Dy对Nb-Nb5Si3共晶合金显微组织和力学性能的影响

Nb-23Ti-10Ta-2Cr-18Si-xDy(原子分数(%)x=0.0,0.1)共晶合金主要由(Nb,Ti)ss,α-(Nb,Ti)5Si3和γ-(Nb,Ti)5Si3相组成.稀土元素Dy的加入使组织明显细化,尤其表现为硅化物尺寸的减少.Dy主要偏聚在晶界和相界,偏聚比约为2.5.Dy的加入有利于合金室温和高温强度以及室温塑性的提高.     

基于Ti1100合金的微量元素添加对合金抗氧化性能的影响

本文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-(Ti13.7Zr0.3)](Al0.69Sn0.18Mo0.03Si0.12)。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-(Ti13.7Zr0.15Hf0.15)](Al0.69Sn0.18Si0.1(Mo/Ta/Nb)0.03)。对该系列合金进行950 ℃/1 h固溶+560 ℃/6 h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。研究结果表明,Zr0.15Hf0.15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330-370 HV。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1.0 mg/cm2,而在800 ℃氧化100 h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25~27 μm,且氧化层致密,其中[Al-(Ti13.7Zr0.15Hf0.15)](Al0.69Sn0.18Si0.1Ta0.015Nb0.015)合金具有最优的抗高温氧化性能,800 ℃/100 h后的氧化增重仅为2.6 mg/cm2。此外,该系列合金在在3.5 %NaCl溶液中也具有较好的耐蚀性。     

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的磨损特性

利用环块式腐蚀磨损试验机研究了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zrβ型医用钛合金的磨损特性,并与传统医用钛合金Ti-6Al-4V进行了比较.研究表明在空气中干磨,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金及Ti-6Al-4V合金的抗磨能力主要取决于合金的硬度及抗拉强度等力学性能;在0.9%NaCl溶液中磨损,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金抗腐蚀磨损能力低于Ti-6Al-4V.Nb含量的提高可以增强Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的抗腐蚀磨损能力.     

Zr添加对NiAl/Cr(Mo)基共晶合金微观组织和力学性能的影响

研究了Zr的添加对含Ti和Hf的NiAl/Cr(Mo)基共晶合金微观组织及压缩性能的影响.结果表明,少量Zr的添加会显著细化合金共晶胞内的NiAl/Cr(Mo)层片,优化共晶胞界区域的NiAl和Cr(Mo)相尺寸;随着Zr含量的增加,共晶胞界的NiAl和Cr(Mo)相明显粗化,且共晶胞界的Heusler相呈半连续状分布;当Zr的含量增加至1%(原子分数)时,共晶胞界的Heusler相形成连续的网状,且有粗大的富Cr相形成.Zr的添加促进了合金中NiAl和Cr(Mo)相中粗大b-NiAl和a-Cr相的析出,且Heusler相形成元素在析出相界面的偏聚导致了大量界面位错的形成.此外,Zr的添加导致了细小Heusler颗粒在NiAl相中的析出.适量Zr的添加可显著提高Ni-33Al-28Cr-5.5Mo-1.0Ti-0.3Hf共晶合金的室温和高温压缩强度,且几乎不降低其压缩塑性,较多Zr的添加会降低合金的压缩塑性.     

基于d电子理论的轻质Nb-Ti高温合金设计

分析了d电子理论在铌基合金中的适用性,改进了Md参数并进行了验证,对轻质铌钛合金系统进行了设计计算。结果表明:固溶强化铌基合金最为有效的元素主要包括W、Mo、Zr、Hf、Ta,铌基合金中加入相同原子分数的W元素的强化效果优于Mo元素;铌基合金中Ti元素的含量增多,会降低合金的高温强度;综合考虑合金密度、高温强度、抗氧化性等因素,通过d电子理论设计出轻质铌钛合金的最优参考组分为(质量分数,%):65.95Nb-17Ti-3Al-4Cr-5V-2W-1.5Mo-1.5Hf-0.05C。     

Al-3Ti-3B-1Y合金对Al-9Si合金组织和性能的影响

研究了Al-3Ti-3B-1Y中间合金对Al-9Si-0.4Mg亚共晶合金微观组织和力学性能的影响,并分析了Al-3Ti-3B-1Y中间合金的作用机理。结果表明,加入Al-3Ti-3B-1Y中间合金后,Al-9Si-0.4Mg合金中α-Al晶粒由粗大树枝晶转变为尺寸较为细小的树枝晶,晶粒得到明显细化,共晶Si由长针状转变为颗粒状。Al-9Si-0.4Mg亚共晶合金的力学性能得到明显提高。     

Sn添加对Cu-3Ni-0.75Si-0.1Mg合金高温抗软化性能的影响及其机理

采用中频感应熔炼炉制备了 4种不同Sn含量的Cu-3Ni-0.75Si-0.1Mg-xSn合金,研究了 Sn添加对Cu-3Ni-0.75Si-0.1Mg合金高温抗软化性能的影响及其作用机理.结果表明,Sn元素的添加可提高合金的峰值硬度,且随着Sn含量的增加,其提升效果更显著;0.6％Sn元素的添加可提高Cu-3Ni-0...     

Ti-8Si-xZr-yY2O3合金的摩擦磨损性能研究

选用Ti,Si,Zr单质元素和纳米Y_2O_3粉末高能球磨-冷压烧结制备Ti-8Si、Ti-8Si-0.7Zr、Ti-8Si-1.4Zr和(质量分数,%)4种合金。利用SEM和EDS对烧结合金组织与成分进行分析,测试其硬度和摩擦系数、耐磨性等摩擦磨损性能。结果表明:4种试样烧结之后主要由相、Ti(Si)固溶体及Ti(Si、Zr)固溶体组成。Zr及Y_2O_3是通过改变高硬度的等物相的含量以及固溶体比例而起到弥散强化或固溶强化效果,改变其显微硬度;合金的显微硬度最大,其数值(约13770MPa)比Ti-8Si合金(10200MPa)提高了约35%。Ti-8Si合金(0.365)的摩擦系数最低,但Ti-8Si-1.4Zr(0.504)与相比,添加0.1%Y_2O_3后摩擦系数降低了约26%。添加Zr元素虽然提高了摩擦系数,但可以降低其磨痕宽度,一定程度上改善Ti-8Si合金的耐磨性;同时,合金的磨痕宽度最小,耐磨性最佳,Y_2O_3能够显著提高合金的耐磨性能。4种合金的磨损都以疲劳磨损为主,伴随着磨粒磨损和氧化磨损。     

Zr含量对Nb-Ti-Si基超高温合金组织及抗氧化性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼法制备了成分为Nb-22Ti-15Si-5Cr-3Hf-3Al-x Zr(x=0,0.5,1,2,4和8,原子分数,%)的合金,研究了Zr含量对合金电弧熔炼态组织及高温抗氧化性能的影响.结果表明,6种不同Zr含量的合金均由Nb固溶体和g-(Nb,X)5Si3(X为Ti,Hf,Cr和Zr)组成,添加Zr并未改变合金的相组成,但随着Zr含量增加,合金中初生g-(Nb,X)5Si3的尺寸增大,含量提高.对不同Zr含量合金在1250℃分别氧化1~50 h发现,随着Zr含量的增加,合金氧化膜黏附性及致密性均得到显著改善,Zr含量较高的合金(x=4和8)氧化50 h后,氧化膜出现明显的分层现象:最外层为致密的单相Ti O2层,中间层主要由Zr O2,Ti Nb2O7和Ti O2组成,而内层主要由Si的氧化物组成.随着合金中Zr含量增加,氧化膜厚度及单位表面积的氧化增重均显著降低,抗氧化性能得到明显改善.     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0,5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

Ta和Zr的添加量对Ti-Nb-Ta-Zr系合金组织和性能的影响

以Ti-30Nb-10Ta-5Zr合金为基本组成，改变Ta的添加量（质量分数，下同）为：0％，5％，15％，20％，配制4种Ti-30Nb-xTa-5Zr系合金；改变Zr的添加量（质量分数，下同）为：0％，3％，7％，10％，配制4种Ti-30Nb-10Ta-xZr系合金，连同基本组成合金共9种，对比进行了组织和性能评价。     

生体医用合金的开发

生体医用Ti-30Nb-10Ta-XZr合金Ti-29％Nb-13％Ta-4．6％Zr和Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金（均为质量百分数）简称Ti—Nb—Ta—Zr系合金，具有优良的生体相容性和低的弹性模量。前一合金的力学性能和作为骨折修复材料使用时骨质再生性和细胞毒性等生体相容性，都比传统生体用钛合金优越。此次则研究了含有不同Zr添加量的Ti-30Nb-10Ta—XZr合金的显微组织和力学性能，研究用的合金是利用粉末冶金法制备的Ti-29Nb-13Ta—XZr合金，分别制备了无Zr的和添加3％、7％和10％Zr的合金（分别简称OZr、3Zr、7Zr和10Zr合金）。     

Zr对Al-6.5Si-0.45Mg-xSc合金微观组织和拉伸性能的影响

采用传统熔配法制备不同Zr含量的铸造Al-6.5Si-0.45Mg-x Sc(x%=0.3%,0.45%(质量分数))合金。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电子万能试验机等,研究Zr对铸造Al-6.5Si-0.45Mg-x Sc合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:未添加Zr时,Sc对铸造Al-6.5Si-0.45Mg合金的α(Al)相和共晶Si相均有一定的细化和变质作用,且Sc含量较高时,效果更好。向Al-6.5Si-0.45Mg-x Sc合金中再加入适量Zr,可改善Sc对合金的α(Al)相和共晶Si相的细化和变质效果。与未加Zr合金相比,Zr的添加可进一步细化Al-6.5Si-0.45Mg-x Sc合金的α(Al)相、降低二次枝晶间距(SDAS)、改善共晶Si相形貌和提高合金的拉伸性能,而且,加Zr还能在提高铸造Al-6.5Si-0.45Mg-x Sc合金拉伸性能的同时,降低Sc使用量。     

航空用的一种新材料—Ti-15-3合金的发展与性能

本文介绍了由美国研制的Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn合金(简称Ti-15-3)的发展、加工方法及特性。该合金具有优异的冷成型性和高强度以及可焊性等。其加工性能优于Ti-6Al-4V和Ti-5Al-2.5Sn合金,且加工成本低。     

生物医用Ti-Nb-(Ta)-Zr合金的微观结构与性能

采用显微硬度测试、X射线衍射分析和透射电子显微镜观察等方法,研究不同热处理后生物医用Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金和Ti-35Nb-7Zr合金的显微硬度变化及微观组织特征,揭示Ta元素的添加对合金微观结构、时效析出序列及性能的影响。结果表明:Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金比Ti-35Nb-7Zr合金具有更明显的时效强化效果;固溶处理(ST)后经300和600℃时效处理,Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金的时效析出顺序可以描述为β+α″(ST)300℃→β+α600℃→β+α+等温ω,而Ti-35Nb-7Zr合金的时效析出顺序为β+α″+淬火ω(ST)300℃→β+α+等温ω600℃→β+α;Ta元素的添加抑制固溶处理过程中淬火ω相的析出,提高时效过程中等温ω相的析出温度。     

元素粉末法SPS烧结固化TiAl合金的组织和力学性能

以元素粉末为原料,通过放电等离子烧结(SPS)分别合成了Ti-46Al-9Nb-0.5Si和Ti-46Al-2Cr-0.5Si-0.2C。研究了各种SPS条件下合金元素扩散及微观组织的演变规律。在1 300℃×5min及以上条件下,Ti、Al、Si和C元素能够均匀扩散,Cr几乎完全扩散,仅有很少的富集区,而Nb的扩散远未完成。两组合金均表现为典型的层片晶团加γ相的双相组织。提高烧结温度和时间,层片晶团的数量和晶粒尺寸增加。各种条件下SPS烧结获得的试样压缩强度在1 200~1 350MPa之间,增加层片晶团含量能提高强度,但因烧结温度和时间的增加引起的晶粒粗化会导致强度下降。室温下的压缩性能与铸造热处理的试样及SPS预合金化粉末获得的材料的性能相当。     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响（英文）

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0, 5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

美国钛金属公司TIMETAL622钛合金的成分和性能

TIMETAL622钛合金(Ti-6Al-2Sn-ZZr-2Mo-2Cr-0.23Si)可用来制造飞机骨架和发动机结构中的耐损件,它的断裂力学性能相当于β退火态的Ti-6Al-4V合金,但强度更高,在冶金上是一种间隙固溶元素含量极低(ELI)的α+β合金.     

粉末冶金Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金组织演变及其力学行为

采用粉末冶金法对不同球磨时间的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金机械合金化粉末塑变行为,热压烧结材料的微观组织结构和力学行为进行了研究。研究结果表明：塑性良好的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V粉末随着球磨时间增加首先变形为大尺寸的片状、后经持续的加工硬化破碎成絮状;热压烧结能够制备微观组织可控晶粒细化的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金,合金由单一的Nbss相构成,Ti、Al、Cr、V元素固溶引起Nb晶格尺寸减小0.0685 ?;随着球磨时间增加合金晶粒明显细化进而显著提高了合金的维氏硬度和室温压缩强度,其变化符合材料硬度和强度的Hall-Petch规律。粉末冶金制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金的各项力学性能明显优于熔铸法制备合金。     

成分微调对中强钛合金组织与力学性能的影响

通过成分微调在Ti-6Al-4V合金基础上发展了一种基于Ti—Al—V-Si四元系TC4S两相钛合金。研究表明，添加少量合金元素Si，并对Al，V元素含量进行微调，使新合金的主要力学性能得到提高，强度、塑性和断裂韧性得到良好匹配，从而满足了设计要求。TC4S合金可以在不明显降低塑性和韧性的前提下，比Ti-6Al-4VELI合金的强度提高80MPa-100MPa。