Hf和Zr在高温材料中作用机理研究

在高温合金中,元素Hf和Zr可以促进γ γ′共晶、MC(2)碳化物、M2SC碳硫化物和Ni5M相的形成,改变草书状MC和M3B2成为块状并且通过净化晶界或枝晶间自由态的S来提高这些薄弱部位的结合强度,从而延迟裂纹的形成和扩展.Hf和Zr可提高铸造高温合金室温拉伸和中温持久的强度和塑性.Hf,Zr抑制次生碳化物M23C6和M6C的生成,从而提高了合金在高温长时热暴露时的显微组织稳定性.Hf,Zr降低合金的初熔温度,Ni5Hf和Ni5Zr相的初熔被认为是Hf,Zr影响初熔的主要原因.通过1150℃/8h的预处理,Ni5Hf以Ni5Hf γ(C)→MC(2) γ反应或者固溶两种方式被消除.元素Hf可以缩小枝晶间失去毛细管补缩能力和固相线之间的温度范围,还能降低枝晶间液池沟通所需的液体量.在凝固后期枝晶间的富Hf熔体具有很好的流动性、浸润性和趋肤效应,这些都是降低合金热裂倾向、提高合金可铸性和焊接性能的有利因素.具有高的化学活性的富Hf液膜容易在铸件表面形成Hf2O薄层.Hf和Zr是钎焊用中间层合金的降熔点元素.根据凝固过程中富Hf,Zr熔体的成分最终发展出Ni-18.6Co-4.5Cr-4.7W-25.6Hf和Ni-10Co-8Cr-4W-13Zr两种中间层合金,使单晶高温合金的无Si、B连接成为现实.还发展出了定向凝固片状Ni3Al/Ni7Hf2共晶合金,成分为Ni-5.8Al-32Hf和Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W.Ni-5.8Al-32Hf合金的最佳凝固条件为温度梯度G=250℃·cm-1和凝固生长速率R=5μm·s-1;Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W,凝固条件为G=350℃·cm-1和R=1μm·s-1.     

Zr含量对Mg-Zr粉末冶金阻尼合金材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了Mg-x％ Zr阻尼合金(x=0.6,1.5,2.5,5,质量分数,下同),通过三点弯曲测试和DMA技术等手段研究了Zr含量对Mg-Zr合金的组织、力学性能和阻尼性能的影响.结果表明,随着Zr含量增加,组织演变为条带状结构,同时在晶界及晶内出现点状颗粒,晶粒更加细化.Mg-x％ Zr阻尼合金的致密度...     

微量Sc和Zr对Al-Mg-Mn合金组织和性能的影响

研究了添加微量Sc和Zr对系列Al-Mg-Mn合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：微量Sc和Zr添加到Al-Mg-Mn合金中，热轧态合金的拉伸强度和屈服强度分别提高了75MPa-90MPa和90MPa-94MPa；经冷轧后340℃／1h稳定化退火，合金拉伸强度和屈服强度分别增加了85MPa-95MPa和90MPa。100MPa，而延伸率仍保持在11％-12％；并能显著细化合金的铸态晶粒，强烈抑制合金的热轧态和板材冷轧后退火过程中的再结晶，晶粒组织成纤维状；使合金强化的机制为晶粒细化强化、亚结构强化和铝钪锆化合物粒子引起的析出强化。     

快速凝固Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金腐蚀性能的研究

研究了快速凝固Mg-5Zn-1Y-0．6Zr合金在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为。利用金相显微镜、SEM观察了合金的微观组织和腐蚀形貌。结果表明,快速凝固使合金产生非晶相、晶粒细化及微观组织均匀,均对耐腐蚀性能提高起到作用。在室温下,腐蚀速率随时间先增大,随后逐渐减小。XRD分析表明腐蚀后的主要产物是Mg（OH）2。通过极化曲线测试,表明合金耐蚀性能随冷却速率的提高而改善。     

电子束物理气相沉积La2Zr2O7热障涂层研究

为克服传统热障涂层材料YSZ耐温性能和隔热性能的不足,以ZrO2和La2O3为原料,采用无压烧结法合成了烧绿石结构化合物La2Zr2O7,用电子束物理气相沉积(EB-PVD)法在高温合金基体上制备了La2Zr2O7涂层,分析了涂层的成分,并对其显微结构、热物理性能与传统YSZ热障涂层进行了对比研究.结果表明,La2Zr2O7涂层成分处于P结构范围内,呈典型的柱状晶结构,柱状晶头部呈明显的金字塔形状.与传统YSZ柱状晶相比,La2Zr2O7涂层的柱状晶紊乱度更大,尺寸更加细小,并且柱状晶上的树枝状亚晶更多.在25～1200℃范围内,La2Zr2O7涂层的热导率最大为0.985W/(m·K),最小为0.796 W/(m·K),大大低于同条件下的YSZ涂层.低本征热导率、小柱状晶直径、大紊乱度、密度轻及高孔隙率是造成La2.Zr2O7涂层低热导率的主要因素.     

Al—Li—Cu—Mg—Zr合金的氢脆敏感性

本文采用慢应变速率试验方法研究预浸充氢和阴极充氢对时效及形变时效状态2091合金断裂延伸率和塑性损失率的影响。结果表明,时效状态、特别是形变时效状态合金具有明显的氢脆敏感性。这种敏感性与预浸介质,时效,预形变方式和形变量有关。文中还对氢脆在应力腐蚀开裂中的作用进行了讨论。     

Zr对Al-Li合金热轧板材的再结晶温度、各向异性和织构的影响

研究了Zr元素对Al Li二元合金热轧板内织构、各向异性以及再结晶温度的影响 ,发现微量的Zr(0 .0 8% )即可起到抑制再结晶的作用 ,Zr含量增加 (0 .14% )时 ,热轧板材的组织细化 ,合金的强塑性提高。从实验结果还可以看出 ,Al Li二元合金的各向异性除受材料内部的晶体学织构影响外 ,其他因素 (如合金内第二相粒子的特性 )的影响也很大     

Mg-6Gd-3Y-0.5Zr镁合金和ZL114A铝合金阻尼性能

航天结构飞行过程中,温度、应变振幅等会有大幅的变化,为了研究服役环境对阻尼的影响,采用DMA测试仪研究了Mg-6Gd-3Y-0.5Zr镁合金和ZL114A铝合金材料内部阻尼随服役环境的变化。结果表明：两种材料阻尼都随应变振幅的增大而增大,且同样应变振幅下Mg-6Gd-3Y-0.5Zr阻尼性能优于ZL114A;两种材料阻尼都随温度的升高而增大,Mg-6Gd-3Y-0.5Zr和ZL114A合金330℃时阻尼均值分别是30℃时2.1倍和1.3倍,可知Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金对温升更敏感,当结构温升较大时,其阻尼应作为变量进行考虑。     

Sc和Zr复合微合金化在Al—Mg合金中的存在形式与作用

研究了微量Sc和Zr复合合金化对Al Mg合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明 :Sc和Zr复合微合金化可显著提高Al Mg合金的强度。Al Mg Sc Zr合金凝固过程中形成的初生Al3 (Sc ,Zr)复合粒子具有极强的晶粒细化作用 ,次生Al3 (Sc,Zr)质点与Al Mg Sc合金中次生Al3 Sc质点相比析出密度大大增加、分布更加均匀弥散、抑制再结晶的能力更为强烈。Sc和Zr复合微合金化大大促进了微量Sc在Al Mg合金中的强化作用。由于Zr的价格比Sc便宜很多 ,采用Sc和Zr复合微合金化可减少铝合金中Sc的加入量 ,从而降低合金的成本。     

Effects of cerium salts on corrosion behaviors of Si–Zr hybrid sol–gel coatings

The present work examines the effects of cerium salts on corrosion behaviors of Si–Zr hybrid sol–gel coatings. The Si–Zr hybrid sol–gel coatings on a 2A12 aluminum substrate were prepared through hydrolysis and condensation of glycidoxypropyl-trimethoxy-silane(GTMS) and zirconium(IV) n-propoxide(TPOZ). Used as inhibitors for corrosion, three types of cerium salts(Ce(NO_3)_3, CeCl_3, and Ce(CH_3COO)_3) were doped into the sol–gel coatings. Fourier transform infrared(FTIR) and scanning electron microscopy(SEM) were employed to investigate the structures and morphologies of various coatings, and the corrosion resistances of the coatings were evaluated by electrochemical methods and neutral salt spray tests. Experimental results indicate that the addition of cerium salts can hinder the process of corrosion due to their self-healing abilities. Furthermore, the sol–gel coating doped with Ce(CH_3COO)_3 has the best corrosion resistance because of the promotions of hydrolysis and condensation provided by CH_3COO.     

锆元素在铝合金中的应用

概述了锆元素在铝合金中的存在形式,重点讨论其对铝合金各项性能的作用机理,包括对合金的再结晶行为,淬火敏感性,时效行为以及合金综合性能(强度、断裂韧性、抗应力腐蚀性能等)的影响变化。简要介绍了锆元素在铝合金,尤其在高强铝合金中的典型应用,并结合当前锆元素研究发展的新趋势,指出对锆元素的研究认识需进一步深入和突破。     

热障涂层用La2Zr2O7粉末研究进展

介绍了La2Zr2O7的结构及作为热障涂层材料的热力学性能;综述了国内外制备La2Zr2O7粉末的方法及其工艺对产物性能的影响;论述了La2Zr2O7用作热障涂层的优缺点和有待解决的问题.     

Sm2Zr2O7基热障涂层材料研究现状

由于航空发动机不断向高效率、高推重比方向发展,发动机热端部件表面热障涂层的服役条件也越来越苛刻。稀土锆酸盐作为新型热障涂层材料,其开发和应用受到越来越多国内外学者的关注。Sm₂Zr₂O₇材料在一系列稀土锆酸盐中具有烧绿石结构稳定、低热导率和高热膨胀系数等优点,具有良好的应用前景。为满足热障涂层更高的服役要求,Sm₂Zr₂O₇的掺杂改性及性能研究也成为了研究热点。首先,对热障涂层材料进行了简要概述,然后就Sm₂Zr₂O₇基陶瓷材料及其涂层的晶体结构、热物理性能、力学性能以及抗腐蚀性能等的研究进展进行了详细的介绍,为该材料在热障涂层领域的研究及应用提供参考。     

Mg-4．9Zn-0．9Y-0．7Zr合金板材组织及力学性能的研究

利用铸锭冶金的方法制备了Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr合金及对比合金Mg-4.9Zn-0.7Zr,研究了Y元素的添加对合金组织性能的影响.通过XRD对合金进行了物相分析,运用SEM观察了元素Y对合金铸态组织的影响,通过EDAX,TEM技术对第二相化学成分及形貌进行了分析.研究结果表明:Y是Mg-Zn-Zr镁合金强韧化的有效元素,Y的加入使得合金中生成大量Mg3Zn6Y相.在热轧过程中,Mg3Zn6Y相被破碎成大量弥散细小的质点,这些小质点严重阻碍了位错,从而提高了合金在室温下的抗拉强度及屈服强度,同时合金仍然保持着良好的塑性.     

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。     

热障涂层用Dy2Zr2O7陶瓷粉末制备及其热物理性能研究

采用共沉淀-煅烧法制备了热障涂层用Dy2Zr2O7陶瓷粉末.通过电感耦合等离子体原子发射光谱(ICPAES)、X射线衍射,SEM,DSC及霍尔流速计等分析方法,对粉末的化学组成、相组成、微观结构、高温相稳定性和流动性能进行了研究.通过高温膨胀仪、DSC和激光热导仪分别测定其热膨胀系数、比热系数和导热系数.结果表明,所制备粉末的组成与锆酸镝氟石结构的组成相近;高温下Dy2Zr2O7无明显相变;在高于1400℃的温度下煅烧后,Dy2Zr2O7的流动性得到显著改善;Dy2Zr2O7具有比8YSZ更高的热膨胀系数和更低的导热系数.     

Zr对Ti3Al基金属间化合物TLP扩散焊接头组织性能的影响

采用TiZrNiCu非晶态箔状钎料过渡液相(TLP)扩散连接Ti3Al基金属问化合物,通过对接头的力学性能及微观结构的分析,研究了中间层合金TiZrNiCu中Zr元素对Ti3Al基金属间化合物,TLP扩散连接接头组织和性能的影响规律和机理.结果表明,在连接工艺相同条件下,随着中间层合金中添加元素Zr含量减小,Ti3Al基TLP扩散焊接头强度增大;通过延长后续扩散处理时间,可以减小Zr元素对接头组织性能的不利影响.