Ti_(30)Nb_5Ta_6Zr合金的组织和力学性能研究

根据β稳定化系数kβ和d-电子理论,采用无细胞毒性合金元素Nb、Ta、Zr,设计了具有低弹性模量的新型牙科种植用近β型Ti30Nb5Ta6Zr合金,研究了合金经不同温度固溶和时效处理后的显微组织和力学性能.结果表明,合金固溶后在低温时效时析出ω相导致合金脆性.随时效温度升高,析出相由ω逐步变为α并发生粗化,使合金强度降低,但塑性得到改善.固溶温度过低（700℃）,时效后强度较低 固溶温度过高（850℃）,导致合金出现β脆性.合金在750℃固溶和500℃时效12h后强韧性好,弹性模量低于现有Ti29Nb13Ta4.6Zr合金,综合力学性能可满足牙科种植合金的要求.     

均热时间对含Ti、Nb微合金元素高强钢固溶规律的影响

采用相分析和X射线衍射技术,研究了含Ti、Nb等微合金元素的高强钢中碳氮化物的溶解行为. 结果表明,加热到1 250 ℃,未均热时,主要是面心立方结构的Ti(CN)、(TiNb)(CN)、TiC析出相;均热时间为45 min,部分Ti和Nb继续溶解,析出相转为Ti(CN)、TiC为主,平均颗粒尺寸由300 nm增大为323 nm,此时Ti、Nb固溶已经达到平衡,固溶率分别为64.2%和85.8%. 当保温80 min时,析出相含量基本没有变化,但颗粒尺寸有所增加.     

喷射成形超高强度Al-Zn-Mg-Cu合金的固溶处理

研究了单级固溶和双级固溶热处理工艺对喷射成形Al-Zn-Mg-Cu铝合金力学性能的影响.应用光学显微镜、扫描电镜与透射电镜对显微组织和第二相颗粒的固溶及沉淀析出状况做了进一步的研究.结果表明:双级固溶时效和单级固溶时效处理制度相比,前者得到的组织和力学性能较为理想;双级固溶处理综合了低温单级固溶和高温单级固溶的优点,即再结晶晶粒尺寸较小,同时回溶颗粒较多.时效后的组织也较理想.采用双级固溶处理(450℃/3h 480℃/3h)和T6时效处理后,合金的抗拉强度和屈服强度分别达到806MPa和797MPa,延伸率达到7.5%.     

Ni/Ti原子数比值对NiTiAlHf合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电镜、室温和高温压缩实验等方法研究了Ni/Ti值对Ni42+xTi50-xAl4Hf4(x=0～7)合金的微观组织和力学性能的影响.Ni42+xTi50-xAl4Hf4合金由NiTi基体和Ti2Ni相组成,随着Ni/Ti原子数比值的增加,Ti2Ni相的尺寸和数量急剧减少,析出强化效果减弱.室温时,随着Ni/Ti值的增加,NiTiAlHf合金的压缩屈服强度和显微硬度逐渐降低,塑性提高.高温下,当Ni/Ti<1时,Ti2Ni相的析出强化起主要作用,合金的屈服强度随Ni/Ti值增加而降低;当Ni/Ti>1时,Hf固溶强化作用的影响提高,并且Ti2Ni相趋于均匀弥散分布,使合金的屈服强度随Ni/Ti值增加而升高.在化学计量比(Ni/Ti=1)两侧,合金的屈服强度变化不对称.     

X70管线钢中含Nb相的析出行为

以首钢生产的某X70管线钢成分为基础,利用Thermo--Calc软件计算了不同温度下钢中析出相的组成、相的析出温度及Nb元素的析出规律,研究了钢中Nb和C含量对Nb析出规律的影响,利用热模拟和扫描电镜等手段分析了钢中Nb合金相的析出温度.结果表明,平衡态下该X70管线钢中的析出相主要为Ti、Nb的碳氮化物、合金渗碳体、Ti4C2S2、MnS、AlN、M7C3和Mo碳化物.Nb析出相主要以Nb和C元素为主,其中固溶Ti和N元素.随Nb和C含量的增加,Nb合金相的析出温度升高,在同一温度下Nb的析出量增加.     

近固溶度高温析出对7055铝合金时效强化和应力腐蚀的影响

对7055合金采用先高温固溶后降温析出处理,通过光学显微镜、TEM观察和力学性能测试,分析了固溶后高温预析出处理对7055铝合金显微组织及力学性能的影响.研究结果表明:先高温固溶后再进行降温处理,在近固溶度条件下于晶界处产生预析出,并提高了后续时效状态下晶界析出相不连续分布的程度;这种预析出在保持高强度和高塑性的同时,可以改善合金的应力腐蚀抗力.     

热处理对四代核电用镍基合金薄壁管组织与性能的影响

利用热力学计算软件JMatPro分析了钍基熔盐堆用Ni-Cr-Mo系高温合金GH3535相析出的热力学及动力学特征,研究了不同热处理制度对冷轧态GH3535合金无缝管的晶粒尺寸及其均匀性、碳化物析出特征、硬度、拉伸性能等的影响规律,观察了不同热处理制度下合金拉伸断口的微观形貌,分析了GH3535合金的拉伸断裂机制.结果表明:在900~1500℃之间,GH3535合金的平衡析出相为富Mo的M6 C型碳化物,M6 C相在固液两相区时便已经开始形成,M6 C相析出所对应的鼻尖温度为1200℃;固溶温度低于1200℃时,合金晶粒尺寸缓慢长大,当固溶温度提高到1230℃,晶粒出现快速长大,平均晶粒尺寸达到160μm;1180℃保温10 min,合金晶粒尺寸的均匀性较好.随着固溶温度升高,合金强度降低、延伸率增加,GH3535合金的拉伸断裂机制为微孔聚集型.     

均匀化处理对Fe基中熵合金组织及力学性能影响

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼-铜模负压吸铸法制备了(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金. 通过建立均匀化动力学方程,研究了均匀化温度和时间对力学性能的影响.对(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金分别在873、973、1 073、1 173、1 273 K进行6 h均匀化处理,研究其组织结构和压缩性能的关系.结果表明:通过施加均匀化处理使合金元素均匀分布、偏析显著减少,1 173 K均匀化处理后合金具有好的相稳定性,仍为fcc结构.在1 173 K时,(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金的压缩力学性能最优,其抗压强度及塑性应变分别为3 992.4 MPa和35.75%,且实验结果与均匀化扩散动力学方程计算预测相符.     

热轧Nb微合金化TRIP钢高温区变形过程中Nb的析出行为

通过Gleeble热模拟实验研究了含0.038% Nb (质量分数)的热轧TRIP钢在高温奥氏体区的热加工工艺,借助光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了组织演变和Nb的析出行为,并利用电感耦合等离子体发射光谱仪定量分析了Nb的固溶/析出程度.在1250℃奥氏体化5 min后添加Nb有70%固溶于奥氏体.在1000℃以上的奥氏体再结晶区变形过程中Nb的析出量仅占总固溶量的3%,不能有效抑制静态再结晶,奥氏体晶粒得到明显细化.在900℃的奥氏体未再结晶区变形前析出Nb量已达到总固溶量的9%,再结晶被抑制而获得拉长状奥氏体.奥氏体未再结晶区变形可促进铁素体转变并细化铁素体晶粒.再结晶奥氏体或形变奥氏体状态下冷却至650℃时分别有占总添加量的48%和40%的Nb仍以固溶态存在.     

TiAl-Nb合金相平衡转变及显微组织结构研究

采用定性定量衍射检测和金相检测法分析了Ti-Al和Ti-Al-Nb合金中的物相组成和显微组织结构特征,研究Nb元素的添加对Ti-Al-Nb合金物相组成、晶粒尺寸和分布等特征的作用和影响。结果表明,Nb元素能够促进合金结构中β相和α₂相的稳定性,抑制α相的生成和γ相的析出,扩展了α₂+γ两相区并使得γ相区右移。另外,Nb元素的添加在特定的成分范围内细化了合金的晶粒。     

时效处理对Cu-Cr-Ti合金组织与性能的影响

由于高强、高导Cu-Cr-Zr合金在工业化生产熔炼时不易控制Zr的收得率,通过采用Ti替代Zr,以期获得易熔炼以及性能与Cu-Cr-Zr合金相当的时效强化型Cu-Cr-Ti合金。采用真空感应熔炼技术,经过热锻、固溶、冷轧、时效共4道工序,制备了Cu-Cr-Ti合金板材;对时效后的Cu-Cr-Ti合金的组织状态、析出相形态、析出相与基体的界面关系进行了分析;对合金的抗拉强度和导电率进行了测试。结果表明：450 ℃时效60 min后,Cu-0.45Cr-0.14Ti合金的综合性能最佳,抗拉强度和导电率分别达到620 MPa和64.9 %IACS;Cu-0.45Cr-0.14Ti合金中纳米尺寸的Cr强化相呈现椭圆形和双花瓣形,2种形状的析出相粒子均为面心立方结构,且均与基体保持完全共格关系。     

Er对一种近α型高温钛合金蠕变性能的影响

用真空自耗电弧炉熔炼获得了两种含Er高温钛合金,测试了这两种高温钛合金的蠕变性能并用光学显微镜和透射电镜观察了合金蠕变后的组织形貌。结果表明：稀土Er以含有Ti、Er、O的氧化物颗粒的形式存在,细化了晶粒,与合金中析出的硅化物、α2相一起阻碍位错的运动,提高了合金的抗蠕变性能,Er含量达到0.1wt%时,其效果显著。     

微量Zr添加对Mn-Mo-Nb-Cu-B钢晶粒长大倾向性的影响

设计了一种低碳Mn-Mo-Nb-Cu-Zr-B钢,经热处理工艺,采用中等冷速冷却,可得到以板条贝氏体为主,含粒状贝氏体和针状铁素体的混合组织,轧态屈服强度大于850MPa,达到X120管线钢的强度要求. TEM观察表明,0.015% Zr(质量分数)添加到钢中形成大量含Zr的复杂的碳氮化物,它们的形状不规则,尺寸约为80～200nm;从形态看,它们在高温形成,并且由于其熔点高,再加热到1200℃时,这种析出物中的Ti、Nb会有部分溶解,使其尺寸有所减小,利于控制奥氏体晶粒长大;其他近椭球形的(Ti,Nb)(C,N)则在加热时逐渐溶解直至消失. 由于这种含Zr析出物在钢的基体中均匀分布,加热到高温时,它们会明显阻碍晶界移动,从而使含Zr钢的奥氏体晶粒长大倾向性明显比不含Zr钢小. 可见,添加微量Zr能够起到提高钢材焊接性能的作用.     

粉末冶金法合成高强低模超细晶医用钛合金

为探寻有效的高强低模医用钛合金制备方法,采用机械合金化方法制备了不同Fe含量的(Ti69.7Nb23.7Zr4.9Ta1.7)100-xFex非晶/纳米晶合金粉末,随后采用放电等离子烧结-非晶晶化法得到了高强低模的超细晶钛基复合材料.结果表明:(1)机械合金化过程中,Fe含量对合金的非晶形成能力影响显著,文中实验条件下,只有当x增大至10时才能形成全非晶相的非晶粉末;(2)Fe含量也明显影响合成的块体钛合金的力学性能,合成的不同Fe含量合金中,只有(Ti69.7Nb23.7Zr4.9Ta1.7)94Fe6合金具有高强度和显著塑性,其压缩屈服强度为2425MPa,断裂强度为2650MPa,断裂应变为0.0691,平均弹性模量仅为52GPa,接近第三代生物医用钛合金的最低值.将所合成的超细晶钛合金与常用的两种生物钛合金(Ti-6Al-4V和Ti-13Nb-13Zr)进行抗摩擦磨损性能对比,发现所合成的钛合金具有最佳的耐磨性.     

12SiMoVNb抗氢钢碳化物与抗氢腐蚀关系

抗氢钢中形成稳定的合金碳化物以固定碳,避免在高温、高压下与氢作用形成甲烷造成氢损伤,这不仅与钢材成分的合理设计有关,而且与合理选择热处理制度密切有关。本文采用综合相分析方法对12SiMoVNb合金碳化物析出及其与氢相互作用行为进行探讨,指出采用～1000℃正火及720℃～740℃高温回火,以获得在铁素体基体上分布着以V_4C_3为主的弥散碳化物,以及Mo、V、Nb元素固溶强化是该合金获得综合力学性能,特别是高温(400℃P_(H2)=200kg/cm~2)抗氢腐蚀性能的关健。     

固溶处理对AZ91D镁合金时效态微观组织和性能的影响

以AZ91D镁合金为研究对象,研究了固溶处理对后期时效处理效果的影响.结果表明:415℃固溶处理5h后,铸态AZ91D镁合金中分布在晶界处的网状脆性相β-Mg_(17)A_(12)基本全部溶入基体相α-Mg中.后续时效期间沉淀相β-Mg_(17)A_(12)主要在晶界处不连续析出细小条状晶;而在晶内则连续析出颗粒状或短棒状晶.固溶时效处理后析出的β-Mg_(17)A_(12)相尺寸较铸态时大幅减小.晶内析出的β-Mg_(17)A_(12)相尺寸和间距小于400nm时,对提高合金力学性能的贡献很大.拉伸断口上撕裂片越大、解理台阶越多,则晶内析出β-Mg_(17)A_(12)相的尺寸越小、数量越多、分布越弥散,极有利于大幅提高合金的力学性能.415℃固溶处理10、24h后再经200℃时效处理16h,合金的抗拉强度出现2个峰值,较铸态时分别提高22.2%、34%,硬度提高了35.8%、34.7%.     

V,Nb,Ti碳氮化物在铁素体中的析出与组织演变

对高含量的V，Nb，Ti三种微合金钢进行固溶与等温时效热处理试验，深入研究微合金元素碳氮化物在铁素体区中的析出行为。结果表明，在600℃时效时，钒的碳氯化物析出快，钛的碳氮化物析出较快，铌的碳氮化物析出慢；680℃时效时，钛的碳氮化物析出快，钒的碳氮化物析出最慢．铌的碳氮化物析出速度居中。若微合金元素的碳氮化物析出先于再结晶，则钢的组织主要是无碳贝氏体和粒状贝氏体组织．微合金元素碳氮化物后于再结晶析出，得到的组织主要为回火索氏体组织。     

合金元素对新型镍基粉末高温合金的热力学平衡相析出行为的影响

通过热力学平衡相计算方法,系统研究了某新型镍基粉末高温合金时效温度下合金元素对热力学平衡相析出行为的影响.计算结果表明:René104合金析出的主要平衡相为γ′、MC、M23C6、M3B2和TCP相.Cr和Co含量主要影响TCP相的析出行为及γ′相的析出温度,Cr含量对M23C6和M3B2的析出行为有一定的影响,Cr的建议质量分数为13%;Mo和W含量影响TCP相和M3B2的析出行为.质量比Al/Ti和Nb/Ta影响γ′相的析出行为,建议控制Al/Ti和Nb/Ta比平衡,以使γ′相起到理想的强化效果.C和B含量显著影响碳化物和硼化物的析出量,还可间接抑制TCP相析出;Zr含量对MC和M23C6碳化物的析出有影响;增Co降Cr和调节合金元素含量以获得小的点阵错配度是第3代涡轮盘用粉末冶金高温合金成分优化设计的趋势.     

固溶时效处理对Ni50Ti44Al6合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电子显微镜、X射线衍射、室温和高温压缩试验等方法研究了固溶时效对Ni50Ti44Al6合金微观组织和力学性能的影响.Ni50Ti44Al6合金的铸态微观组织是由NiTi基体和沿晶界分布的网状组织构成.随着固溶温度升高,合金中的网状组织部分消失,第二相在基体中趋向于均匀的弥散分布;随时效时间延长,合金的强度先升高后降低.固溶时效处理能有效改善Ni50Ti44Al6合金的力学性能.最佳的处理制度为:合金在1150℃固溶6 h,水淬,再在700℃时效6 h.     

强化固溶对7055铝合金力学性能和断裂行为的影响

残余可溶结晶相颗粒是制约高强度铝合金力学性能的重要因素．作者通过改变固溶热处理条件并结合金相组织观察和断口分析研究了强化固溶对提高7055铝合金力学性能的作用．结果表明采取逐步升温固溶处理可使最终固溶温度超过多相共晶温度而不产生过烧组织,提高残余可溶结晶相的固溶程度和合金力学性能．强化固溶的7055合金的屈服强度和抗拉强度分别达715MPa和750MPa,且延伸率约为10％;微量元素Zr比Cr更有利于提高7055合金的力学性能,且在强化固溶条件下,提高效果更加明显．通过断口分析显示,合金的断裂属晶内韧窝断裂与沿晶断裂的混合断裂;强化固溶后,残余结晶相引起的晶内韧窝断裂减少,沿晶断裂增加