Fe的化学计量比对金属间化合物Ni_3Fe环境氢脆的影响

研究不同Fe化学计量比的无序态、有序态金属间化合物Ni3Fe合金在真空和氢气环境中拉伸的力学性能和断口形貌.结果表明,当Ni3Fe合金的成分偏离化学计量比时,合金的相组成不发生变化,但合金的力学性能和在氢气环境中的氢脆敏感性却随之发生变化.非化学计量的Ni3Fe合金在真空和氢气中的塑性增加,氢脆因子(IH2)降低.不同Fe化学计量比的有序态Ni3Fe合金氢脆敏感性的差异与合金的有序度有关,化学计量的Ni3Fe合金有序度最高,环境氢脆敏感性也最高;非化学计量的Ni3Fe合金有序度降低,环境氢脆敏感性也随之降低.     

新型钴基高温合金γ和γ′相行为的热力学分析

采用热力学分析方法,对新型钴基高温合金Co-Ni-Al-W-Cr多元系中γ′相的析出规律进行了研究,分析了合金元素Ni,Al,W在γ和γ′相间的分配行为,阐述了Ni在γ和γ′相间的分配系数对合金强化效果的影响规律.结果表明:合金元素Ni明显提高γ′相热力学稳定性,随Ni含量的增加,γ′相的成分范围扩大,定存在温度提高,说明Ni有利于提高Co-Al-W基高温合金的高温性能;计算分析了合金元素在γ和γ′相间分配行为及其对合金强化的影响规律.探明Co-Ni-Al-W-Cr合金中x(Al)/x(W)对合金元素Ni的分配系数KγN′i/γ影响较大,当Al,W原子分数比值为2.60时,KγN′i/γ达到最...     

Thermodynamic Analysis of γ and γ＇ Phases in New-Type Co- Based Superalloy

采用热力学分析方法,对新型钴基高温合金Co-Ni-Al-W-Cr多元系中γ′相的析出规律进行了研究,分析了合金元素Ni,Al,W在γ和γ′相间的分配行为,阐述了Ni在γ和γ′相间的分配系数对合金强化效果的影响规律.结果表明：合金元素Ni明显提高γ′相热力学稳定性,随Ni含量的增加,γ′相的成分范围扩大,定存在温度提高,说明Ni有利于提高Co-Al-W基高温合金的高温性能;计算分析了合金元素在γ和γ′相间分配行为及其对合金强化的影响规律.探明Co-Ni-Al-W-Cr合金中x（Al）/x（W）对合金元素Ni的分配系数KγN′i/γ影响较大,当Al,W原子分数比值为2.60时,KγN′i/γ达到最大.所获结果为研发新型钴基高温合金提供了数据支持.     

Ni-Mo四近邻作用能对Ni75Al14Mo11合金沉淀行为影响的微观相场

基于微观扩散方程,采用微观离散格点相场法研究Ni-Mo原子间四近邻相互作用能对Ni75Al14Mo11合金沉淀过程微观机制的影响。通过原子尺度的结构演化图、表征浓度和有序度的成分序参数和长程序参数分析沉淀相的有序化、簇聚、镍原子反向析出及粗化行为等。研究结果表明:最近邻、第三近邻原子间作用能增大,可促进沉淀相的簇聚及有序化,但抑制后期镍基原子团簇的反向析出及粗化;次近邻、第四近邻原子间作用能增大的影响则与之相反;在相同条件下,外层作用能对沉淀相的有序化和簇聚影响最大。     

原子间相互作用势对δ''相在过渡区沉淀影响的计算机研究

基于离散格点形式的微扩散方程(Langevin方程)和非平衡自由能函数,编制了引入原子间相互作用能变化的Al3Li(δ')相沉淀原子层面计算机模拟程序.该程序包容亚稳区到失稳区的全部温度、成分范围,孕育期至粗化的全过程,可以处理与时间相关的过程问题.开展了不同原子间相互作用势下原子图像、序参数的计算机模拟,进而探讨了最近邻原子相互作用能(W1)对Al3Li相沉淀的影响机制.探明过渡区合金,随W1的增大,A13Li相沉淀的孕育期缩短,形核率增加,合金有序化速度和原子簇聚速度加快,在所研究的时间范围内达到的长程序参数和成分偏离序参数最大值增大.W1的增大促进Al3Li相以失稳分解形式析出.     

某些计算公式在GH220合金中的应用

利用文献中一些计算公式对GH220合金中γ′相wt％、Vol％、化学组成式、合金错配度、γ及γ′的密度和合金的密度进行了计算,计算值与实验值吻合得很好,表明这些公式在GH220合金中的适用性。还计算了不同W、Mo、Al、Ti、V含量的GH220合金的Nv及N_V~O得出N_v≤2.30不出现μ针状相。     

扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层不同条件下热腐蚀行为的影响

利用电弧离子镀技术在DSM11合金基体上制备含或不含扩散阻挡层(diffusion barrier,DB)的Ni Cr Al YSi涂层,对比研究2种涂层在900℃恒温热腐蚀行为和从900℃到室温的循环热腐蚀行为(表面混合盐质量分数为75%Na2SO4+25%K2SO4)。研究结果表明:在恒温热腐蚀条件下,含或不含扩散阻挡层的Ni Cr Al YSi涂层表面主要生成了α-Al2O3和γ/γ′相;腐蚀100 h后,Ni Cr Al YSi涂层出现了较多的Kirkendall孔洞,基体与涂层元素的互扩散明显。Ni Cr Al YSi/DB涂层的扩散阻挡层可有效地抑止基体与涂层的元素互扩散,防护效果比单一Ni Cr Al YSi涂层的效果好。在循环热腐蚀条件下,含或不含扩散阻挡层的Ni Cr Al YSi涂层表面主要生成α-Al2O3、尖晶石、Ti O2和γ/γ′相;腐蚀100 h后,Ni Cr Al YSi涂层内氧化和内硫化现象严重,Ni Cr Al YSi/DB涂层的扩散阻挡层界面易开裂,影响扩散阻挡层的效力,导致涂层体系比单一Ni Cr Al YSi涂层更快失效。     

非当量成分Ni_3Al基合金的有序─无序转变

利用建立在EAM（EmbeddedAtomMethod）势基础上的等效原子模型，计算了模拟非当量成分的Ni3Al基合金结构稳定性与长程有序（LRO）度的关系，结果说明：非当量成分下，Ni3Al基合金有序无序转变温度随Al含量的增加而上升；其有序无序转变为形核长大的非均匀转变过程，理论上不存在稳定的均匀部分有序结构；其介稳的部分状态组织为完全有序区和完全无序区的混合组织．该结果能解释实验中所观察到的Ni3Al基合金有序无序转变。     

Nd-Fe-B 包晶合金的定向凝固组织及相选择

对 Nd11.76Fe82.3B5.88包晶成分和 Nd13.5Fe79.75B6.75过包晶成分合金进行了高梯度定向凝固和激光快速定向凝固实验,研究了 Nd-Fe-B 合金组织形成及相选择与凝固参量(温度梯度 G,生长速度 V,合金成分 C0)之间的对应关系.针对包晶相为无固溶度的化学计量比结构的 Nd-Fe-B 合金体系,讨论计算了合金定向凝固过程γ-Fe及包晶T1相的界面温度随生长速率的变化,获得了 Nd-Fe-B 合金定向凝固相/组织选择图,确定了合金凝固中各相及生长形态转化的条件.Bridgman定向凝固实验中,随着抽拉速率的增加,T1相由平面/小平面向枝晶形貌转变;Nd13.5Fe79.75B6 75合金的激光实验中,凝固速率由4.4～5.0 mm/s时,领先析出的组织由γ-Fe 枝晶转变为 T1 相枝晶.实验结果与理论计算给出的相/组织选择图吻合较好.     

铝—铜—镉三元系合金相图

本文用X射线衍射法测定了铝-铜-镉三元系合金相图。室温等温截面包含α,γ_2,δ,C_2,,θ,Al,Cd,ε,δ′,γ,β十二个单相区;二十一个双相区(即α γ_2,γ_2 δ,δ C_2,C_2 θ,θ Al,Al Cd,α β,β γ,γ δ′,δ′ ε,s Cd。α γ,α δ′ ,γ_2 δ′,γ_2 ε,δ ε,δ Cd,Cd, Cd,θ Cd);以及十个三相区(即α β γ,α γ δ′,γ_2 α δ′,γ_2 δ′ ε,δ γ_2 ε,δ ε Cd δ Cd, Cd,θ Cd,θ Al Cd).所有单相与三个二元系中的单相一致,没有新相出现.     

Co-Al-W三元合金热处理组织

研究不同Al和W含量对四种Co-Al-W三元合金的初熔温度、热处理组织和硬度的影响. 结果表明:四种Co-Al-W三元合金的固、液相点温度均超过镍基单晶高温合金液相点温度;在1300℃/8h固溶处理后,三种合金均仅得到γ(fcc)单相组织,而高W合金在晶界和晶内均有μ相Co7W6析出;在800℃/100h和900℃/50h时效处理后,四种合金在基体γ相中均析出L12型γ′相Co3(Al,W),其γ+γ′两相组织形貌与镍基高温合金相似;高W(12%)和高Al(12%)合金分别促进了μ相Co7W6和富Al相析出. 综合以上结果并结合时效合金的硬度结果,初步确定了含γ+γ′两相组织的合金成分范围.     

时效处理对新型超高强Al-Cu-Li-X合金薄板的力学性能和微观组织的影响

通过力学性能测试和透射电镜(TEM)观察研究热处理制度对新型超高强Al-Cu-Li-X合金2 mm厚薄板的力学性能和微观组织的影响。研究结果表明:T8态较T6态时效的合金具有更高的强度和更好的塑性;超高强铝锂合金的时效析出相包括大量T1相(Al2Cu Li)、较多的θ′相(Al2Cu)、一定的δ′相(Al3Li)以及极少量S′相(Al2Cu Mg);T8态时效时引入预变形抑制δ′相和S′相形成,同时促进T1相和θ′相形核析出,但对θ′相的作用效果小于对T1相的作用效果;当预变形量为6%~8%时,合金能获得较高的强度与伸长率,8%预变形后峰时效时拉伸强度达616 MPa,伸长率达12%。     

Ni-Al-B高温形状记忆合金的显微组织和相组成

用光学显微镜、扫描电子显微镜、X—射线衍射仪及能谱仪研究了 Ni— Al—B系高温形状记忆合金的显微组织和相组成 ,结果表明 :合金的铸态室温组织由β相 ,L1 0 马氏体 ,γ′相及γ相组成 .β相呈枝晶形态 ;L1 0 马氏体呈片状 ;γ′相在枝晶间呈不规则形状 ,而在 β相内呈麦穗状 ;γ相与枝晶间 γ′相呈离异共晶组织     

堆垛层错能与反应力蠕变理论在第二相强化高温合金中的应用

在第二相强化的多元高温合金稳态蠕交速率方程的基础上,考虑了堆垛层错能与反应力蠕变理论,进而提出了一个新的稳态蠕变速率普遍式: 根据对Ni—Co二元合金,γ′相强化和氧化物弥散强化的镍基高温合金、以及γ′相含量不高不同含Co量的镍基高温合金(Waspaloy)和高γ′相含量的不同含Co量的镍基高温合金(Udimet 700)的蠕变进行验证,说明作者提出的稳态蠕变速率方程是可行的。     

自由落体条件下三元Al-Cu-Ag合金的快速凝固

三元Al-30％Cu-18％Ag合金在自由落体条件下发生快速凝固,形成由θ（Al2Cu）,α（Al）和善（Ag2Al）三相组成的凝固组织．测定其固相面与液相面温度分别为778和827K,实验获得过冷度最大达△TMax=171K（0．20TL）．在对过冷行为和形核能力计算的基础上,分析了该合金快速凝固组织的演变规律．发现过冷度随合金液滴直径减小而呈指数形式增加,在整个过冷范围内,θ（Al2Cu）相的形核率最大,ξ（Ag2Al）相的形核率最小．当△T〈78K时,初生的θ（Al2Cu）相生成粗大枝晶;当78≤△T≤171K时,θ（Al2Cu）相晶粒细化,与α（Al）两相交替生长;当△T≥171K时,形成了以（θ＋α＋ξ）三元不规则共晶团为主要特征的凝固组织．     

γ'-(Ni1-xCox)3Al1-yTiy合金的力学性能的第一原理研究

通过密度泛函理论计算,研究了γ′-(Ni1-xCox)3Al1-yTiy(0x1,0.05y0.25)合金体系。合金体系的组分无序性采用相干势近似处理。分析合金在任意化学配比下Ti(5-25at.%),Co(0-100at.%)元素对合金力学性能、磁性以及相稳定性的影响。结果表明:随着Ti含量增加,晶格膨胀,弹性常数增大,形成焓降低,使L12结构更加稳定。Al位的Ti组分增加可以提高剪切模量和杨氏模量,Co组分增多会降低二者的数值。计算结果表明Co元素增强合金延展性,Ti元素增强L12相的稳定性。     

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.     

激光铸造Ni75Al25-xSix多相金属间化合物

利用激光铸造技术成功制备以原子百分比配置的Ni75Al25-xSix(x=0,20)多相金属间化合物合金.使用X射线衍射(XRD)、光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对合金进行物相鉴定及显微组织分析.使用显微硬度计对其进行显微硬度测试.结果表明,未添加Si元素的合金主要由Ni3Al、γ-Ni和少量的NiAl相组成.显微组织呈细小、均匀的树枝晶,在枝晶间分布有层片状组织.添加原子分数20%的Si元素的合金,除了Ni3Al和-γNi外,还包括Al3Ni2和较多的NiAl相;显微组织呈均匀、致密的网状树枝晶生长;平均显微硬度742 HV,约为未添加Si元素合金的1.9倍.     

Al-Fe-Zr三元系中金属间化合物的形成焓计算

采用普适分析型的嵌入原子模型,通过拟合纯元素的晶格常数、空位形成能、结合能和体积模量等,确定出Al、Fe和Zr的嵌入原子模型参数,并用该嵌入原子模型分别计算由Al、Fe和Zr元素构成的3个二元系以及三元系中的有序合金化合物的形成焓。计算结果与已有的实验结果和第一原理计算结果符合得比较好。从计算Al-Fe-Zr所组成的三元有序金属间化合物的形成焓得出的金属间化合物稳定性趋势与三元相图相符合。     

在10Cr—15Co—Ni基高温合金中弯曲晶界形成的研究

本文研究了热处理因素对W Mo含量达12％的10Cr—15Co—Ni基高温合金弯曲晶界形成的影响。指出在固溶处理后以1—10℃/分冷却和固溶处理后空冷至1020—1130℃并在这一温度范围保温一定时间均可获得弯曲晶界。 在弯曲晶界上同时并存有参与热处理过程的两种性质不同的r′和M_bC型碳化物相,M_bC型碳化物的生核并迅速长大是该类型合金引起晶界弯曲的主导因素,这一观点与传统的看法即在高合金化Ni基合金中r′相的不连续沉淀引起晶界弯曲是截然不同的。 同时提出了在该类型合金中弯曲晶界形成的模型以及讨论了弯曲晶界形成的机理。