定向凝固过共晶Nb-Si基合金的组织优化

采用液态金属冷却定向凝固炉制备Nb-16Si-24Ti-10Cr-2A1．2Hf合金,凝固速率分别为1．2、6、18、36、50mm／min,随后对定向凝固速率为50mm／min的合金进行（1400℃,10h）,（1450℃,10h）和（1500℃,10h）的热处理。研究了定向凝固速率和热处理温度对合金微观组织的影响。结果表明：合金的定向凝固组织主要由沿着试棒轴向生长的初生Nb5Si3相和耦合生长的Nbss／Nb5Si3共晶胞组成,在共晶胞边缘,有少量的Cr2Nb存在。横截面上共晶胞边界明显,随着凝固速率的增加,定向凝固组织明显细化,Nbss／Nb;Si,共晶胞形貌也发生变化。合金经过热处理,Nbss连成基体,部分CrENb相熔解,微观成分偏析减小。经过（1450℃,10h1热处理,实现了对过共晶Nb—Si基合金的组织优化。     

高温热处理对Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金显微组织的影响

为了研究高温均匀化及时效热处理对Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金显微组织的影响,对样品进行均匀化处理,于1200-1500°C保温24h,随后于1000°C保温24h进行时效。结果表明,热处理后的组织主要由Nbss、（Nb,X）5Si3和Cr2Nb组成。随着均匀化处理温度的升高,电弧熔炼态的树枝状Nbss转变为等轴状,原先花瓣状的Nbss/（Nb,X）5Si3共晶组织消失,转变为分布于Nbss基体上的小块状（Nb,X）5Si3组织。Cr2Nb的形貌随均匀化处理温度的升高而发生明显变化。当均匀化处理温度达到1300°C以上,原先粗大的Cr2Nb发生溶解,在随后的冷却过程中在Nbss基体上沉淀析出细小、密集的针状Cr2Nb。经高温均匀化和时效复合处理后,Nbss基体上析出更为细小、密集的沉淀相Cr2Nb,使得Nbss、（Nb,X）5Si3和Cr2Nb相中Ti、Hf和Al元素的含量差别缩小。     

热处理对定向凝固Nb-Ti-Si基合金组织及力学性能的影响

在熔体温度为2323 K,抽拉速率为100 μm/s的条件下对Nb-Ti-Si基超高温合金进行了有坩埚整体定向凝固 (DS),然后对定向凝固试样进行了两种不同工艺的热处理：即1723 K/50 h高温均匀化处理 (HT1) 和1623 K/50 h 1723 K/50 h 1373 K/50 h复合热处理 (HT2)。采用XRD,SEM和EDS等分析手段研究热处理对定向凝固合金微观组织及其力学性能的影响。结果表明,热处理后合金中大尺寸初生硅化物的体积分数下降,两种方式的热处理均能有效减轻甚至消除合金中的成分偏析。热处理后原DS试样中Nbss (Nb,X)5Si3共晶胞的边界完全消失。相比HT1处理,HT2处理后试样中硅化物的分布更加均匀。与DS试样相比,经HT2处理后试样的室温断裂韧性值增加了12.3% (约19.2 MPa?m1/2),且其拉伸强度增加了26.6% (最大值达到933.2MPa)。力学性能的改善主要归因于热处理后组织中 (Nb,X)5Si3颗粒弥散分布以及韧性Nbss相的形状、尺寸及含量均发生变化。     

定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金的组织与室温条件断裂韧性

采用真空自耗电弧熔炼法制备了Nb-Ti-Si基超高温合金的母合金锭,在2050℃的熔体温度下实现了合金的有坩埚整体定向凝固.测定了电弧熔炼态与定向凝固试样的室温条件断裂韧性,采用SEM,EDS等方法分析了凝固速率V分别为10,20和50 μm/s的整体定向凝固组织、单边切口梁弯曲试样的断口形貌及裂纹扩展路径,并讨论了其断裂机理.结果表明:合金的整体定向凝固组织主要由沿着试棒轴向挺直排列的横截面为多边形的初生(Nb,X)5Si3 (X代表Ti,Hf和Cr元素)棒与耦合生长的层片状Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成.整体定向凝固显著提高合金的室温条件断裂韧性KQ,且V=50μm/s时的最高,达16.1 MPa·m1/2,较电弧熔炼态试样的KQ提高了50.5％.定向凝固试样中Nbss与(Nb,X)5Si3沿垂直于受力方向的定向排列以及粗糙的Nbss产生的裂纹桥接和偏转,增大了裂纹扩展阻力,从而提高了合金的室温条件断裂韧性.     

Hf含量对Nb-Si基超高温合金组织的影响

采用真空非自耗电弧熔炼的方法制备了4种名义成分为Nb-22Ti-16Si-3Cr-3Al-x Hf(x=0,2,4,8,at%)的合金,并于1450℃保温50 h进行了均匀化处理,研究Hf含量对Nb-Si基超高温合金电弧熔炼态及热处理后组织的影响。结果表明:不含Hf的合金的组织主要由初生α(Nb,X)5Si3,Nbss枝晶以及2种共晶(即Nbss/α(Nb,X)5Si3和Nbss/γ(Nb,X)5Si3)构成;加入2 at%Hf,促进了初生γ(Nb,X)5Si3的形成并增加了Nbss/γ(Nb,X)5Si3共晶的含量;当Hf含量增加至4 at%和8 at%时,α(Nb,X)5Si3的形成受到完全抑制,合金中的硅化物仅以γ(Nb,X)5Si3的形式存在。经1450℃/50 h热处理后,原电弧熔炼态的Nbss枝晶与典型的共晶组织形貌基本消失,合金的组织均匀分布。对Hf含量为0 at%和2 at%的合金来说,热处理后的相组成没有发生改变,但α(Nb,X)5Si3的含量减少;而对Hf含量为4 at%和8 at%的合金来说,热处理后Cr2Nb Laves相消失,且在后一种合金中还观察到少量棒状的(Nb,X)3Si相。     

高温均匀化及时效处理对Nb-Ti-Si基超高温合金组织的影响

采用真空非自耗电弧熔炼法制备Nb-Ti-Si基超高温合金的母合金锭,分别于1300、1400、1500和1600℃保温50 h,对其进行均匀化处理,然后于1100℃保温50 h进行时效处理.结果表明:热处理后的组织主要由Nbss和(Nb、x)5Si3(x代表Ti、Cr和Hf元素)组成,经1600℃、50 h和1600℃、50 h 1100℃、50 h热处理后的组织中还出现HfO2.随着热处理温度的升高,多边形和板条状大块硅化物逐渐溶解或破碎成小块硅化物,残留的具有典型层片状或团状形貌的共晶组织的含量逐渐减少.1500℃、50 h 1100℃、50 h是Nb-Ti-Si基超高温合金比较合理的热处理工艺.     

热处理对定向凝固Nb-Ti-Si基合金组织及力学性能的影响（英文）

在熔体温度为2323 K,抽拉速率为100μm/s的条件下对Nb-Ti-Si基超高温合金进行了有坩埚整体定向凝固(DS),然后对定向凝固试样进行了2种不同工艺的热处理:即1723 K/50 h高温均匀化处理(HT1)和1623 K/50 h+1723 K/50 h+1373 K/50 h复合热处理(HT2)。采用XRD,SEM和EDS等分析手段研究热处理对定向凝固合金微观组织及其力学性能的影响。结果表明,热处理后合金中大尺寸初生硅化物的体积分数下降,2种方式的热处理均能有效减轻甚至消除合金中的成分偏析。热处理后原DS试样中Nbss+(Nb,X)_5Si_3共晶胞的边界完全消失。相比HT1处理,HT2处理后试样中硅化物的分布更加均匀。与DS试样相比,经HT2处理后试样的室温断裂韧性值增加了12.3%(约19.2 MPa·m~(1/2)),且其抗拉伸强度增加了26.6%(最大值达到933.2 MPa)。力学性能的改善主要归因于热处理后组织中(Nb,X)_5Si_3颗粒弥散分布以及韧性Nbss相的形状、尺寸及含量均发生变化。     

热处理对定向凝固Ti-45Al-8Nb-（W,B,Y）合金组织的影响

研究两种热处理制度对Bridgeman法制备的典型定向凝固Ti-45Al-8Nb-（W,B,Y）（摩尔分数,%）合金组织的影响。两种典型的定向凝固显微组织分别为胞状生长形貌全片层组织和枝晶状生长形貌块状组织,对其热处理发现：热处理1250℃,24h＋900℃,30min＋AC能有效消除其定向凝固合金中的B2相,并将快速定向凝固时产生的块状组织转变为片层组织,在胞状间及枝晶臂上分别获得了宽度为150-200μm和50-100μm的柱状晶。热处理1400℃,2h＋900℃,30min＋AC能同时消除B2相、块状组织及凝固偏析,但造成了晶粒的严重长大。热处理能有效改进定向凝固合金的显微组织。     

Cu-4Ni-2Sn-Si合金的铸态组织及均匀化退火工艺的研究

采用OM、SEM、EDS及硬度测试等分析方法研究了Cu-4Ni-2Sn-Si合金的铸态显微组织,以及均匀化退火对合金显微组织及性能的影响。结果表明,铸态Cu-4Ni-2Sn-Si合金的显微组织枝晶发达,合金元素分布不均匀,Sn呈反偏析现象,且室温组织由α-Cu和δ-Ni2Si相组成。随着均匀化退火温度的升高及保温时间的延长,合金元素的分布趋于均匀化,Sn的反偏析现象基本被消除,有大量δ-Ni2Si析出且趋于均匀化分布,均匀化退火效果受温度影响较大。由此建议Cu-4Ni-2Sn-Si合金较佳的均匀化退火条件为850℃×4 h,其硬度值为HB99.5,电导率为16.64%IACS。     

电弧熔炼Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金的组织和室温力学性能

采用真空自耗电弧熔炼法制备了Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金合金锭,测试了其室温力学性能。结果表明:合金锭各位置处的成分除Cr元素外分布比较均匀,Cr元素从锭边缘到中心部分呈现减少的趋势。合金的显微组织主要由初生Nbss,呈片层状或花瓣状的Nbss/(Nb,X)5Si3共晶组织及细小的Nbss/Cr2Nb共晶团组成,但在合金锭顶部中央处还出现了少量的块状(Nb,X)3Si。随着离锭边缘距离的增加,初生Nbss枝晶杆由细变粗,Nbss/(Nb,X)5Si3共晶组织的定向效果逐渐消失,但Nbss/Cr2Nb共晶团体积分数有减小的趋势。经过多元合金化的Nb-Ti-Cr-Si基合金室温的抗拉强度为378.7MPa,室温断裂韧性为13.4MPa·m1/2。室温拉伸和断裂韧性试样的失效模式均为脆性准解理断裂。     

钛表面不同厚度氧化钛纳米管层的摩擦磨损行为*

为了改善钛的摩擦学性能,采用阳极氧化法在钛表面制备了纳米管径约100nm,厚度分别为500nm、1 000nm和1 500nm的TiO2纳米管层,并在450℃保温3h进行热处理。对试样的表面形貌、显微硬度和粗糙度进行测试。利用摩擦磨损试验考察了热处理前后不同试样在大气环境下的摩擦磨损行为。结果表明:干摩擦下,纳米管层的存在降低了钛与GCr15轴承钢球之间的摩擦系数;随TiO2纳米管层厚度的增加,试样的摩擦因数逐渐降低,磨损逐渐下降;热处理使纳米管由无定型氧化钛转变为锐钛矿晶型,进一步降低了摩擦因数,增加了钛的耐磨性能;纳米管层的磨损机制为磨粒磨损,接触疲劳磨损和粘着磨损。     

热处理对A356铝合金组织结构和力学性能的影响

用两种不同的热处理制度对稀土和锶综合细化变质的A356合金进行处理,一种是长时间标准处理制度T6（535℃固溶4h＋150℃时效15h）,另一种是短时间的热处理制度ST（550℃固溶2h＋170℃时效2h）。采用光学显微镜、扫描电镜及室温拉伸实验等手段分析热处理制度对A356合金微观组织和拉伸力学性能的影响。结果表明：在550℃下固溶2h可以获得Mg、Si过饱和且分布均匀的α（Al）固溶体,并使共晶硅相球化;再经170℃人工时效2h后,可以达到传统T6处理的时效析出效果。拉伸实验结果表明,A356铝合金经传统T6处理得到了最高的拉伸强度和断裂伸长率;通过ST短时热处理后,其拉伸强度、屈服强度及伸长率分别可以达到T6处理时的90%,95%和80%。     

热处理对Mg-Zn-Y合金显微组织和显微硬度的影响

本文采用铜模铸造方法制备出的Mg-Zn-Y合金,对所制试样进行两种不同工艺的热处理,并研究热处理对该合金的微观组织和显微硬度的影响。研究发现T6（420℃×24h＋150℃）态和高温退火（550℃×2h）态的合金晶粒中分散着一些小的颗粒相,T6态的絮状组织发生分离、显微硬度降低,而高温退火态合金的显微硬度却有一定程度的升高。     

定向凝固NiAl-9Mo共晶合金的凝固组织特性

采用液态金属冷却法在恒定温度梯度GL=334 K/cm,大生长速率范围内（2~300μm/s）对Ni-45.5Al-9Mo （摩尔分数,%）共晶合金进行定向凝固制备。研究生长速率（v）对纤维间距（λ）、纤维直径（d）和纤维体积分数的影响。在实验中发现平界面和胞界面两类共晶生长界面。在平界面和胞界面组织中,生长速率（v）与纤维间距（λ）和纤维直径（d）的关系经回归分析分别为：λv1/2=5.90μm·μm1/2·s1/2和 dv1/2=2.18μm·μm1/2·s1/2。Mo纤维的体积分数可在一定的范围内随生长速率进行调整,这是由生长过程中界面前沿过冷度的增加及共晶组织中各组成相的生长特性引起的。     

Microstructural characteristics of Nb–Si based ultrahigh temperature alloys with B and Hf additions

Four Nb–Si based ultrahigh temperature alloys with compositions of Nb-22Ti-16Si-5Cr-3Al-mHf-nB ((m, n) = (0, 0), (0, 2), (4, 0) and (4, 2), respectively) (at.%) were prepared by vacuum non-consumable arc melting and then heat-treated at 1450 °C for 50 h. The effects of B and Hf additions on the phase selection, phase stability, microstructure and microhardness of these alloys under both as-cast and heat-treated conditions have been investigated. The results show that the microstructures of all the four alloys are composed of primary silicide blocks, Nbss dendrites together with one or two types of eutectic colonies around. However, the crystal structures of silicides, types of eutectic and amounts of constituent phases have obviously varied with B or Hf addition. Moreover, a low melting point three-phase eutectic is also observed in Hf-containing alloys. After 1450 °C/50 h heat-treatment, the microstructural uniformity of the alloys has been significantly ameliorated as well as their equilibrium phases have been basically obtained, and also some phase transformation reactions have occurred. The microhardness of the constituent phases present in the alloys is dependent on their types or crystal structures.     

Mg-(11-13)Gd-1Zn变形镁合金的组织和力学性能

制备了3种成分的Mg-Gd-Zn三元合金,并对其显微组织和力学性能进行了较系统的研究.结果表明,Mg-（11-13）Gd-1Zn（质量分数,%）三元合金的铸态组织由α-Mg,（Mg,Zn）₃Gd和具有14H结构的长周期堆垛有序相（14H-LPSO）组成;（Mg,Zn）₃Gd呈现典型的网状共晶形貌,其体积分数随Gd含量的增加而增大.热挤压过程中（Mg,Zn）₃Gd相破碎,其颗粒沿挤压方向排列,而14H-LPSO相则分布于条状分布的（Mg,Zn）₃Gd颗粒之间.铸态和挤压态合金在高温固溶处理后,14H-LPSO相的体积分数增加,大部分（Mg,Zn）₃Gd相溶入基体.挤压态合金经固溶和时效（T6）处理后,显微组织中14H-LPSO相的体积分数大幅度增加,而且出现了β′和β₁沉淀颗粒.对挤压后的合金直接进行时效处理（T5）过程中也形成了β′和β₁沉淀,但14H-LPSO相没有显著增加.3种合金中Mg-11Gd-1Zn合金在T6态的性能最好,抗拉强度高达416 MPa.