DD3合金TLP扩散焊等温凝固过程研究

采用一种含B中间层合金在不同温度下保温不同时间TLP连接DD3高温合金.观察不同连接规范下的焊缝组织并测定了焊缝中央共晶区域的宽度.研究发现,焊缝中央共晶宽度与保温时间的1/2次方成反比.由此推算出1150℃,1200℃和1250℃连接温度下等温凝固完成所需时间分别不超过3h,2h和1h.通过建立扩散模型并利用菲克第二...     

钛硅共晶合金中硅化物及其对显微硬度的影响

观察了钛硅共晶系合金的微观组织。综合分析了X射线能谱（X－EDS）、透射电子显微镜（TEM）以及X射线衍射（XRD）结果，确认了铸态组织中析出的硅化物本质，并测得该硅化物的显微维氏硬度。结果表明，钛硅共晶合金铸态组织由α-Ti和Ti5Si3两相组成。亚共晶钛硅合金中共晶区比枝晶区具有更高的显微硬度，而共晶和过共晶合金的共晶区显微硬度明显高于亚共晶合金。     

表面改性C/C复合材料与LAS玻璃陶瓷的连接

采用MgOAl₂O₃SiO₂(MAS)玻璃作为中间层,对SiCMoSi₂表面改性的C/C复合材料与Li₂CO₃Al₂O₃SiO₂(LAS)玻璃陶瓷进行热压连接。通过正交实验,研究了连接温度、连接压力和保温时间对试样连接强度的影响,确定最佳工艺参数为：1 200 ℃,20 MPa,15 min,所得到连接接头的最高剪切强度可达30 MPa。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和背散射电子像（BEI)对SiCMoSi₂涂层、连接界面的形貌以及组成进行了分析。研究结果表明,SiCMoSi₂涂层与基体结合紧密,Si,C元素在界面处呈梯度状分布,形成厚度约为15 μm的过渡层。MAS玻璃中的组分与LAS玻璃陶瓷和SiCMoSi₂涂层存在相互渗透现象,形成紧密的C/C(SiCMoSi₂)/MAS/LAS结构,界面间的结合良好。     

Nb-10Si合金室温断裂韧性研究

利用真空电弧熔炼制备了处于亚共晶区的Nb-10Si-xMo(x=5,15)复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了在1200℃退火100h后复合材料的微观组织形貌、相组成和断口形貌,并测定了Nb-10Si-Mo复合材料的显微硬度。用单边切口悬臂梁法(SENB)研究了加入合金元素后复合材料室温韧性的变化。深入分析了合金元素对材料韧性相变形行为和复合材料室温断裂韧性的影响。     

航空轴承表面合成DLC薄膜的结构特征和滚动-接触疲劳物理模型

利用等离子体浸没离子注入与沉积（PIIID）复合强化技术,在AISI440C航空轴承钢表面合成了类金刚石碳（DLC）薄膜。Raman光谱分析揭示出所制备的DLC膜层主要是由金刚石键（sp³）和石墨键（sp²）组成的混合无定形碳膜,且sp³键含量大于10%。原子力显微镜（AFM）形貌表明,DLC膜层表面光滑,结构致密均匀,与基体结合良好。被处理薄膜试样在90%置信区间下的疲劳寿命L₁₀,L₅₀,特征疲劳寿命L_a和平均寿命较基体分别延长了10.1,4.2,3.5和3.6倍。ANSYS模拟结果显示,最大剪切应力出现在膜基结合处并且靠近膜层内部,最大值达到2 150 MPa。结合ANSYS模拟结果和扫描电镜（SEM）观察形貌分析发现,膜层内部存在的微观缺陷是滚动接触疲劳裂纹产生的诱因,循环载荷所形成的最大剪切应力和润滑油中污染颗粒的共同作用是疲劳磨坑最终形成的外在动力。建立了循环载荷条件下PIIID DLC/AISI440C轴承接触疲劳破坏的5阶段物理模型。     

Al2O3/YAG共晶自生复合陶瓷的激光熔凝实验研究

开展了Al2O3/YAG共晶自生复合陶瓷的激光熔凝制备技术的实验研究,研究结果表明(1)激光扫描速率与功率密度的匹配对激光熔凝实验起着决定性的作用.调整工艺参数,可以获得表面光滑、平整、致密的熔凝层,且无宏观孔隙及裂纹.随扫描速率的增大,熔凝层变薄;(2)激光熔凝Al2O3/YAG共晶自生复合陶瓷由Al2O3相和YAG相两相组成,具有典型的快凝层状共晶组织,共晶间距非常细小.     

轧制变形对TiNiFe形状记忆合金组织结构及力学性能的影响

对不同变形量轧制和不同温度热处理的Ti₅₀Ni₄₇Fe₃合金的组织结构、力学性能进行了研究。X射线衍射结果表明,随着轧制变形量的增加,Ti₅₀Ni₄₇Fe₃合金在轧制方向上出现了择优取向;Ti₅₀Ni₄₇Fe₃合金的晶粒尺寸随着轧制变形量的增加而减小,随着热处理温度的升高而增大;Ti₅₀Ni₄₇Fe₃合金的抗拉强度和屈服强度随着轧制变形量的增加而增大,随热处理温度的升高而降低。     

二维复合广义J积分

本文推导出了含复合型裂纹的变厚度板在承受体力和面力、存在非均匀温度场的情况下的能量差率表达式。并由此定义了复合型广义J积分 J=J₁cosφ+J₂sinφ J₁=lim（1/t）{∫Wtdx₂-∫W（t/x₁）d A-∫S_i（u_i/x₁）tds -∫（W/T） （T/x₁）td A-∫Bi（u_i/x₁）tdA} J₂=lim1/t{-∫Wtdx₁-∫W（t/x₂）dA-∫si（u_i/x₂）tds -∫（W/T）（T/x₂）tdA-∫Bi（u_i/x₂）tdA} 在此定义的基础上,我们证明了广义J积分的与路径无关性,并利用其路径无关性和裂纹尖端的应力场奇异性得到了广义J积分与线弹...     

DZ22定向高温合金的初熔及其控制

含Hf合金的Ni₅Hf相含量超过1.0％（体积）时,在加热示差热分析曲线的1135～1160℃温度范围出现Ni₅Hf熔化峰。 Ni₅Hf相的存在诱发了含Hf铸造镍基高温合金的初熔。低碳或无碳DZ22合金形成更多的Ni₅Hf相,促进了合金的初熔。 通过1150℃/8h预处理可消除合金中的Ni₅Hf相,从而可使最终固溶处理温度提高50℃,取得明显的均化效果,进一步提高定向合金1040℃持久性能。     

Cr在Ti-Al-Cr合金抗高温氧化过程中的作用研究

研究了 Ti-50 Al,Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr(原子百分数 )合金在 90 0～ 1 0 0 0℃下的高温氧化性能。结果表明 :Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均表现出优良的抗氧化性能,氧化后表面主要是 α-Al₂O₃及少量的 TiO₂ 组成。Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-67Al-8Cr和 Ti-4 5Al-1 5Cr合金良好的抗高温氧化性能归于 Cr在合金抗氧化过程中起到了吸氧效应的作用。另外发现对于 Ti-50 Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均发生了 950℃时的氧化增重比 1 0 0 0℃时的氧化增重大,这是由于 Cr的加入使 Ti的活性降低的缘故。     

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。     

Effects of B on the Microstructure and Oxidation Resistance of Nb-Ti-Si-based Ultrahigh-temperature Alloy

Nb-Ti-Si-based ultrahigh-temperature alloys concocted with boron ranging from 0 to 2 at% are prepared by arc-melting technology. The effects of adding boron on their as-melted microstructure and oxidation resistance are analyzed. The (Nb,Ti)ss, β-(Nb,Ti)₅Si₃ and γ-(Nb,Ti)₅Si₃ exist in Nb-22Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf alloy, while (Nb,Ti)ss, α-(Nb,Ti)₅Si₃ and γ-(Nb,Ti)₅Si₃ are present in Nb-22Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf-1B and Nb-22Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf-2B alloys. The oxidation of Nb-Ti-Si-based ultrahigh-temperature alloys is dominated by the diffusion of oxygen through (Nb,Ti)ss. Compared to boron-free alloys, the boron-containing alloys have significantly lower oxidation rate when oxidized at 1 200 °C for less than 50 h, but, for more than 50 h, their oxidation resistance deteriorates.     

NiTiAl Intermetallic Alloys Strengthened by Mo Replacement

 NiTiAl based alloys have attracted attention as potential high temperature structural materials. Alloying is an effective way to improve their mechanical properties. The microstructures and mechanical properties of Ni₅₀Ti_44-xAl₆Mo_x (x = 0, 0.5, 1, 1.5, 3) alloys have been investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron mi-croscope (TEM) and compressive tests. It is found that Ni₅₀Ti_44-xAl₆Mo_x alloy is composed of NiTi (B2) and Ti₂Ni (FCC) phases when Mo content is no more than 1 at%. The effect of Mo solid solution hardening at room temperature has been indi-cated by the rise of yield strength and the fall of plasticity with increasing Mo content. For Ni₅₀Ti_42.5Al₆Mo_1.5 and Ni₅₀Ti₄₁Al₆Mo₃ alloys, a Mo solid solution appears and increases the yield strength by precipitation strengthening. The maxi-mum yield strength at 600 °C and elevated temperatures is presented in Ni₅₀Ti₄₃Al₆Mo₁ alloy not in alloys with a higher Mo content, which is possibly due to the softness of Mo-Ti-Ni solid solution phase.     

Nb-Si-Mo三元系合金相图

 Nb/Nb5Si3原位复合材料是一种有望替代镍基超合金用做飞机发动机叶片的新一代超高温结构材料。采用非自耗电弧熔炼技术制备出不同成分的Nb/Nb5Si3原位复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪对Nb-Si-Mo三元系合金的相组成和微观组织进行研究。结果表明：Nb-Si-Mo三元系部分液相面投影图（<37.5 at% Si）含有4个初生相区,其立体相图中存在2个液固四相平衡反应和1个固态四相平衡反应。在2个液固四相平衡反应面之间存在一个三相共晶平衡棱柱,成分位于该棱柱内的合金会通过L→Nbss+β-Nb5Si3反应凝固生成Nbss/β-Nb5Si3片层共晶。     

Microstructure evolution of a hypereutectic Nb–Ti–Si–Cr–Al–Hf alloy processed by directional solidification

In this work, the Nb–14Si–24Ti–10Cr–2Al–2Hf–0.1Y alloy(at.%) was processed by the liquid–metal-cooled directional solidification(DS) at 1750 C with withdrawal rates of 1.2, 6,18 mm/min and post heat treatment(HT) at 1450 C for 10 h. The microstructures of the directionally solidified and heat treated samples were investigated. The results show that the microstructure of directionally solidified alloy mainly consists of petaloid Nbss+ Nb5Si3eutectics and Ti-rich Nbss+ Nb5Si3+ Cr2Nb eutectics. With the increase of withdrawal rate, the primary Nb5Si3is eliminated, Nbss+ Nb5Si3eutectic cells turn round and connected with the microstructure refinement and Nbss+ Nb5Si3+ Cr2Nb eutectics turn to a river-like morphology. After heat treatment,Nbss+ Nb5Si3+ Cr2Nb eutectics disappeared and petaloid Nbss+ Nb5Si3eutectics turn to a specific fiber-mesh structure gradually, which is promoted by higher withdrawal rates. Furthermore,both the volume fraction of Cr2Nb and the content of Cr in Nbssof Nbss+ Nb5Si3eutectics change regularly with the increase of withdrawal rate and heat treatment at 1450 C for 10 h.     

定向凝固时热溶质对流对Al/AlLi共晶生长形态稳定性的影响

在垂直向上定向凝固条件下,研究了热溶质对流对二元亚共晶 Al-Li合金 Al/ Al Li共晶生长形态稳定性的影响。结果表明,晶体生长初期,热溶质对流较微弱,对界面形态稳定性无明显的影响,晶体以完全的Al/ Al Li共晶方式生长。当热溶质对流较强烈时,对界面形态稳定性产生严重的影响。平面界面失稳破开时,单相胞状晶领先生长。在单相胞状晶之间以 Al/ Al Li共晶方式生长。获得了二元亚共晶 Al-Li合金共晶的稳定性生长条件。     

喷射沉积A1-Si-Fe-Mn-Cu-Mg合金的微观组织与力学性能

利用喷射沉积技术制备了Al-20Si-5Fe-(0～3)Mn-3Cu-1Mg合金。借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射和拉伸试验等手段研究了喷射沉积合金的微观组织和力学性能，分析了不同Mn含量对合金组织演变的影响。结果表明，当合金中加入3％Mn时，组织中针状的Al-Si-Fe金属间化合物被颗粒状的Al     

固溶温度对定向凝固高温合金DZ22的组织和性能的影响

 随着固溶温度的提高,显微组织发生明显的变化,共晶Υ′相和初生的粗大Υ′相不断回溶,重新析出更多更细的Υ′相。与此同时,晶界状态也逐渐变成“细线”状。元素的枝晶偏析减小,中、高温的纵向持久寿命增加。但是,中温横向持久寿命显著降低。在试验中测定了DZ22合金的初熔温度为1230～1240°C,并进行了提高初熔温度的试验。文中讨论了确定定向凝固合金回溶温度的原则,根据试验结果,认为DZ22台金选用1200～1210°C为宜。     

合金元素Al对Cr-20Nb合金高温抗氧化性能的影响

采用机械合金化＋热压烧结工艺制备了掺杂合金元素Al的Cr-20Nb合金,研究Al对Cr-20Nb合金在1100℃和1200℃下高温抗氧化性的影响。结果表明,合金元素Al能促进Cr-20Nb合金氧化时生成AlNbO4复合型氧化物,该复合型氧化物能有效抑制Cr2O3,的挥发反应,从而改善Cr2O3,氧化层的致密性,并提高氧化膜的粘附性,导致合金抗氧化性显著提高。不同Al含量的Cr-20Nb合金氧化增重均近似于抛物线规律。