Ic—6铸造Ni3Al基合金的研究

本文研究了Ni_3Al基合金的元素组成、组织控制及其与力学性能之间的关系。探索表明:B、Al、Mo是影响Ni_3Al基高温合金组织与性能的三种主要元素;γ’单相区的尺寸和数量对合金性能有重大影响;一定数量的热稳定性良好的γ相是Ni_3Al基合金取得高性能的基本保证。     

硼含量对单晶Ni3Al力学性能的影响

本文研究了硼含量为0、0.52、1.37、2.22和3.00at％的Ni_3Al单晶的组织以及在室温和高温的力学性能。结果表明,随着硼含量增加,室温和800℃的抗张强度和屈服强度不断提高,分别在1.37和0.52at％B时达到最高值,进一步提高硼含量,由于组织中析出硼化物共晶而使性能恶化。850℃,100MPa条件下的持久时间和持久延伸率均随硼含量的提高而不断地明显降低,但与同样成分的多晶Ni_3Al比较,它们都提高1个或2个数量级。     

Ni_3Al金属间化合物基结构合金

本文讨论了合金化的金属间化合物Ni_3Al在20～1200℃温度范围内的力学性能与显微组织的关系,并对此种新型结构材料与工业合金MAR—M200和X35HBЮ进行了比较。研究表明,采用定向合金化和取得最佳铸造组织,可以大大提高Ni_3Al金属间化合物合金在20～1200℃温度范围内的强度和塑性,并消除其在800～1200℃温度范围内的脆断倾向性。性能的对比研究得出结论,在一系列情况下用金属间化合物合金代替工业合金可以获得极大的技术和经济效益。     

采用Ti-Zr-Cu-Ni真空钎焊Ti_3Al/Ti_3Al和Ti_3Al/GH536接头组织及性能

采用Ti-Zr-Cu-Ni在960℃/1min、960℃/10min和960℃/60min三种规范下真空钎焊Ti3Al/Ti3Al,在960℃/5min和960℃/20min两种规范下真空钎焊Ti3Al/GH536。实验结果表明,随着保温时间的延长,Ti3Al/Ti3Al接头宽度逐渐增加,且剪切强度呈现递增趋势,递增幅度在10MPa左右,接头主要由Ti3Al,NiTi2,CuTi3等化合物相组成,其中NiTi2,CuTi3等脆性化合物的分布对接头性能影响较大;在Ti3Al/GH536接头中由于Fe-Ti,Ni-Ti等脆性化合物分布相对较多,导致出现纵向裂纹,960℃/5min规范下的平均剪切强度为86.4MPa。     

第四代歼击机发动机加力燃烧室的技术特点

本文着重介绍了第四代歼击机发动机加力燃烧室的发展,内容包括对最高加力温度、组织燃烧和进气方案等的分析与研究。鉴于第四代歼击机发动机发展的需要,加力燃烧室已由单一功能发展成具有多种功能,采用了许多新技术。文中介绍了包括红外隐身、超音速巡航和推力矢量等新技术,还介绍了金属间化合物如Ni_3Al,Ti_3Al等新材料和新工艺。最后作者提出了八项建议。     

Ti/Al/Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶层状复合材料界面相组成

利用DSC对真空甩带法制得的Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶薄带进行热分析,据此选择在693 K(T_g),753 K(T_g~T_(x1)),813 K(T_(x1))下对非晶合金进行不同时间真空热处理,分析非晶晶化行为,并以Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶合金、TA2和纯Al为原材料,利用Gleeble-3500热模拟试验机在873 K/10 MPa/8 h下制备层状复合材料,采用SEM、TEM、显微硬度计并结合热力学和元素扩散理论对界面层相组成、析出次序和性能进行研究。结果表明:Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶玻璃转变温度T_g=720 K,初始晶化温度T_(x1)=788 K;非晶晶化首先生成亚稳相I相,随后进一步析出三元或四元Laves相和Ti Ni相;热压后,纯Al和非晶晶化层间界面由薄层Al_3Ni和晶粒细小结构均匀的Al3(Ti0.6Zr0.4)层组成,界面平直无缺陷,总厚度与纯Ti、纯Al间界面层厚度比约为6.5∶1;Al_3(Ti_(0.6)Zr_(0.4))和Al_3Ti硬度相近,分别为(564.20±10.46)HV和(579.83±15.26)HV,但Al_3(Ti_(0.6)Zr_(0.4))层塑性更好。     

Ti-Al-TiO2系的热压合成及反应过程研究

利用Ti-Al-TiO2系的放热反应,以原位合成和联合引入Al2O3颗粒的思路经热压合成了TiAl基复合材料。借助DTA研究了Ti-Al-TiO2系的反应过程,并采用XRD、SEM等检测手段表征了产物的相组成及微观结构。结果表明:Ti-Al-TiO2系的反应始于Al的熔化,首先发生了Ti和Al的化合反应最早生成了TiAl3;继而引发了Al和TiO2的还原反应,释放出大量热量;最后非稳定态TiAl3与Ti结合经竞争扩散反应,生成稳定态的TiAl和Ti3Al。产物由TiAl、Ti3Al和Al2O3三种物相组成,Al2O3颗粒分布于基体交界处,存在一定的团聚。Al2O3的引入,使得基体晶粒尺寸变小,但脆性相含量增多。     

Ti-51.8at%Ni形状记忆合金中Ti_3Ni_4相的析出过程

 用透射电镜系统地研究了Ti-51.8at％Ni形状记忆合金在300～600℃时效时Ti_3Ni_4相的析出过程。结果表明:Ti_3Ni_4相以均匀成核方式从过饱和基体中弥散析出。时效初期,Ti_3Ni_4相为细小颗粒状;随时效时间延长或时效温度升高,Ti_3Ni_4相逐渐长大为透镜片状,最终粗化为粗片状。Ti_3Ni_4相通常与基体保持良好的共格关系,其共格应变场衬度随Ti_3Ni_4相尺寸增大而变化,至Ti_3Ni_4相聚集粗化后,与基体的共格关系逐渐丧失,并在其周围基体中产生位错,位错的柏氏矢量为1/2(111)_(B2)或1/2(111)_(B2)。     

以Ti/V/Cu、V/Cu为中间层的TiAl合金

用真空扩散连接方法对TiAl/Ti/V/Cu/40Cr钢及TiAl/V/Cu/40Cr钢进行了研究。结果表明,以Ti/V/Cu作中间层的接头拉伸强度高于以V/Cu作中间层的接头强度。界面分析显示,Ti/V、V/Cu、Cu/40Cr钢的各个结合界面处未形成金属间化合物,而TiAl/Ti的结合界面上有Ti3Al产生;在TiAl/V的界面上有Ti3Al、Al3V两种金属间化合物产生;界面上脆性金属间化合物的产生是接头发生断裂的原因。     

喷射沉积SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-.17Si热暴露过程的显微组织演变

采用喷射沉积工艺制备了SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料,并通过热压后多道次热轧制备了板材.研究了板材在不同温度下热暴露过程中第二相粒子、SiC/Al界面和位错密度的变化,并通过X射线衍射分析了板材在热暴露过程中的物相变化.结果表明,复合材料经热加工后第二相粒子保持弥散细小,为50～ 80nm,SiC/Al界面干净,没有脆性相生成;在500℃暴露200h后,第二相粒子几乎没有变化;在550℃暴露200h后,第二相粒子略有长大,没有明显的脆性相生成;600℃下暴露10h后,SiC/Al界面处生成Al4C3相,第二相粒子长大至400 ～500nm,并生成Al13Fe4相;在550℃热暴露过程中,随着暴露时间变长,位错密度增加.SiC颗粒分解向基体中析出游离态Si,抑制了Al12( Fe,V)3Si的粗化和分解,提高了复合材料的耐热性能,因此该复合材料在550℃以下具有良好的热稳定性能.550℃以上耐热性能急剧下降,热暴露过程中位错增殖.     

涡轮机匣的等离子弧焊接

某涡轮机匣原采用高温合金GH132锻坯经机械加工而制成,因其高温强度大,锻造温度范围窄,毛坯尺寸又大,生产极为困难。为此,将整体结构涡轮机匣毛坯改为分段等离子弧焊接结构,以小拚大,用普通吨位的锻压设备锻制。一、GH132合金的焊接特点及焊接方法的选择 GH132合金是一种时效强化铁基高温合金。合金中Cr、Ni含量保证了合金在固溶处理后具有奥氏体组织。以Al、Ti等元素在时效处理后形成金属间化合物Ni_3(Al,Ti)(即γ~2     

微晶钛合金薄板粉末包埋渗铝及铝硅共渗研究

采用粉末包埋法对电子束物理气相(EB- PVD)制备钛合金薄板在620℃分别进行6h渗铝及铝硅共渗,采用XRD、SEM等对EB- PVD制备钛合金薄板显微组织以及粉末包埋法渗铝及Al- Si共渗后的钛合金薄板显微组织结构进行研究.结果表明,微晶合金可以在620℃实现渗铝和铝硅共渗.渗铝层的相结构主要为Al3 Ti相,但由于渗层Al3 Ti相为脆性相,在渗后冷却过程中热应力的作用下,易产生裂纹.铝硅共渗层的相结构主要为Al3 Ti和Ti5 Si3相,由于Si存在渗层中,渗层中不存在裂纹.     

高强铝合金中间相Al2 Cu,Al2 CuMg和MgZn2性能的第一性原理计算

采用第一性原理平面波赝势方法,计算Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金主要中间相Al2 Cu,Al2 CuMg和MgZn2的结合能、形成焓、弹性常数及态密度。计算结果表明：3相结合能按MgZn2>Al2 CuMg>Al2 Cu顺序递减;形成焓按MgZn2>Al2 Cu>Al2 CuMg顺序递减;Al2 Cu具有很高的弹性模量,同时具有一定的塑性,可以作为合金的强化相;Al2 CuMg是典型的脆性相,并表现出明显的各向异性,容易诱导产生裂纹;MgZn2具有良好的塑性,同时熔点较低,是合金的主要强化相;3相中均存在离子键的相互作用,提高了结构稳定性;通过适当降低Cu,Mg含量,提高Zn的含量,有利于生成MgZn2相,进一步提高合金的综合性能。     

TiAl合金与ZrB2-SiC陶瓷非晶钎焊接头组织与力学性能

采用Cu_(41.83)Ti_(30.21)Zr_(19.76)Ni_(8.19)(at.%)非晶钎料对Ti48Al2Cr2Nb合金与Zr B_2-Si C陶瓷进行真空钎焊连接,通过扫描电镜、能谱分析、X射线衍射以及万能试验机对接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明:Ti Al合金与Zr B_2-Si C陶瓷钎焊接头的界面结构为Ti Al/Ti_2Al/Al Cu Ti/(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)+Ti B+Ti Cu/Ti_5Si_3/ZS。当钎焊温度为910℃,随着保温时间的延长,靠近Zr B_2-Si C一侧反应层宽度逐渐增大,接头中弥散分部的Ti B和Ti Cu聚集长大。接头剪切强度随着保温时间的延长先上升后降低,当钎焊温度为910℃,保温20 min时,接头剪切强度最大,为187 MPa,通过对各工艺的接头断口分析,发现接头均断裂在陶瓷侧,断裂方式为脆性断裂。     

非晶镍基钎料在航空发动机零件钎焊中的应用

一、概述 Ni—Cr—B—Si系钎料高温综合性能优良,广泛用于连接航空发动机的不锈钢、高温合金及Fe.Ni,Co基铸造合金零件。由于这种钎料中Si、B易与Ni,Cr,Fe金属元素形成稳定的硬脆性化合物(如:Ni_3B_4,Cr_2B,Fe_3Si等),难以成形,长期以来,一直以粉状用粘结剂调成膏状使用。为了在平面接头中使用这种钎料,传统方法是在粉未中加入适量粘结剂,轧制成一定厚度的粘带钎料,厚度一般为0.1mm,要求更薄即感困难。0.1mm厚的粘带难以满足此类钎料     

Zn-Al-Si钎料钎焊铜/铝接头显微组织及性能研究

采用Zn-14.1Al-0.9Si和Zn-21.5Al-1.5Si两种钎料钎焊获得铜/铝接头,研究了Cu/Zn-Al-Si/Al接头Cu母材/钎缝界面结构、钎缝中心区显微组织、接头抗剪切性能和断口形貌.研究发现,Cu/Zn-14.1Al-0.9Si/Al接头和Cu/Zn-21.5Al-1.5Si/Al接头界面结构均为Cu/扩散层/Al4.2Cu3.2Zn0.7,其中Al4.2Cu3.2Zn0.7化合物层厚度分别为1～2 μm和3～4μm.2种铜/铝接头钎缝中心区均由α-Al固溶体,η-Zn固溶体,Zn-Al共晶和Si单质组成,未发现脆性CuAl2化合物.由于具有较薄的界面化合物层,在剪切力作用下,Cu/Zn-14.1Al-0.9Si/Al接头断裂一部分起源于Al4.2Cu3.2Zn0.7化合物层,另部分起源于界面扩散层,而Cu/Zn-21.5Al-1.5Si/Al接头断裂均起源于较厚的Al4.2Cu3.2Zn0.7化合物层.因此,Cu/Zn-14.1Al-0.9Si/Al接头的抗剪切强度高于Cu/Zn-21.5Al-1.5Si/Al接头,分别为60.1MPa和55.6MPa.     

双层氧化物生长下热障涂层的界面失效与应力演化

在长时高温服役环境下,热障涂层（TBCs）会在内部的陶瓷层（TC）和粘结层（BC）之间生成由Al2O3层和混合性氧化物层（MO）组成的双层热生长氧化物（TGO）。其中,后期生成的MO 由于其疏松多孔、脆性大等特点,极易造成涂层内微裂纹的形成和扩展,导致涂层的过早剥落。因此,依据双层TGO 生长的扩散—氧化模型,在考虑材料非线性变形行为的基础上,运用生死单元法模拟TBCs 内双层TGO 异向生长下涂层界面的失效与应力演化过程。结果表明：MO 的生长会大幅度提升涂层界面的拉伸应力水平,易导致MO/TC 界面在高温阶段波峰区域和冷却阶段斜坡中心区域发生破坏及失效;MO/TC 界面的失效会引起BC 层波峰处更高的拉伸应力,促进冷却阶段Al2O3/BC 界面从波峰向波谷处的破坏;MO/TC 界面失效后,hAl2 O3 /hMO 的增加会加速Al2O3/BC 界面的破坏。     

Ho_2O_3掺杂对原位合成HoAl-Al_2O_3/TiAl复合材料显微组织及性能的影响

采用固态置换反应原位合成工艺,利用Al—Ti—TiO2-Ho2O3体系的放热反应合成了HoAl-Al2O3／TiAl复合材料。利用XRD和SEM分析了Ho2O3掺：枭对原位合成HoAl,Al2O3颗粒强化钛铝基复合材料显微组织的影响,探讨了稀土氧化物（Ho2O3）的细化机制。测试了力学性能。结果表明：Al—Ti—TiO2-Ho2O3系原位合成的HoAl-Al2O3／TiAl复合材料由TiAl,Ti3Al,Al2O3以及HoAl相组成;HoAl金属间化合物弥散分布于基体晶粒和Al2O3颗粒交界处,限制颗粒长大,细化基体晶粒与Al2O3,颗粒,同时提高了HoAl,Al2O3颗粒在基体中的分散度;Ho2O3的引入改善了复合材料的力学性能。     

SiC_p/2024Al铝基复合材料搅拌摩擦焊接头微观组织

利用搅拌摩擦焊对SiCp/2024Al铝基复合材料进行了焊接。采用急停实验分析母材瞬间移动行为。利用金相显微镜,TEM观察接头组织。接头显微组织分析表明,接头中形成V字型结构,且SiC颗粒因焊缝位置不同而分布不均匀。在热机影响区中,SiC出现偏析;在焊核区,SiC颗粒较少。若参数选择不当,焊核中心区出现了颗粒消失现象。焊缝不同位置透射电镜分析表明,SiC/Al界面结合清晰,无脆性相生成,并在其中发现了破碎的SiC颗粒。     

SHS法反应合成Al3Ti/Al复合材料的研究

通过将5Al-Ti体系混合粉末预制块在一定温度下预热,原位制备出Al3Ti/Al复合材料,并探讨了其生成机理和影响因素.研究发现:Al粉和Ti粉混合预热生成Al3Ti是由Al粉的熔化诱导;在高于热爆起始温度下预热时,Al3Ti直接以热爆反应机制生成;在低于热爆起始温度下预热时,Al3Ti按扩散-热爆反应机制生成.预热温度、Ti粉粒度及冷却速度是影响材料组织性能的关键因素.通过适当工艺制备出具有性能优异的Al3Ti/Al复合材料,其硬度是铝基体的3.6倍,耐磨性高.