微晶Ni3Al高温氧化的动力学规律

对比研究了Ｎｉ３Ａｌ微晶处理前后在１０００℃氧气中高温氧化的动力学规律。研究结果表明,微晶化处理后,合金氧化速率显著降低,抗氧化性能大大提高;微晶Ｎｉ３Ａｌ氧化动力学规律与Ｗａｇｎｅｒ高温氧化抛物线规律相比,具有明显的负偏差。由于微晶化后形成的氧化膜是微晶,晶界密度极大增加,短路扩散远远大于晶格扩散,根据多维缺陷对氧化动力学的影响规律,并考虑氧化物晶粒长大动力学,推导出微晶氧化动力学服从四次方规律ｘ４＝ｋｐｔ,实验结果与推导结果符合得非常好。     

Ni3Al基金属间合金的研究进展

介绍了Ni3Al基金属间合金研究的现状和前景。Ni3Al具有高熔点、低密度和良好的抗氧化性,但是在室温下塑性差和高温时强度低限制了其作为工程材料的应用,通过对Ni3Al基金属间化合物的合金化制备及力学性能的研究,以期改善Ni3Al基金属间合金的室温塑性和高温强度。     

控制参数对Al—Al3Ni共晶合金间距的影响

在不同温度梯度及生长速度下测量了Ａｌ－Ａｌ３Ｎｉ共晶合金间距选择范围。实验结果表明,在一定生长速度下,共晶间距存在一容许范围。其宽度随生长速度的增加减小,在某一温梯度下,共晶间距与生长速度的关系满足λ＾ｎｕ＝常数ｎ＝１．７－２．０）的关系,温度梯度增加,其最大,最小及平均间距离略有减小。同时,Ａｌ－Ａｌ３Ｎｉ合金的间距选择范围与初始生长速度无关。     

Ni3Al基单晶合金IC6sx的表面再结晶

对Ni3Al基单晶合金IC6sx的表面进行吹砂变形处理;再在800-1260 ℃热暴露1-10 h,采用OM,SEM和EPM研究了IC6sx合金的再结晶行为.结果表明,合金再结晶开始形核的温度约1000 ℃,一次再结晶完成的温度为1200-1210 ℃.在1200-1240 ℃热暴露时的再结晶层厚度约为10 μm,而在1260 ℃热暴露时增长到约23 μm.再结晶在枝晶干长大的速度明显小于枝晶间,再结晶层和基体的枝晶干之间观察到一种由粗大条状γ′相和γ γ′相构成的胞状转变结构,这是由于枝晶干中粗大的γ′相阻碍再结晶向基体内生长形成的.     

定向凝固Ni3Al合金高温变形后的显微组织特征

利用金相,扫描电镜和透射电子显微镜研究了定向凝固Ｎｉ３Ａｌ合金高温变形后的显微组织特征。研究结果表明,当变形速率较快时,原始柱状晶晶界无明显变化,晶内无明显结构存在;当变形速率较慢,合金呈现塑变形时,变形初期柱状晶晶界呈现“锯齿状”,后期原始柱状晶界消失,代之以晶粒尺度约为１５ｍｍ的晶粒带,晶粒带中既有小角度晶界,也有大角度晶界。     

合金元素对Ni3Al合金抗汽蚀性能的影响

研究了Ｎｉ３Ａｌ合金中ＡＬ,Ｃｒ,Ｆｅ以及Ｍｏ含量对该合金的抗汽蚀性能的影响,结果表明含６％－９％Ａｌ,８％Ｃｒ并用Ｚｒ,Ｂ韧化的Ｎｉ３Ａｌ基合金具有优良的抗汽蚀性能,Ｍｏ和Ｆｅ元素的加入使抗汽蚀性能有一降低２,但仍不失为较好的抗汽蚀材料。     

一种Ni3Al基高温合金冷热疲劳性能研究北大核心

航空发动机叶片在服役时会经历反复升至高温又冷却的过程，这对于叶片材料Ni3Al基高温合金的抗冷热疲劳性能提出了较高的要求。本文对一种Ni3Al基高温合金进行了不同温度区间以及不同热循环次数对于裂纹产生及扩展的影响，并进行了不同周次的冷热循环试验。结果表明：冷热疲劳过程中，该Ni3Al基高温合金裂纹沿着共晶组织扩展，共晶含量的多少直接影响合金的抗冷热疲劳能力。在25℃■1 100℃下的抗冷热疲劳能力优于合金在2 5℃■1 150℃下的抗冷热疲劳能力。在25℃■1 100℃冷热疲劳裂纹长度与热循环次数是近似线性关系，其表达式为a=-1.22+0.233N。     

急冷凝固Ni3Al合金中的亚稳相

通过急冷凝固,在Al含量超过化学计量值(25at.—％)的Ni_3Al和Ni_3Al(B)中会出现一种片层状的两相组织。经电子衍射和X射线衍射分析确定为基体γ’相和亚稳相。利用约化胞方法计算表明亚稳相为正交结构(α=0.2355nm,b=0.4157nm,c=0.1683nm),实验结果还表明,硼合金化对片层状组织的形成没有影响。     

两种含硼Ni3Al合金的微观组织与力学性能

本文研究了两种不同硼含量Ｎｉ３Ａｌ合金的微观组织、室温拉伸及高周疲劳性能，Ｎｉ３Ａｌ（０．６ａｔ．－％Ｂ）合金为单相组织，Ｎｉ３Ａｌ（１．０ａｔ．－％Ｂ）合金中除γ相外，还有微量共晶体，虽然Ｎｉ３Ａｌ（１．０Ｂ）的拉伸强度较Ｎｉ３Ａｌ（０．６Ｂ）的高，但在相同的循环应力水平下，后者的疲劳寿命显著高于前者的，疲劳断口观察表明两种合金的疲劳裂纹萌生和扩展行为各不相同。     

铝合金精炼处理工艺研究

对铝合金精炼处理工艺进行了研究。结果表明，采用25％Na2SiF6 75％C2Cl6具有较好的精炼效果，存加入量为0．6％时效果最佳；用新设计的除气钟罩及旋转转子除气机，可以获得好的精炼净化效果，相比之下，旋转转子除气机效果最佳。     

Ni-Al合金中沉淀相Ni3Al相互关系的微观相场模拟

基于微观相场动力学模型和微观弹性理论,研究了Ni-Al合金中沉淀相Ni_3Al(γ')形貌演化、体积分数以及铝浓度对其相互关系的影响.结果表明,对于所有浓度的合金,沉淀后期,γ'相均沿着[001]和[010]方向规则排列,但是彼此之间存在着不同的相互关系.对于低铝浓度合金,γ'相之间彼此互相独立.对于中铝浓度的合金,γ'相之间主要存在着4种相互关系:L-状,双透镜状,三重组结构和四重组结构.对于高铝浓度的合金,γ'相之间主要呈现双透镜状关系.     

Al—Si系合金制备工艺与微观组织的关系

分别采用双级雾化、超音气体雾化、喷射沉积和金属型铸造等工艺制备了Ａｌ－２０Ｓｉ和２０２４－２０Ｓｉ－５Ｆｅ 合金。利用ＸＲＤ、ＴＥＭ 和ＳＥＭ 测试技术分析了制备工艺对合金相组成、α－Ａｌ相晶格常数和固溶度的影响。结果表明：当制备工艺的冷却速度达到１０３ Ｋ／ｓ 以上时,β－（Ｆｅ２Ｓｉ２Ａｌ９）、ＣｕＡｌ２ 和Ｍｇ２Ｓｉ相的析出得到有效抑制;第二相随制备工艺的冷却速度增大而细化,α－Ａｌ相的晶格常数减小;Ａｌ－２０Ｓｉ合金中硅元素在α－Ａｌ中的最大固溶度高达３．２０９％ 。     

不同加热环境下钛表面Ni/Al涂层制备与高温氧化性

目的 研究大气与真空加热处理后Ni/Al涂层的金属间化合物析出规律,以及扩散层的生长速度,从而确定涂层的抗氧化性能。方法 分别采用电弧喷涂技术和等离子喷涂技术在纯钛基体表面制备Ni/Al涂层。将样品分别在大气条件和真空条件下进行加热处理,使Ni/Al涂层原位反应生成Ni-Al金属间化合物,并进行涂层抗氧化性试验。结果 Ni/Al涂层在大气环境700 ℃加热处理后,形成以Al2O3、Ni2Al3和富Al相NiAl3相为主的扩散层;在真空环境700 ℃加热处理后,形成以Ni2Al3、NiAl3相为主的扩散层。通过扩散反应动力学分析发现,真空热处理比大气热处理后Ni和Al之间的反应扩散系数更高,扩散系数为89.731 μm²/h。氧化增重试验表明,真空处理后,Ni/Al涂层由于金属间化合物层较厚,且具有大量的高熔点的Ni2Al3相,并且经过800 ℃下氧化200 h后,涂层未发生失效。结论 真空环境下加热处理原位反应后,Ni/Al复合涂层的扩散速率更高,更容易形成Ni-Al金属间化合物,获得更厚的金属间化合物层。与大气热处理相比,经过真空热处理后的涂层有更良好的抗高温氧化能力。     

钛加工技术—接合篇8

本文简要地介绍了TiAl有序合金的发展历史,较为系统地概述了国内外在制备TiAl合金、克服其室温脆性及难加工成形性方面所开展的研究工作以及TiAl有序合金研究今后的发展趋势。     

稀土CeCl3对耐热钢Ni2Al3/Ni复合涂层抗氧化性的影响

本文采用电镀镍、低温包埋渗铝在P92铁素体耐热钢表面制备不同稀土Ce含量的Ni-Al化合物复合涂层,并对复合涂层进行650 ℃×132 h的抗氧化实验。利用OM、SEM、EDS、XRD,分析涂层氧化前后的截面微观形貌,化学元素分布及物相变化规律。结果表明：涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线规律。不含Ce的复合涂层平均氧化速率为0.4412×10-6 g/cm2/s,渗铝剂中加入2%CeCl3的涂层抗氧化性明显增强,平均氧化速率为0.2957×10-6 g/cm2/s,而加入过量CeCl3（4%、6%）则会在氧化过程中产生更多的孔洞,恶化了涂层的高温抗氧化性能,氧化速率相对加入2 % CeCl3的涂层有所升高。另外涂层中加入Ce元素增加了氧化膜的粘附性,对Al元素的向内扩散具有抑制作用。     

金属间化合物Ni3Al薄膜制备工艺

采用直流磁控共溅射法,通过一步法、两步法工艺在衬底为SiO₂基体上制备了厚度为500 nm的Ni₃Al薄膜,X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等测试表明,一步法工艺制备的Ni₃Al薄膜为(111)取向的多晶型晶体结构金属间化合物优于两步法工艺。采用光学显微镜观察Ni-Al合金薄膜和金属间化合物Ni₃Al薄膜经高温氧化后的形貌,结果表明,Ni₃Al金属间化合物薄膜的高温抗氧化性能明显优于Ni-Al合金薄膜。     

Ni3(Al1-xSix)合金的组织性能

以纯Ni、Al和Si块为原料,采用真空熔炼方法制备了Ni₃(Al_1-xSi_x)（x=0、0.1、0.2、0.3）合金,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对合金组织性能进行了研究。结果表明,Ni₃(Al_1-xSi_x)合金的主要物相为Ni₃Al及Ni₃(Al, Si)固溶体;合金元素Si的引入,细化了材料晶粒,晶粒尺寸在27.4~73.6 nm之间,合金具有纳米晶结构;随Si含量增加,Ni₃(Al_1-xSi_x)合金硬度和断裂韧性提高,当x=0.3时,合金具有最佳的综合力学性能,其硬度和断裂韧性分别为726 HV0.5和8.35 MPa·m^1/2。     

机械合金化和微量添加剂对TiAl基合金显微组织及高温抗氧化性能的影响

研究了采用机械合金化方法制备TiAl基合金的工艺及其对显微组织的细化作用，概述了一系列添加剂对TiAl基合金高温抗氧化性能的影响。     

CuAlMn形状记忆合金微观组织对阻尼性能的影响

研究了一系列典型CuAlMn系形状记忆合金的室温组织和阻尼特性.表面应力振幅4.05MPa时,马氏体态和母相态的室温阻尼性能相当(Q-1≈0.1).当应力振幅由4.05MPa增加到40.5MPa时,无论是在马氏体态还是母相态,CuAlMn形状记忆合金的阻尼性能都随应力振幅增加而下降,但母相态阻尼性能下降速度更快.研究结果说明常温下应力振幅对阻尼性能的影响不同于升降温过程.