Pb-Bi包晶合金定向凝固微观组织演化

对Pb-(26,28,30,34)Bi(质量分数,%,下同)包晶合金进行平界面生长的低速定向凝固到枝晶状生长的高速定向凝固实验,研究了Pb-Bi包晶合金的微观组织形成及其演化。实验结果表明,在温度梯度G=30K/mm条件下,当凝固速度V=0.25μm/s时,初生α相和包晶β相均以平界面生长,凝固组织的演化过程为:单相初生α相→两相竞争组织→β单相。V=0.5μm/s时,定向凝固组织的演化过程为:单相初生α相→胞状α相+胞间包晶β相→α+β两相竞争组织→β单相。在G=20K/mm条件下,当凝固速度V=1μm/s时,初生α相以胞状领先生长,包晶β相则在胞状α间形核生长,并包裹住α胞。当凝固速度增加至V≥2μm/s时,初生α相由胞状转变为枝晶状,包晶β相则在枝晶间包围α枝晶。     

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。     

DZ125基合金蠕变期间组织演化及元素的定向扩散

通过蠕变曲线测试和显微组织形貌观察,结合元素扩散迁移率热力学计算,研究了完全热处理后DZ125定向凝固镍基高温合金在980℃蠕变过程中γ′相的演化规律.结果表明:合金完全热处理后并没有消除组织不均匀性,粗大的γ′相位于枝晶间区域,细小γ′相位于枝晶干区域.在980℃/200 MPa蠕变期间,合金枝晶干区域的γ′相经22...     

凝固速率对Nb-Ti-Si基合金整体定向凝固组织及固/液界面形态的影响

在2050℃的熔体温度下,在自行研制的定向凝固炉内实现了Nb-Ti-Si-Cr-Hf-Al-B-Y超高温合金的有坩埚整体定向凝固.采用XRD,SEM,EDS等方法分析了凝固速率分别为2.5,5,10,20,50和100μm/s时的整体定向凝固组织、组成相的择优取向及固/液界面形貌,并讨论了其共晶生长机制.结果表明:合金的定向凝固组织主要由沿着试棒轴向排列的横截面为多边形的柱状初生(Nb,X)_5Si_3(X=Ti,Hf,Cr)相与耦合生长的层片状Nbss/(Nb,X)_5Si_3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成.横截面上共晶胞界明显.当凝固速率由2.5μm/s变化到100μm/s时,定向凝固组织细化,固/液界面经历粗胞状→细胞状→胞枝的演化过程.Nbss/(Nb,X)_5Si_3共晶两相较低的熔化熵及其前沿较大的动力学过冷度是形成规则共晶的主要原因.     

Nb42Ti21Co37包共晶合金定向凝固组织演化规律研究

包共晶转变兼具共晶转变和包晶转变双重特征,存在于众多的工业合金中。然而,迄今为止尚未建立起相对完整的包共晶凝固理论模型,关于其凝固机理的相关研究较少。基于此,本文针对Nb42Ti21Co37包共晶合金开展了不同抽拉速度(V=1, 3, 5, 15, 30, 70 μm/s)下的定向凝固实验,旨在研究不同抽拉速度下合金的微观组织演化规律,并构建相应的凝固机制。研究结果表明：Nb42Ti21Co37包共晶合金常规铸态和定向凝固组织中均含有α-Nb、Co6Nb7和TiCo＋Co6Nb7包共晶相,随着抽拉速率的逐渐增加,初生相α-Nb依次经历了圆球状→花瓣状→团簇状→枝晶状的转变;伴随着上述过程,淬火界面经历了胞状界面到胞枝晶状界面的转变,并且,在抽拉速率V=70 μm/s时固/液界面消失;其次,定向凝固稳态生长区内包共晶的组织逐渐细化,其层间距与生长速率呈指数线性关系,即λ=-1＋5×e2.5;当抽拉速率低于5μm/s时,合金的定向凝固过程与平衡凝固相类似;另外,各相在稳定生长区的生长机制为共生生长,随着抽拉速率的增加,包共晶组织的定向排列性逐渐变差。     

标准热处理对DZ951合金组织和性能的影响

研究了标准热处理工艺1220℃×4h(AC,air cooling) 1050℃×4h(AC) 870℃×24h(AC)对定向凝固镍基高温合金组织和力学性能的影响.研究结果表明:DZ951合金经热处理后,碳化物由铸态时的骨架状变成块状,γ'相变成规则排列的立方形,尺寸约为300nm,体积分数增加到68%.枝晶偏析降低,合金强度升高;错配度减小,组织稳定性增加.合金元素在γ和γ'相中的分布更加均匀,提高两相强度.合金在1100℃和50MPa的持久性能及在室温和760℃的拉伸性能得到较大提高.     

热型连铸锌铝合金定向凝固线材的组织分析

对热型连铸锌铝合金定向凝固线材的铸态及热处理组织进行了观察、分析和讨论。结果表明：热型连铸锌铝合金线材的显微组织为定向生长的平行柱状枝晶组织;共晶合金ZA5的枝状芥是的每个枝晶都由多层片状共晶β和η两相构成,过共晶合金的组织为初生树枝晶和枝晶间共晶组织,其中ZA8,ZA12初生相为β相,ZA22和ZA27的初生相是α相。     

定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金的共晶组织形貌演化

在熔体温度为2000℃的条件下,分别以2.5,5,10,20,50和100μm/s的抽拉速率对Nb-Ti-Si基超高温合金进行了有坩埚整体定向凝固.采用XRD,SEM和EDS等分析方法,研究了抽拉速率对定向凝固共晶组织及固/液界面形貌的影响,并分析了该合金的凝固过程.结果表明:合金定向凝固组织主要由沿着试棒轴向排列的横截面呈花瓣状的共晶胞EutecticI(Nb_ss/α（Nb,X）₅Si₃)以及分布于共晶胞周围的沿试棒轴向耦合生长的共晶组织EutecticⅡ(Nb_ss/γ（Nb,X）₅Si₃)组成.随着凝固速率的增大,组织细化,花瓣状共晶胞由以硅化物或细小共晶为中心的近似圆形形貌逐渐演变为以十字形Nb_ss为中心、α（Nb,X）₅Si₃呈片状向外辐射生长的四边形形貌;EutecticⅡ则呈沿纵向耦合生长的层片状形貌.固/液界面形貌经历了由胞枝状→树枝状→胞枝状的演变过程.     

真空铜模吸铸TiAl基合金凝固行为

采用真空铜模吸铸技术成功制备了Ti-45Al-2Cr-2Nb合金铸件。借助扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析铸态和吸铸条件下显微组织形貌特征、各相成分以及相组成,并且和铸态组织进行了比较研究。结果表明:铸态和吸铸凝固组织的主要相组成均为α_2相和γ相。铸态显微组织观察与Al当量计算结果一致,铸态Ti-45Al-2Cr-2Nb合金是以β为初生相的单一β相凝固合金;吸铸糊状区凝固组织明显细化,晶粒尺寸由244μm细化至96μm,同时降低了凝固偏析,呈现胞状枝晶形貌,枝晶干上存在白色脉络状的β型偏析和残余的条状α相,在表面急冷区观察到块状γ相(γ_m)和羽毛组织(γ_f),块状γm相区域的厚度约为62μm。     

定向凝固NiAl-32V亚共晶合金热稳定性研究

本文采用定向凝固技术制备NiAl-32V伪二元亚共晶合金,研究该合金在高温热处理后不同抽拉速率稳态区组织形貌,并分析其热稳定性及组织形貌变化规律。结果表明：该合金初生相组织在900℃(5~100h)组织热稳定性良好;NiAl相共晶层片均有粗化与球化现象,且热处理时间越久,粗化程度越大,球化现象越明显。不同温度(900℃、1000℃、1100℃)5h高温热处理后该合金初生相面积占比也略有变化,所有试样(抽拉速率V=6～150μm/s)NiAl共晶层片均有粗化与球化现象;随着热处理温度的增加,粗化和球化现象愈明显。     

热处理对定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金组织和显微硬度的影响

对定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金分别进行（1500℃,50h）的均匀化处理以及（1500℃,50h＋1100℃,50h）的均匀化＋时效热处理。结果表明：热处理后合金组织更加均匀,大尺寸初生（Nb,X）5Si3（X代表Ti和Hf元素）块逐渐溶解或破碎,并且定向凝固共晶团中的大部分片状铌基固溶体Nbss以及（Nb,X）5Si3变得短、粗;热处理能够有效消除定向凝固态合金中不同区域Nbss内存在的元素偏析,各元素偏析比在热处理后均趋向于1;热处理后,组织的显微硬度增加,最大值达到了HV1404.57,较定向凝固态合金中共晶组织的显微硬度增加了72.8%。     

Microstructural evolution of a PM TiAl alloy during heat treatment in α+γ phase field

In this study,the effect of temperatures and cooling rates of heat treatment on the microstructure of a powder metallurgy (PM) Ti-46Al-2Cr-2Nb-(B,W) (at.％) alloy was studied.Depending on the cooling rate and temperature,the different structures were obtained from the initial near-γ (NG) microstructures by heat treatment in the α+γ field.The results show that the microstructures of samples after furnace cooling (FC) consist primarily of equiaxed γ and α2 grains,with a few grains containing lamellae.Duplex microstructures consist mainly of γ grains and lamellar colonies were obtained in the quenching into another furnace at 900℃ (QFC) samples.However,further increasing of the cooling rate to air cooling (AC) induces the transformation of α→α2 and results in a microstructure with equiaxed γ and α2 grains,and no lamellar colonies are found.     

Microstructural control of Ti-Al-Mo-Nb alloy system with respect to variation of B

In the current study, phase stability of Ti-Al-Mo-Nb alloys was investigated, and the effect of B addition was examined for cast alloys. The fabricated cast alloys were mainly composed of α₂ / γ lamellar with a β phase, when they were heat treated at 1100 °C followed by air cooling, the alloy was composed of α2 / γ lamellar with γ+β necklace phase at the colony boundary for the Ti-45Al-3Mo-2Nb-1B alloy, and the colony size was refined to ~ 20 μm. In order to identify the effect of the microstructures on mechanical strength, compressive tests were performed on the fabricated alloys of Ti-45Al-3Mo-2Nb and Ti-45Al-3Mo-2Nb-1B at room temperature and at 800 °C. The microstructural variations and phase stability were discussed in terms of pseudo-binary phase diagram calculated by Pandat software?.     

Microstructural control of TiAl-Nb alloys by directional solidification

The lamellar microstructure of TiAl-Nb alloys with and without low boron additions is controlled using double directional solidification (DS). In alloys without the addition of boron, the β phase is seeded during double DS. Complete peritectic transformation occurs in both the dendritic and interdendritic regions, which can lead to the successful alignment of both the high-temperature α phase and the lamellar microstructures. Well-aligned lamellar microstructures can be easily achieved if the alloy composition is close to the peritectic point on the hypo-peritectic side. In alloys with low boron additions, however, the competitive growth of the α phase breaks the continuity of the lamellar microstructure in the region ahead of stable growth, which finally results in columnar grain coarsening and unsuccessful alignment of the lamellar microstructures.     

TiAl合金全片层组织的热稳定性研究

研究了Al含量、冷却速率和添加硼元素对TiAl合金全片层组织在1150℃的热稳定性的影响。研究表明：Al含量在46％～48％（原子分数,下同）范围的二元TiAl合金的Al含量越高,γ偏析程度越严重,铸造片层组织的热稳定性越差;Ti-48AI合金α单相区固溶处理后炉冷的粗片层组织的稳定性远远优于空冷的细片层组织,空冷细片层组织容易在晶界处发生不连续粗化转变,并且空冷片层晶粒内的魏氏片层（LW）与基体的界面往往与晶界一同成为片层组织发生分解的起始部位;Ti-48A1合金中添加0．8％B因晶界TiB2相的存在能有效抑制细片层组织的晶界不连续粗化,但γ相从TiB2／基体界面和晶界重新形核生长可使片层组织转变为均匀的细晶近γ组织。     

铸造Ti-45Al-8.5Nb-0.5(W,B,Y)合金组织均匀化处理

采用水冷铜坩埚感应熔炼制备了Ti-45Al-8.5Nb-0.5(W,B,Y)(at%)合金铸锭,研究了铸造合金组织特点及均匀化处理温度对显微组织的影响规律。结果表明,铸锭组织呈全层片,有大量β相网,富Al相等成分偏析;调整热处理温度使合金偏析区域处于α单相区,充分保温后缓慢冷却可消除偏析形成全层片组织;经过1420℃×12 h炉冷,β相与富Al相偏析均得以消除,获得平均尺寸约为320μm,层片间距约为0.8μm的均匀全层片组织。     

冷却速率对MX246A合金组织和持久性能的影响

研究了浇注后不同的冷却速率对MX246A合金组织和持久性能的影响。结果表明,组织特征只受该组织形成时的冷速影响。冷速从30℃/min降到8℃/min时,晶粒增大,共晶γ′的体积分数从1.86%减少到0.86%,尺寸从30μm增大至50μm;冷速从30℃/min降到4℃/min时,枝晶干γ′尺寸由0.93μm增大至3.09μm,边界由平直转为圆滑,碳化物颗粒变大,数量减少;枝晶干γ′和碳化物的尺寸和形貌对高温持久性能影响较大。当冷速为30℃/min时,获得较小尺寸、边界平直的枝晶干γ′和细小弥散分布的碳化物,持久性能较好。     

定向凝固TiAl-Nb合金的显微组织控制与力学性能(英文)

合金的片层组织。由于合金定向凝固过程中发生完全包晶转变,在枝晶固液生长界面条件下,即可获得片层方向与生长方向成0°或45°夹角的多孪晶合成晶体(PST)。在适当的生长条件下,当片层方向与生长方向平行的片层团在二次定向凝固过程中发生籽晶作用时,可以控制PST晶体内部的片层方向仅与生长方向平行。合金中低含量B的加入会导致非包晶α相的生长,从而不利于控制片层方向。定向凝固TiAl-Nb合金中存在较大的氧化钇颗粒与条状硼化物颗粒,导致其室温拉伸延伸率仅接近2%。     

不同热处理后TC21钛合金的显微组织及力学性能

研究了损伤容限型TC21钛合金在不同热处理过程中的组织演化及显微组织对力学性能的影响。结果表明,锻后空冷并经（900℃,1h,AC）＋（590℃,4h,AC）热处理,能获得较佳的综合性能。单相区变形,β晶粒呈盘状：单相区退火,β晶粒呈等轴状。单相区变形或退火后的冷却速率及两相高温区退火决定粗大α片的含量及形貌;经过时效或第三次退火后,细小的次生α片从残留卢基体中析出。合金的抗拉强度和屈服强度随着粗大α片含量的增加而降低。低的有效滑移长度和高的裂纹扩展阻力能提高合金的室温塑性。交叉分布的粗大α片厚度的增加,有助于提高合金的断裂韧性。     

组织结构对片层TiAl合金氧化行为影响

以Ti-48Al-2Cr-2Nb(at%)合金为研究对象,通过热处理获得近片层和全片层两种显微组织,并在800℃空气条件下,进行了100 h的抗氧化性实验。利用OM、SEM、TEM、XRD和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行了分析。恒温氧化动力学结果表明:在800℃空气条件下,对于近片层和全片层两种Ti Al合金组织,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律,且近片层组织合金的抗氧化性能优于全片层组织。基于氧化动力学曲线、组织结构、氧化膜结构、氧化表面形貌分析,表明Ti Al合金的片层组织结构对其氧化行为具有不可忽视的影响。