度分别为(13.5±0.4)和(12.8±0.1) GPa;断裂韧性分别为(3.0±0.2)和(3.2±0.1) MPa·m~(1/2)。     

氧化物共晶陶瓷定向凝固研究进展

定向凝固氧化物共晶自生复合陶瓷具有优异的高温强度、抗氧化性、抗蠕变性以及良好的高温结构稳定性,被认为是新一代在高温氧化性气氛中长期工作的首选超高温结构材料之一。回顾了氧化物共晶自生复合陶瓷的发展历史,总结了目前定向凝固氧化物共晶陶瓷凝固组织和力学性能方面的研究现状,同时结合作者在本领域的研究,着重分析了高温度梯度定向凝固条件下氧化铝基共晶陶瓷的组织特征、凝固特性、力学性能以及增韧机制。最后展望了定向凝固氧化物共晶陶瓷的发展趋势。     

激光区熔Al2O3/Er3Al5O12共晶自生复合陶瓷的组织与断裂韧性

采用激光区熔快速定向凝固技术制备出Al2O3/Er3Al5O12(EAG)共晶自生复合陶瓷,研究了不同激光扫描速率下材料的凝固组织特征及其演变规律,并对其力学性能和增韧机制进行了分析.结果表明:激光区熔Al2O3/EAG由连续的Al2O3和EAG两相组成,两相相互交错分布,形成均匀的三维网状结构;共晶间距细小,在0.2～2.1μm之间,并随着扫描速率的增加规律性地减小.在低的扫描速率下,微观组织呈现典型的层片状非规则共晶组织;当扫描速率增至800μm/s时,出现了胞状及EAG树枝晶.共晶陶瓷的硬度和断裂韧性分别为18.7GPa和2.45MPa.m1/2.微观组织高度细化以及裂纹扩展过程中沿两相界面偏转、分叉等机制提高了材料的韧性.     

合金化对定向凝固Ti-AI-Nb合金微观结构与力学性能的影响

采用定向凝固方法制备了Cr/Mo微合金化高Nb Ti-Al合金,并考察了其微观结构和力学性能.结果表明,两种合金都呈现出层片状微观组织.尽管温度梯度受限,抽拉速度较高,但与Ti-16A1-12Nb相比,Ti-16A1-12Nb-3Cr-1Mo合金中的片层倾向于与抽拉方向呈更小角度生长,在室温和650℃时的拉伸强度和塑性...     

定向凝固NiAl-Cr(Mo)共晶复合材料的研究进展

综述了定向凝固NiAl-Cr(Mo)共晶自生复合材料的凝固组织特征和力学性能,探讨了添加微量元素如Hf、Ti和Ho等对复合材料组织和力学性能的影响。就目前合金在实际应用中的不足之处提出了改进方法,如提高温度梯度和改变合金成分,试图制备含大体积分数强化相的细密、连续、规则的层片组织以提高其综合力学性能。     

Si-TaSi2共晶自生复合场发射材料的定向凝固组织特征

采用电子束悬浮区熔装置（EBFZM）制备了Si-TaSi2共晶自生复合场发射材料,系统地研究了Si-TaSi＋2共晶的定向凝固组织特征.当凝固速率在0.3～9.0mm/min范围内变化时,均可获得Si-TaSi2共晶自生复合材料,具有高精确取向的TaSi2纤维在硅连续基体中均匀分布.随着凝固速率的增大,TaSi2纤维的直径和平均间距减小,面密度和体积分数增大.采用零功率法考察了不同凝固速率时的固-液界面形貌.当凝固速率由0.3mm/min变化到5.0mm/min时,固-液界面经历了平界面→浅胞状界面→胞状界面→平界面的演化过程.     

Nb基超高温合金定向凝固组织及其共晶凝固机理研究进展

Nb-Si基共晶体系超高温合金是目前最有希望应用于超高温环境的材料之一.目前的研究还仅仅停留在合金化改善其综合性能及抗氧化涂层的制备等方面,而对其共晶凝固机理等更深层次的研究还较少.从Nb基超高温合金铸态、定向凝固态组织及相组成等角度入手对该合金的微观组织变化规律进行了分析和总结;并对Nb基超高温合金共晶凝固机理的研究进展进行了综述;此外,还讨论了该合金目前仍需解决的问题.     

基于高温熔凝法Al_2O_3/ZrO_2/YAG共晶陶瓷显微组织演变规律

作为超高温结构材料,共晶氧化物陶瓷的力学性能和显微组织密切相关。采用高温熔凝法制备Al_2O_3/ZrO_2/YAG共晶陶瓷体,研究熔体温度和结晶种子对凝固组织影响规律,运用经典形核机制和Jackson-Hunt共晶生长模型探讨了凝固组织的演变机理。研究表明,随着熔体温度升高(1750~2000℃),凝固体物相组成从α-Al_2O_3,c-ZrO_2和YAG转变为α-Al_2O_3,c-ZrO_2和亚稳相YAP。凝固组织依次经历:非共晶Al_2O_3/ZrO_2/YAG、不规则共晶Al_2O_3/ZrO_2/YAG、纳米纤维状共晶Al_2O_3/ZrO_2/YAG和复杂粗大的亚稳复合陶瓷Al_2O_3/ZrO_2/YAP。分析表明,凝固组织的演变源于异质晶核点不断钝化导致形核过冷度和凝固路径改变,所以合理选择熔体温度和结晶种子是共晶组织调控的关键。     

凝固模式对定向凝固TiAl-Nb合金组织和力学性能影响

目的 研究凝固模式对TiAl-Nb合金定向凝固组织和力学性能的影响。方法 利用Bridgman定向凝固方法制备了单一β、亚包晶、过包晶以及单一α相4种凝固模式的TiAl-Nb合金,对显微组织进行观察,并进行室、高温拉伸性能测试及断口形貌分析。结果 单一β凝固模式柱状晶明显倾斜,其他凝固模式合金的柱状晶挺直且宽度较均匀,除单一α凝固合金中片层方向近似与定向凝固方向平行外,其他模式凝固合金中大部分片层方向与定向凝固方向呈近45°夹角;拉伸性能结果显示,亚包晶合金室温和高温抗拉强度最高,分别为429和483 MPa,单一α相合金室温和高温抗拉强度最小,分别为281和204 MPa。结论 亚包晶合金其室温和高温拉伸性能均高于其他凝固模式的合金性能,但定向凝固试样制备过程中产生Y2O3颗粒夹杂,导致拉伸试验过程容易形成应力集中,致使定向凝固TiAl-Nb合金较早发生断裂。     

定向凝固TiAl合金成分−组织−性能研究进展

TiAl合金由于其低密度和高比强度,在航空材料中展现出良好的应用前景。通过定向凝固控制TiAl合金晶体取向,有助于大幅提升合金高温性能和服役温度,促进TiAl合金在新一代航空发动机上的应用。综述了近年来TiAl合金定向凝固的研究方法和成分?组织?性能关系的研究进展,总结了国内外定向凝固TiAl合金的主要研究单位及研究主题,简要介绍了定向凝固方法与模壳材料的应用情况。从合金成分角度,分析并总结了α、β相稳定元素和其他常见元素对定向凝固组织和性能的作用;从力学性能角度,介绍了定向凝固高Nb?TiAl合金在高温拉伸、蠕变、高周疲劳性能上的优势及相关机理;从定向凝固工艺角度,归纳了生长速率和温度梯度对合金凝固路径、片层取向及宏观、微观偏析的影响。展望了定向凝固TiAl合金的未来发展方向。