Nb-Si基超高温合金制备技术及抗氧化硅化物渗层

Nb-Si基超高温合金具有高熔点、适中的密度、良好的高低温力学性能等特征,有潜力应用于1200~1 450℃高温,但其抗氧化性能较差。综述了该合金的成分特点、制备方法、特别是其抗氧化硅化物渗层的制备方法、组织特点及其氧化行为。重点介绍了该合金的整体定向凝固方法及其组织特点。开发了Al,Y,Cr,B,Ce,Zr,Ge等单元以及多元联合改性的NbSi2基硅化物涂层体系,其中多种涂层体系经1250~1350℃恒温氧化100~200 h或1 250℃~室温循环氧化100次后仍对基体合金具有优异的保护能力。其中最具有代表性的是采用Si-Al-Y2O3包埋共渗在Nb-Si基超高温合金表面制备的Y,Al二元联合改性硅化物渗层。Al对渗层氧化行为的改性体现于对氧化膜组织结构的影响,即合适的Al含量可促使在渗层(Nb,X)Si2外层的表面优先生成SiO2,从而形成以SiO2·Al2O3为主的致密氧化膜。     

基于ANSYS的非液体摩擦球面滑动轴承的优化设计

使用ANSYS软件的优化设计功能对非液体摩擦球面滑动轴承进行优化设计,克服了传统优化设计方法的目标函数必须有解析式的弱点,介绍了优化设计的过程及优化结果。     

SPM适配器在风机上的安装

本文对纳米级测量技术作了简要的概述，详细介绍了SPM适配器的规格及在风机上的安装。     

合金化对Nb-Ti-Si基合金组织及高温抗氧化性能的影响

在介绍Nb-Ti-Si基合金多元合金化研究进展的基础上,综述了合金化对改善Nb-Ti-Si基合金的微观组织和提高其高温抗氧化性能的作用.     

基于ANSYS Workbench的百米U75V重轨热结构耦合分析

基于传热学理论、摩擦分析理论、以及热弹塑性分析理论等,采用SolidWorks三维建模软件建立60 kg/m重轨模型。采用ANSYS Workbench对重轨终轧后冷却过程进行热结构耦合有限元分析,揭示了温度场,应力 场以及应变场分布情况及变化规律。结果表明,重轨总体温度分布轨头温度最高,轨腰温度次之,轨底温度最低; 重轨出现弯向轨底-弯向轨头-弯向轨底-弯向轨头的变化过程,直到终冷重轨依旧保持着弯向轨头趋势;从整体看, 重轨两端应力小于中段应力,轨底应力大于轨头应力,轨腰应力最小。     

Ti-Nb-Si基高温合金表面包埋Si-Cr共渗涂层的组织

采用Si-Cr包埋共渗法在Ti-Nb-Si基高温合金表面制备了Cr改性的硅化物涂层,共渗温度为1250和1300℃,时间为10h。利用SEM,EDS和XRD等检测手段分析了涂层的结构、元素分布及相组成等,并对涂层的形成机理进行了讨论。结果表明:Si-Cr共渗温度为1250℃时,降低渗剂中的催化剂NaF含量会降低Si和Cr的反应扩散速度并且改变了涂层的结构和相组成。催化剂NaF含量为8wt%,涂层外层由(Nb,Ti)Si2及少量(Ti,X)5Si3(X代表Nb,Cr和Hf等元素)组成,中间层由(Ti,X)5Si4组成,过渡层由(Nb,Ti)5Si3组成;降低NaF含量至5wt%,Si-Cr共渗温度仍为1250℃时,涂层外层由(Ti,X)5Si3组成,且有较多孔洞出现,中间层为(Ti,X)5Si4,而过渡层很薄。与渗Si涂层相比,Si-Cr共渗涂层中的裂纹明显减少,但在涂层外层存在较多孔洞且涂层厚度明显减小。提高包埋共渗温度至1300℃时,Cr的反应扩散速度得到提高,且在涂层外层出现了(Nb1.95Cr1.05)Cr2Si3三元相。     

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.     

Nb-Cr系多元合金的组织和性能

采用真空非自耗 真空自耗电弧熔炼的方法制备了Nb-Cr系多元合金的母合金锭;对母合金进行了1450℃,24h 1000℃,24h的热处理;采用三点弯曲方法测试了合金的室温断裂韧性;进行了950℃不同时间的氧化实验.发现热处理后Nbss基体由树枝晶转变为等轴晶,而Laves相Cr2(Nb,Ti,Hf)则由块状转变为边界圆润的棒状;合金的室温断裂机制由电弧熔炼态的解理断裂转变为热处理后的准解理断裂;950℃的氧化产物为CrNbO4、HfO2、TiO2、CrNb11O29和Ti2Nb10O29.     

合金成分及熔炼工艺对多元铌基超高温合金组织的影响

采用真空自耗电弧熔炼和真空非自耗电弧熔炼2种工艺熔炼了4种不同成分的多元铌基超高温合金,研究了合金成分及熔炼工艺对组织的影响规律.结果表明:4种成分的合金均由初生Nb基固溶体枝晶或初生(Nb,x)5Si3(x代表Ti, Cr和Hf元素)块和板条以及Nbss/(Nb,x)5Si3共晶团组成.随着Si含量的升高,组织中Nbss/(Nb,x)5Si3共晶团的含量增多且初生相也从Nbss枝晶转变为(Nb,x)5Si3块或板条.铌硅化物相为γ-(Nb,x)5Si3及β-(Nb,x)5Si3.大块或板条状硅化物内有微裂纹出现.