Ti-Mo合金β结构稳定性及理论强度的第一性原理研究

应用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波法和超晶胞法对Mo含量(原子分数)为6.25%～37.5%的Ti-Mo二元合金的结合能和电子结构进行了计算;通过晶胞拉伸变形过程中单原子结合能随拉伸方向晶格常数的变化曲线计算出了合金成分为Ti15Mo1,Ti14Mo2,Ti13Mo3,Ti12Mo4,Ti11Mo5和Ti10Mo6的Ti-Mo二元合金在单向拉伸状态下的理论强度。研究了Mo元素对增强β钛合金稳定性,提高β钛合金强度的作用及作用机理。结果表明:随着Mo元素含量的增加,Ti-Mo二元合金β相的稳定性和理论强度都有明显提高;态密度的分析表明,Ti,Mo成键作用的加强导致了合金理论强度的提高。     

Mar-M247铸造高温合金平衡析出相热力学计算与分析

以Mar-M247合金为对象,通过热力学模拟计算,研究合金元素变化对平衡析出相、合金初熔温度和终熔温度的影响规律。结果表明:合金的主要平衡析出相为γ'相、MC、M6C、M23C6型碳化物、μ相及MB2、M3B2型硼化物,合金凝固过程中Hf和Ta元素偏析比较严重;在成分标准范围附近波动时,对初熔温度影响最大的合金元素为Cr、Mo、Ti、Hf;碳化物的析出温度和析出量均随C含量的增加呈线性递增趋势;另外,Hf、Ti、Ta含量的提高有利于MC型碳化物的析出;Cr含量的提高有利于M23C6型碳化物的析出;而W和Mo含量的提高则有利于M6C型碳化物的析出;μ相主要受Mo和W元素影响,随着二者含量的升高。μ相的析出温度和质量分数均升高;Al、Ti和Ta含量变化均会影响合金中γ′相的析出量及析出温度,并且三者对于γ′相的影响程度依次减弱。     

国内铝锂合金基础研究及应用技术开发

总结了国内在铝锂合金主合金元素Cu、Li以及微合金元素Mg、Ag、Zn、稀土的(微)合金化效果及作用机理方面的研究结果。在主合金元素的研究方面,重点阐述了铝锂合金强度随Cu+Li总原子分数及Cu/(Cu+Li)原子分数比例增加而提高,但晶间腐蚀(IGC)抗力则随Cu/Li比增加而逐渐降低的规律及相关机理。在微合金化元素研究方面,主要阐述了Mg+X(X=Ag/Zn)添加促进T_1(Al_2CuLi)相形核并提高铝锂合金力学性能的机理,其强化效果的规律表现为:Mg+Ag+ZnMg+AgMg+ZnMg,同时还阐明了添加微量Zn元素提高铝锂合金IGC抗力,而添加微量Ag则降低IGC抗力的现象及其机理;另外,还总结了稀土(RE)元素分别在高Cu/Li比铝锂合金(以T1相为主强化相)及低Cu/Li比铝锂合金[以δ'(Al_3Li)相为主强化相]中的不利影响及有利影响的作用机理。除此之外,简述了国内航天用2195铝锂合金旋压、摩擦搅拌焊、氩弧焊、化铣等应用技术的开发情况。     

低Cr高W铸造镍基高温合金的高温氧化行为及Ta的合金化作用

对A l,Ta含量分别是6wt%A l,0wt%Ta;5wt%A l,4wt%Ta和6wt%A l,4wt%Ta三炉低Cr高W铸造镍基高温合金进行了静态空气下1100℃/2m in~100h等温氧化试验,并对剥落氧化皮和合金试片表面氧化层进行X射线衍射分析,对氧化后的试片表面及横切面进行光学金相、定量金相、扫描电镜及能谱分析。结果表明:低Cr高W镍基高温合金的早期氧化主要表现为富难熔元素相MC,M6C碳化物和α(W,Mo)相的优先选择性氧化。6wt%A l,0wt%Ta合金和6wt%A l,4wt%Ta的合金经1100℃/100h氧化后的最终主要氧化产物均包含N iO,N iA l2O4和N iWO4,此外合金中还分别存在少量的N iNb2O6和N i(Ta,Nb)2O6。合金的氧化动力学曲线遵循分段抛物线规律。A l量相同的情况下,Ta的加入通过增加共晶γ’量和减缓自由态硫对抗氧化的有害作用从而减少合金的氧化增重和延缓氧化皮剥落,提高合金的抗氧化能力。6wt%A l,0wt%Ta的合金与5wt%A l,4wt%Ta的合金具有相当的高温抗氧化能力,仅从高温抗氧化性能考虑,可以考虑以A l代Ta。     

钛合金Tc9钻削试验

TC9钛合金(盘料)钻削试验在立式钻床Z535上进行,采用组合夹具,电解润滑冷却液,钻头采用了φ5、φ8、φ12、φ16四种规格,W18Cr4V、W6MoSCr4V2A1(M2A1)、W2Mo9Cr4VCo8(M42)等三种材料,分别以三种速度,三种走刀量搭配进行,共钻削近5000孔。 本钻削试验方法:采用各种用量搭配,每钻10个孔测量一次钻头磨损和孔径大小,直至达到磨钝标准(Δh): 1.测量部位:在钻头最外缘处,图1所示。     

9Cr13Mo3Co3Nb2V马氏体不锈钢微观组织研究

对不同热处理状态下的微观组织结构进行了研究.采用物理化学相分析技术研究了9Cr13Mo3Co3Nb2V退火、淬火以及最终热处理制度下析出相的类型、含量及组成结构式.并用X射线小角散射(SAXS)(small angle x-ray scatter)分析了不同热处理制度下析出相在不同粒度间隔中的质量分布.结果表明:①9Cr13Mo3Co3Nb2V钢退火状态的组织为珠光体 碳化物(M23C6,MC和M6C),淬火状态组织为马氏体 碳化物(M23C6和MC),最终热处理状态的组织为回火马氏体 碳化物(M23 C6,MC和M3C);②小颗粒(≤300nm)碳化物析出相粒度分析表明,9Cr13Mo3Co3Nb2V钢退火、淬火状态析出相平均粒度相差不大,粗大颗粒较多,而最终热处理状态的析出相平均粒度明显减小,且细小颗粒比例较大.     

我厂试用超硬型高速钢刀具初见成效

随着我国生产、科研的迅速发展,采用新材料越来越多,如高强度合金钢、不诱钢、高温合金等。这些材料一般都难以加工,因此对刀具材料提出了更高的要求。冶金部门有关院校和各钢厂,为了满足这种要求,遵照毛主席关于独立自主、自力更生的教导,结合我国的资源情况,进行了新高速钢的研制工作,取得了可喜成绩。已研制出来的超硬型高速钢有大连钢厂的W12Cr4V3Mo3Co5Si,重庆钢厂的W6Mo5Cr4V2Ae(M2Ae或501钢),本溪钢厂的B201、B212,     

定向凝固Ni-44Ti-5Al-2Nb-1Mo合金的组织特征

采用液态金属冷却定向凝固方法制备了Ni-44Ti-5 Al-2 Nb-1 Mo(原子分数,％)合金,分析了加热温度为1 550℃,抽拉速率为0.3、1.2、3.0、6.0、18.0 mm/min时的定向凝固组织特征.结果表明,定向凝固没有改变合金的相组成,但改变了组成相的形态.定向凝固组织均由初生的NiTi相与晶间析出...     

两种MCrAlY涂层/DD6合金的循环氧化和互扩散行为

在DD6单晶高温合金基体上,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备Ni Co Cr Al Y涂层,采用低压等离子喷涂(LPPS)技术制备Ni Co Cr Al YHf Si涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、电子探针显微分析(EPMA)等手段研究了在1100℃下的热循环氧化和互扩散行为。结果表明,涂层显著提高了DD6基体的抗氧化能力,经100h的循环氧化后,涂层表面氧化层主要成分仍为α-Al2O3,依然发挥着较好的抗氧化保护作用。这两种涂层与基体之间形成了互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ),IDZ和SRZ的厚度均随着循环氧化时间延长而增大;SRZ中析出的棒状与颗粒状的拓扑密堆相(TCP)含有W、Re、Mo等高熔点元素,其质量分数分别高达37.51%、14.22%和10.61%,TCP含量随着氧化时间而增多。活性元素Si、Hf对涂层中富Cr相和TGO的增长速率均有一定的抑制作用。     

Ni-Al—Ta／Mo合金的层错能及影响因素

采用置换原子的热力学模型,计算了Ni-Al-Ta/Mo合金的层错能.分析了Ni-Al-Ta/Mo合金中各元素浓度及温度对层错能的影响.结果表明:Ni-Al-Ta/Mo合金的层错能随Al含量的增加而明显降低,其中,随Al浓度提高,合金中原子偏聚自由能(ΔGγ→εs)降低,可促进γ′有序相的形成是使合金层错能降低的主要原因.随Mo/Ta含量的提高,可引起置换原子自由能(ΔGγ→εb)降低,原子偏聚自由能(ΔGγ→εb)升高;随温度提高,Ni-Al-Ta/Mo合金中的置换原子自由能(ΔGγ→εb)增加,表明合金中发生原子置换需要外部供给能量,而引起原子偏聚自由能(ΔGγ→εs)升高,表明高温不利于溶质原子的偏聚.     

Ni-30Al-1Hf 合金的微观结构及相变特点

通过定向凝固技术制备的Ni-30Al-1Hf合金,是一种由γ相增强的树枝状β-NiAl基双相合金。在铸态时β和γ相存在着确定的取向关系。经不同冷却方式的热处理后发现,合金组织结构发生不同程度的变化,其中空冷或油淬后Ni-30Al-1Hf的枝晶干区大部分转变成了NiAl马氏体相。在900℃经拉伸变形后,NiAl马氏体组织已完全消失,而在β-NiAl相内部重新析出块状或条状的γ相。     

Cr对Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf合金显微组织与高低温力学性能的影响

 以Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf成分为基础,分别添加了2%和17%(原子分数,后同)的Cr元素替代Nb(分别称2Cr和17Cr合金),研究了Cr含量对Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf合金相组成、显微组织形貌、室温断裂韧性和高温强度的影响,分析了高低温失效机制。结果表明,铸态和1 375 ℃×100 h热处理后2Cr合金由Nbss和Nb₅Si₃两相组成;当Cr含量为17%时,出现了具有C15结构的Laves Cr₂Nb相,合金由Nbss、Nb₅Si₃和Cr₂Nb三相组成,热处理后在Nb₅Si₃中还析出了球状Cr₂Nb相。随着Cr含量由2%提高到17%,热处理合金的室温断裂韧性K_Q由14.32 MPa·m^1/2下降到10.30 MPa·m^1/2。合金强度与Cr含量的关系受温度影响,随Cr含量提高,室温和1 150 ℃时合金的硬度或强度增高,而1 250 ℃和1 350 ℃时合金强度降低。如1 150 ℃时2Cr和17Cr合金的屈服强度σ_0.2分别为349 MPa和387 MPa;1 350 ℃时分别为306 MPa和74 MPa。     

Hf对Nb15W5Si2B合金室温和高温力学性能的影响

 为了寻求Nb-Si基合金高温强度和室温塑性之间的平衡,设计了以Nb基固溶体相Nb-SS占主导的Nb15W5Si2BxHf(x= 0,5,10,15,原子百分数）合金,研究了Hf元素对Nb15W5Si2B合金的组织、室温和高温压缩性能以及高温蠕变性能的影响。结果表明,Nb15W5Si2B合金由Nb-SS和Nb5Si3两相组成,Nb5Si3相呈网状分布;Hf的加入不改变相组成,但Nb5Si3相由网状分布逐步变成不连续小岛状分布,而且体积分数减少。Hf同时提高Nb15W5Si2B合金的高温静强度和室温塑性,但对Nb15W5Si2B高温压缩蠕变性能不利。最后讨论了Hf对Nb15W5Si2B合金强化与塑性化机理。     

TiNiFeNb形状记忆合金的组织结构及相变特性

通过向TisoNiso合金中加入Fe和Nb元素,制备出一种四元Ti49Ni50-xFexNb1形状记忆合金.采用X射线衍射和背散射电子衍射的方法,测试和分析了合金的相结构及微观组织形态,采用电阻法系统研究了合金的相变特性.结果表明:Nb元素的加入并没有改变TiNiFe合金的B2结构,仅导致了广极少量的富Nb相在基体中析...     

Effect of W addition on phase transformation and microstructure of powder metallurgic Ti-22Al-25Nb alloys during quenching and furnace cooling

Powder metallurgic Ti2 AlNb alloys with W addition are sintered at 900, 1000, 1070 °C,and 1150 °C(i.e., in the O + B2, a_2+ B2 + O, a_2+ B2, and single B2 phase regions, respectively)for 12 h, followed by water quenching and furnace cooling. Comparisons of phase and microstructure between quenched and furnace-cooled W-modified alloys are carried out to illustrate the phase transformation and microstructure evolution during the cooling process. Furthermore, a comparison is also made between W-modified and W-free alloys, to reveal the function of the W alloying.W addition accelerates the solutions of a_2 and O phases during the high-temperature holding, and a Widmannsta¨tten B2 + O structure, which contributes to the properties, is induced by furnace cooling from all the phase regions. The Widmannsta¨tten structure includes a B2 matrix, primary O, and secondary O precipitates. However, W alloying refines the Widmannsta¨tten structure only when the alloys are solution-treated and then cooled from the single B2 phase. Although the hardness of the W-modified alloys is lower than that of the W-free alloys sintered in the same phase region, an enhancement of hardness, 489 ± 18 HV, is obtained in the alloy solution-treated in the single B2 phase region for only 0.5 h.     

Al含量对空心阴极等离子烧结Ti/Ni等原子比TiNiAl合金组织和力学性能的影响

 采用空心阴极等离子烧结工艺制备了Ti/Ni等原子比的Ti_50-x/2Ni_50-x/2Al_x(x=0,3,6,9)合金,研究了Al含量对合金微观组织以及力学性能的影响。结果表明:未添加铝的合金微观组织主要由NiTi基体、强化相Ti₂Ni、Ni₃Ti及孔隙组成;随着Al含量的提高,合金中Ti₂Ni(Al)数量不断增多,孔隙数量和孔径不断增加,Ni₃Ti(Al)数量不断减少,在Ti_45.5Ni_45.5Al₉中还生成了少量Ni₂TiAl相;合金的抗弯强度随Al含量的提高而增加,并在Al含量为6%时达到最大值296.3 MPa;合金的硬度随铝含量的提高而增加,Ti_45.5Ni_45.5Al₉的硬度值为295.6 HV。     

Microstructural evolution and hardness of as-cast Be-Al-Sc-Zr alloy processed by laser surface remelting

As-cast beryllium-aluminum (Be-Al) alloy exhibits a coarse microstructure with pore defects due to a large solidification interval, greatly limiting its mechanical properties. In this research, the relationship between laser surface remelting process and microstructure and hardness of as-cast Be-Al-Sc-Zr alloy was established. The experimental results demonstrated that a pore-free refined microstructure of remelted layer was obtained by controlling the parameter of effective laser energy input. The microstructure of as-cast Be-Al-Sc-Zr alloy consisted of equiaxed grains with Al phase forming a continuous frame wrapping Be phase, which was significantly refined in the remelted zone (from 25 μm to 2 μm). The Vickers hardness in the remelted zone (approximately 210 HV) was approximately 3 times that of as-cast Be-Al-Sc-Zr alloy. Analysis of the Vickers hardness and the Be phase size showed a good agreement with a Hall-Petch equation. In addition, transmission electron microscopy (TEM), auger electron spectroscopy (AES) and X-ray diffraction (XRD) analysis evidenced that Sc and Zr elements formed a single blocky phase Be₁₃(Sc_x,Zr_1-x), which was also greatly refined from 8 μm to 1.5 μm in the remelted zone. The results obtained in this study indicate that the laser surface remelting allowed refining the microstructure and further strengthening the Vickers hardness of Be-Al-Sc-Zr alloy.     

Ca对Mg-5Al-8Zn-xCa镁合金显微组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备了Mg-5Al-8Zn-x Ca(x=0,1.75,2.0,2.25,2.5,2.75,3.0,wt%)合金。使用XRD、OM和SEM等研究了Ca含量对合金组织与力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-8Zn-x Ca合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg32(Al,Zn)49相及MgZn2相和Al2Ca相组成。当Ca含量从1.75wt%增加到2.75wt%时,基体晶粒显著细化,β-Mg17Al12相由粗大的连续网状转变为细小的断续网状分布于晶界上,层片状Al2Ca相也显著细化,此时合金的拉伸强度达到最大值138 MPa,较未加Ca时提高了27.8%;Ca含量继续增加至3.0wt%,晶粒又发生粗化,合金拉伸强度发生下降;拉伸断裂形式均为准解理脆性断裂。     

Si和Ti对Nb-6Hf-4Zr-2B合金组织和室温力学性能的影响

 为了寻求Nb合金的强度和塑性的平衡,设计了以Nb基固溶体Nbss为主导相的Nb-xSi-6Hf-4Zr-2B-yTi(x=4,8;y=10,30;原子分数)合金,研究了Si和Ti对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明,合金由Nbss、Nb3Si和Nb5Si3等3相组成。4Si-(10,30)Ti合金铸态组织是Nb枝晶和分布在枝晶间的硅化物(Nb3Si和Nb5Si3),8Si-(10,30)Ti合金Nb枝晶间分布的是Nb/硅化物(Nb5Si3)的共晶和Nb3Si,随着Si和Ti含量的增加,硅化物体积分数增加。1 600 ℃退火50 h可使部分Nb3Si共析分解,改变合金的组织形貌和各相的体积分数。随着Si和Ti含量的增加,合金的硬度和强度增加,但塑性和韧性降低。Nb枝晶的失效方式为解理断裂,而硅化物为脆性断裂。