铸造K4169合金晶粒细化的研究

选用Ｋ４１６９铁－镍基高温合金研究了向熔体中加入ＮｉｘＡｌｙＴｉｚ金属间化合物对合金冷凝后的晶粒尺寸、枝晶组织等凝固组织特征的影响。结果发现,加入微量ＮｉｘＡｌｙＴｉｚ细化剂并控制合金液的均匀化处理过程可显著细化晶粒,将Ｋ４１６９铸件整体晶粒细化至０．１～０．２ｍｍ,达到ＡＳＴＭ１～３级,同时,枝晶组织和ＭＣ型碳化物也有明显变化。而且,本研究选用的ＮｉｘＡｌｙＴｉｚ细化剂由于其成分特点对合金的结晶特性及凝固组织无不良影响。因此可认为,加入微量的ＮｉｘＡｌｙＴｉｚ细化剂是获得Ｋ４１６９高温合金细晶铸件的有效方法。     

凝固速度对一种新型定向凝固钴基高温合金凝固组织的影响

本文研究了凝固速度对一种新型定向凝固钴基高温合金（ＤＳＸ４０Ｍ）凝固组织的影响。作为该合金强化相的晶间碳化物主要有Ｍ２３Ｃ６、ＭＣ、Ｍ７Ｃ３三种。研究发现，定向凝固速度的变化并不改变碳化物的类型，但对碳化物的体积分数和平均尺寸有强烈影响。给出了该合金碳化物体积分数、平均尺寸和持久寿命随凝固速度变化的规律。采用电子探针技术分析了不同凝固速度条件下合金元素的偏析情况。研究还发现，Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ     

Ag和稀土Y复合添加对金属间化合物NiAl显微组织的影响

研究了Ag和Y的复合添加对金属间化合物NiAI显微组织的影响。利用非自耗电弧炉制备了三种不同Y和Ag含量（1．0,5．0,10．0质量分数％）的NiAJ合金,其中一组试样进行了高温固溶和时效处理。实验结果表明,随着Y和Ag含量的增加,铸态下的NiAI合金晶粒呈逐渐细化的趋势,并且柱状晶生长方式逐渐演变为典型的糊状凝固方式。EDS和XRD分析表明,晶界处有富Ag、Y相形成;固溶时效后的NiAl合金组织则演变为粗大的等轴晶粒,Y和Ag元素仍然在晶界处偏聚。     

Hf和凝固冷速对定向凝固高温合金低周疲劳性能的影响

对DZ22及其不含Hf的改型合金用快冷和缓冷两种凝固工艺制备出定向凝固试样,在760℃和1．0～1．4％总应变条件下测定其低周疲劳（LCF）性能,用光学金相、定量金相及扫描电镜观测了试样原始组织、疲劳过程组织的变化以及断口特征。结果表明：加Hf显著提高了合金的LCF寿命,缓冷凝固则严重损害合金的LCF性能;LCF裂纹大多产生于疲劳寿命的后半期,主要出现在柱晶界、枝晶间、滑移带界面以及MC碳化物处;滑移带的出现是LCF损伤的先兆,在滑移作用下MC碳化物群体开裂并向周围扩展留下疲劳条痕,是这类合金中温LCF断裂的重要特征。本研究还讨论了减少或细化碳化物对延长LCF寿命的实用意义。     

DD5镍基单晶高温合金凝固过程元素偏析的相场模拟

作为航空发动机涡轮工作叶片的主要材料,镍基单晶高温合金凝固过程中的元素偏析易造成组织的不均匀性,进而影响其高温力学性能。选取国产二代单晶高温合金DD5作为研究对象,以3mm/min的抽拉速率制备单晶试棒,通过组织观察与热力学计算确定其铸态组织的相组成,包括γ相,γ’相与碳化物。采用电子探针显微分析对合金元素在枝晶干与枝晶间的偏析行为进行了线扫描,确定Re、W的正偏析及Al、Ta负偏析特性,且枝晶间的碳化物中Ta含量较高,推测其为MC型碳化物。在此基础上借助Micress相场软件,对凝固过程的组织形貌演化与元素偏析行为进行了模拟,其形貌特征与光镜组织观察结果相一致,元素分布与EPMA结果相符。     

凝固参数对定向镍基铸造高温合金中MC碳化物生长特性的影响

本文研究了定向凝固条件下凝固参数对一种镍基铸造高温合金中MC碳化物的形态、数量和分布的影响。在冷却速率很小的平面界面下,少量MC呈块状八面体;当界面转化为胞状时,MC在胞晶间呈长条状或鱼骨状;对于冷却速率较大的树枝状组织,MC则呈粗大的汉字体或较完整的花瓣状。在合金凝固形态由平面状向树枝状的转化过程中,合金中MC碳化物的数量急剧增多。     

TiAl合金与42CrMo扩散钎焊的界面组织及形成机理

使用真空扩散钎焊方法对870℃下TiAl/B-Ag72Cu/42CrMo进行了连接,利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针成分线分析及成分定量分析等方法研究了TiAl/B-Ag72Cu/42CrMo扩散钎焊接头组织及接头反应层的形成机理.界面分析显示,B-Ag72Cu/42CrMo的界面未形成金属间化合物,而TiAl/B-Ag72Cu的界面上有Ti(Cu,Al)2金属间化合物产生.分析了连接接头金属间化合物的形成和长大机制,钎焊接头金属间化合物的形成和长大机制,分为等温凝固和冷却凝固两个阶段.元素的扩散是控制接头形成的主要因素.连接界面金属间化合物的形成和长大主要有钎料的熔化、沿晶界优先扩散、等温凝固、柱状和蘑菇状长大及纵向长大几个过程.     

快速凝固粉末冶金轻合金的研究发展概况

用快速凝固(或称快速固化)法粉末制成的合金具有耐磨性和耐热性优异、线膨胀系数低、纵向弹性模量高等优点。特别是Al、Ti、Mg等合金,具有下列优点:①凝固组织细微;②金属间化合物细微、均匀弥散;③合金元素的固溶范围显著增大[例如快速凝固铝粉中铁的固溶限度在平衡状态下为0.05%(重量);而在快速凝固粉末状态下可以固溶8%～10%(重量)];④合金添加元素的偏析少,因此材料性能大幅度提高。     

Nb-Si金属间化合物基超高温合金研究进展

Nb-Si金属间化合物基超高温合金(Nb-Si基合金)具有高熔点、低密度和良好的加工性能,目标使用温度达到1 200~1 400℃,成为用于新一代高推重比航空发动机热端部件最有潜力的候选材料。主要介绍了北京航空航天大学在Nb-Si金属间化合物基超高温合金领域的研究成果,包括合金化、加工制备技术(电弧熔炼、感应熔炼、定向凝固和粉末冶金)、组织控制与性能表征和热防护涂层材料体系设计与制备技术等。发展了Y2O3坩埚真空感应熔炼和Y2O3模壳精密成型顺序凝固技术,成功制备了涡轮叶片模拟件;发展了Al2O3/Y2O3、Y2O3/Y2O3陶瓷坩埚/模壳液态金属冷却定向凝固技术,实现了Nb-Si基合金的定向凝固组织控制和强韧化匹配;发展了热防护涂层材料体系和制备技术,在合金基体和涂层的高温抗氧化方面均取得了较大的进展。     

铸造镍基高温合金枝晶间强化机理的研究

 本文从中温断裂特征出发,论述了锆、铪、硼对铸造镍基高温合金中温性能的作用及枝晶间强化机理。认为在铸造镍基高温合金中,枝晶间是薄弱环节。提出了枝晶间强化与锆、鈶、硼之间的有机联系和共同特点:使共晶γ′增加,强化枝晶间;形成金属间化合物Ni_5Zr、Ni_5Hf和硼化物M_3B_2;加宽液相线-固相线距离。锆和鈶都改变MC碳化物的形态和成分,并攫取合金中的硫,形成稳定的高熔点的碳硫化物,争化枝晶间,提高枝晶间结合力。在研究合金化强化枝晶间薄弱环节的同时,还探讨了工艺参数的影响。认为工艺参数的变化,改变了合金的枝晶间状态。较快的凝固速度,细化枝晶,使共晶γ′量增加,减小共晶γ′和MC碳化物的尺寸,从而使合金得到强化。试验得出不同工艺的K5合金在760℃,66 kg/mm~2持久寿命与平均枝晶间距的关系。     

镍基高温合金铸件的晶粒组织控制──铸造工艺参数的影响

以ＩＮ７３８ＬＣ合金为例,研究了镍基高温合金在各种铸造工艺条件下的晶粒组织。结果表明,降低合金液均匀化处理温度可以明显细化冷凝后基体的晶粒。在浇注温度、铸型预热温度以及合金液均匀化处理温度等铸造工艺参数中,后者对晶粒尺寸的影响大于前两者。     

浇注温度和细化剂对K4169高温合金微观组织的影响

研究了降低浇注温度或加入细化剂后 ,K4 16 9合金晶粒细化的微观组织、夹杂及缩松等的变化。发现同样加或不加细化剂条件下 ,浇注温度越低 ,一次枝晶主轴长度和二次枝晶臂距越小。而同一浇注温度下 ,化学法细晶试样一次枝晶主轴长度较普通试样的短 ,而二者的二次枝晶臂距无明显差别。晶粒细化后 ,晶粒形态由普通铸造组织中的树枝晶向细晶组织中的粒状晶转变 ,且合金中主要元素的偏析减轻 ,这均有利于提高细晶铸件机械性能。MC型碳化物和Laves相的尺寸、数量和形貌在晶粒细化前后变化不大。铸件中加入微量细化剂不形成夹杂 ,不改变合金相组成。此外 ,加细化剂不仅可使晶粒细化 ,同时铸件中的缩松大大减少     

钢表面热爆合成耐热金属间化合物基复合材料

利用钢熔体点燃Ti-C-3Ni-Al体系热爆反应,在钢件表面合成一层金属间化合物基复合材料,通过对Ti-C-3Ni-Al体系的反应热力学和热爆产物的形貌的分析,研究了金属间化合物基复合材料的物相、组织形态及界面。结果表明:在熔融钢液作用下,Ti-C-3Ni-Al体系反应完全,制备出TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合材料。研究发现,TiC的含量对表面复合材料的表面组织和界面结合有明显影响,随着TiC含量的提高,颗粒尺寸略有长大,复合材料更致密,与钢基体界面变为良好的冶金结合。     

高温合金中MC碳化物晶体生长的稳定性

 利用球扰动对晶体球扩散生长模型的稳定性进行分析,把球模型的球半径转化为曲率半径的概念,进而讨论高温合金中的MC八面体碳化物晶体在高温熔体中生长的稳定性,并分析出所观察到的MC碳化物八面体枝臂形态。     

磁场辅助激光熔覆铝基金属玻璃覆层

为提高铝合金的表面性能,采用磁场辅助激光熔覆的方法在5083铝合金表面制备了Al-Ni-Y-Co-La五元金属玻璃熔覆层,并对其进行组织成分及性能分析。实验结果表明：熔覆层主要由非晶相、α-Al相以及Al₄NiY等金属间化合物组成,旋转磁场的搅拌作用使熔覆层非晶相含量由10.2%提高到30.7%,且能够有效抑制多道搭接和多层堆积过程中重熔区晶粒的生长,细化了熔覆层晶粒组织,降低了残余应力,提高了显微硬度及韧性,使其平均显微硬度从278 HV_0.1提高至335 HV_0.1,且波动较小,平均抗拉强度为303 MPa,为基体拉伸件的110.2%,平均伸长率为6.79%,为基体的33.1%。     

GH169合金细晶锻造工艺研究

为了提高涡轮盘的强度和低周疲劳性能,要求锻件具有ASTM10级以上的细晶组织国外在大型压力机上采用低温大变形锻造和直接时效热处理以获得性能良好的细晶锻件,而我国则试图采用锻锤生产GH169合金涡轮盘锻件,因此,需要探索适合国情的GH169合金细晶锻造工艺。根据以往的研究,δ相对GH169合金的显微组织有明显影响,因而可     

快速凝固Al94Ti4C2合金的显微组织和相结构分析

 研究了快速凝固 Al94Ti4C2 (at% )合金的显微组织和相结构特征。常规金属型铸态组织由分布于 α-Al基体中的片状 Al3Ti和以团簇形式存在的尺寸为 0 .3～ 1 μm的 Ti5C4 颗粒组成。经快速凝固以后 ,Ti5C4 分散为 2 0～ 40 nm的颗粒 ,接近连续地排列于α-Al晶粒边界 ;而 Al3Ti的形成受到抑制并为一有序 LI2 结构的亚稳相 (～ Al4 Ti)所替代 ,该相的晶格常数为 a0 ≈ 0 .40 4 nm,呈单个颗粒分居于每个 α-Al晶粒内 ,同 α-Al之间保持完全共格关系。以此为基础 ,对凝固过程特别是 Ti5C4 形成机制进行了分析和探讨     

L10-TiAl金属间化合物Mn,Nb合金化电子结构的计算

采用第一原理赝势平面波方法计算了L10型TiAl金属间化合物中掺入Mn,Nb后的电子结构和价键结构.通过合金原子形成热得出Mn优先占据Al点阵位置,Nb优先占据Ti点阵位置.Mulliken聚居数分析发现Mn或Nb合金化后,分别降低了(001)和(002)面内的原子间键合强度,掺入Nb还降低了层间的原子间键合强度,而掺入Mn,则使层间原子间键合强度增加.整体上来讲,掺入Mn有利于改善TiAl的室温脆性,而掺入Nb,不利于改善TiAl的室温脆性.     

碳/碳复合材料连接工艺的研究进展

对近年来用粘接以及用石墨、硼、硼化物、碳化物、金属、金属间化合物和玻璃等作中间层连接碳版复合材料的新方法进行了概述；介绍了碳／碳复合材料与铝、铜的粘接及钎焊连接工艺。