包渗法制备硅化物涂层的结构形貌及形成机理

采用包渗法在C-103 铌合金基体上制备MoSi2 涂层,通过X 射线衍射、扫描电镜和能谱分析等手段研究涂层表面、截面形貌以及氧化后涂层结构变化,并分析硅化过程中涂层的形成机理.研究结果表明包渗法制备硅化物涂层是通过反应扩散形成的,硅化过程服从抛物线规律;该涂层为复合结构MoSi2 相为主体层;以NbSi2相为主、并含少量Nb5Si3 相的两相为过渡区;Nb5Si3 相为扩散层.在高温氧化环境下,涂层表面生成致密的非晶氧化层,有效地阻止了氧向涂层内扩散.     

Nb-Cr-Hf三元系1 473 K等温截面的测定

采用扩散偶技术测定Nb-Cr-Hf三元系1473K的等温截面，借助电子探针微区成分分析方法分析Nb-Cr-Hf三元扩散偶的相区成分，并对其相关系进行研究。研究结果表明：Nb-Cr-Hf三元扩散偶在1473K时生成2个扩散层NbCr2和HfCr2，而且未发现三元中间化合物；Nb-Cr-Hf三元系在1473K时的等温截面有3个三相区：（Cr）＋NbCr2＋HfCr2，HfCr2＋NbCr2＋（Hf，Nb）和（Hf）＋（Hf，Nb）＋HfCr2。     

氩弧熔覆原位合成高温抗氧化性涂层

为克服石墨在723 K以上会发生氧化反应的不足,在石墨电极表面,采用氩弧熔覆技术,以Si和Ti粉末为原料,制备原位合成的高温抗氧化复合涂层。通过热力学计算和扫描电子显微镜分析,利用X射线衍射仪进行涂层物相分析,确定涂层由SiC、TiC、TiSi、TiSi2和Ti5Si3陶瓷颗粒组成。结果表明:合金熔覆层与石墨基体的结合呈现一种连续的结合界面,没有明显的缺陷;1 573 K条件下灼烧60 min,氧化失重率为0.875%。     

Si和Al对机械合金化合成Ti_3SiC_2的影响

采用3Ti/Si/2C单质粉体为原料,进行机械合金化,以合成Ti3SiC2粉体.研究了Al和过量Si对机械合金化合成Ti3SiC2的影响.研究结果表明,机械合金化单质混合粉体,会诱发自蔓延反应.反应后产生大量坚硬的颗粒状产物.机械合金化3Ti/Si/2C粉体,会产生组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉体与颗粒产物.添过量Si并不会促进机械合金化反应合成Ti3SiC2.添适量Al可消除硅化物,明显促进反应合成Ti3SiC2.采用3Ti/Si/2C/0.15A1粉体作原料时,颗粒产物中Ti3SiC2含量最高,为92.8wt%;而采用3Ti/Si/2C/0.20A1粉体作原料时,粉体产物中Ti3SiC2含量最高,为61.9wt%.     

添加微量Si对锆合金耐腐蚀性能的影响

通过高压釜腐蚀实验研究了添加微量Si(0.02%)对Zr-1Nb(质量分数,%)和Zr-1Nb-0.8Sn-0.38Fe-0.1Cr合金在400℃/10.3 MPa过热蒸汽和360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中耐腐蚀性能的影响.利用透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)观察了合金的显微组织.结果表明:添加微量Si对Zr-1Nb合金在两种水化学条件下的耐腐蚀性能影响不大;添加微量Si会使Zr-1Nb-0.8Sn-0.38Fe-0.1Cr合金在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能变差,但对其在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中的耐腐蚀性能影响不大.这说明Si对不同的合金在不同水化学条件下耐腐蚀性能的影响规律是不同的.在Zr-1Nb和Zr-1Nb-0.8Sn-0.38Fe-0.1Cr中添加0.02%Si后分别发现了尺寸较大的Zr5Si4第二相(second phase particles,SPPs)和Zr(Nb,Fe,Cr,Si)2第二相,这会对锆合金的耐腐蚀性能产生不利影响.     

Effects of alloying and high-temperature heat treatment on the microstructure of Nb–Ti–Si based ultrahigh temperatur e alloys

The phase co mpositions, microstructure and especi ally phase i nterfaces in the as-cast and heat-treated Nb– Ti–Si based ultrahigh temperature alloys have been investigated. It is shown that β(Nb,X)5Si3 and γ(Nb,X)5Si3 are the primary p hase s in the Nb–22Ti–16Si–5Cr–5Al (S1) (at%) and Nb–20Ti–16Si–6C r–4Al–5Hf–2B–0.06Y (S2) (at% ) alloys, respectively. The Nb solid solution (Nbss) is the primary phase in Nb–22Ti–14Si–5Hf–3Al–1. 5B –0.0 6Y (S3) (at%) alloy . An orientation relationship between Nbss and γ(Nb,X)5Si3 was determine d to be (1-10)Nb//(101-0)γ and [111]Nb//[0001]γ in the as-cast S2 and S3 alloys. Some original β(Nb,X)5Si3 transfor med into α(Nb,X)5Si3 because Al and Cr diffused from the β(Nb,X)5Si3 to Nbss during heattreatment at 1500 °C for 50 h in the S1 alloy. Mean while, Ti diffused from Nbss to β(Nb,X)5Si3, which induced a Ti to generate near the interface between Nbss and Ti-rich β(Nb,X)5Si3. The orientation relationship between the newl y-formed a Ti and previous Nbss was (110 )Nb//(1-10-1) αTi and [001]Nb//(12-3-1)αTi. Among the ( Nb,X)5Si3 phases , the contents o f Cr and Al in β(Nb,X)5Si3 are n earl y the same as those in γ(Nb,X)5Si3 but obviously hi gher than those in the α(Nb,X)5Si3, where as the content of Si in α(Nb,X)5Si3 is nearly the same a s that in γ(Nb,X)5Si3 but higher than that in the β(Nb,X)5Si3     

Nb对Ti/Al2O3界面微观结构与显微硬度的影响

在放电等离子烧结 (SPS)工艺条件下 ,运用SEM、XRD、EDX等测试手段对 12 0 0℃高温处理后的Ti Al2 O3复合材料界面反应区的显微结构及外加金属Nb对其界面特性的影响进行了研究。结果表明 ,不掺加金属Nb时界面反应产物为Ti3Al、TiAl,掺加金属Nb后界面生成TiAl和AlNb2 化合物 ;界面处生成的AlNb2 能有效的阻止Al、O原子向金属Ti中扩散 ,使Ti Al2 O3材料界面反应得到抑制 ,扩散层厚度减少到 5 μm以下 ;Nb的加入使界面扩散区的显微维氏硬度提高近 5 0 % ,金属Ti侧的显微维氏硬度提高 6 0～ 80 %。     

Nb-Ti-Ni体系合金的结构及其氢渗透性能

以Ni30Ti31Nb39为成分基点,通过合金成分的规律性调整(5%,原子数分数),研究系列Nb-Ti-Ni体系合金的相结构与氢渗透性能。研究结果表明:制备的Nb-Ti-Ni合金有两相和三相共2种相结构;两相合金由bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体和(bcc-Nb(Ni,Ti)+β2-NiTi)共晶相构成;三相合金除上述两相外,还有少量NiTi2相;两相结构合金的氢渗透性能优于三相结构合金性能,合金中Nb含量越多,bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体相含量越大,合金的氢扩散系数(D)增大;Ni和Ti含量增大,则降低了固溶体相的比例,不利于合金氢扩散性能提高;Nb-Ti-Ni体系合金的氢扩散系数为10-9数量级,Nb49Ni25Ti26合金的氢扩散系数最大(5.260 5×10-9 m2/s)。     

CrN/Cr涂层对Ti22Al26Nb合金的高温防护研究

采用电弧离子镀技术在O相Ti22Al26Nb合金表面镀覆CrN以及CrN/Cr涂层并研究了其在800和900℃空气中的等温氧化行为,结果显示O相钛合金表面施加单一的CrN涂层后,涂层表面在氧化时形成了保护性的氧化膜Cr2O3层,因此合金受到了良好的高温防护,但是涂层和基体合金之间发生了明显的互扩散;在CrN涂层和钛合金基体之间施加纯Cr扩散障层后形成的CrN/Cr涂层,其表面除了象单一CrN涂层那样氧化后形成了一层连续、致密、结合良好的保护性氧化膜Cr2O3层外,还能有效的抑制涂层与基体合金之间的互扩散,此外扩散障Cr层的存在使得靠近其基体的晶粒也出现了长大现象。     

Ni-Pt-Ta三元系1 423 K等温截面的测定

运用三元扩散偶技术测定了Ni-Pt-Ta三元系1 423 K的等温截面,用电子探针微区成分分析方法分析了Ni-Pt-Ta三元扩散偶的相区成分,并对其相关系进行了研究.测得Ni-Pt-Ta三元扩散偶中有6个二元化合物Pt3Ta, Pt2Ta, Ni3Ta, Ni2Ta, NiTa和NiTa2.Ni3Ta与Pt3Ta形成了一个有较小固溶度的线性化合物(Ni,Pt)3Ta,未发现三元中间化合物.实验发现Ni-Pt-Ta三元系1423K的等温截面有4个三相区,即Pt2Ta+(Ta)+NiTa2;Pt2Ta+NiTa2+NiTa;Pt2Ta+(Ni,Pt)3Ta+NiTa;(Ni,Pt)3Ta+NiTa+Ni2Ta.