低温退火对激光粉末床熔融成形René104Sc镍基高温合金显微组织和残余应力的影响

增材制造残余应力会导致成形件发生变形甚至开裂,严重降低力学性能。本文系统观察和分析激光粉末床熔融成形René104Sc镍基高温合金在低温退火过程中显微组织的演变及其对残余应力的影响。结果表明:成形态合金经过退火处理后,胞状组织消失,织构强度降低,显微组织更加均匀,残余应力得到释放。其中,500和600℃退火后,显微组织未发生明显变化,残余应力略微降低;800℃退火后,合金样品中心的残余应力由63 MPa下降至21 MPa,析出大量γ′相,合金发生脆断,伸长率从(25.2±2.6)%下降至(4.7±1.6)%;700℃退火后,合金发生部分再结晶,样品中心的残余压应力由成形态的63 MPa下降至29MPa,综合力学性能最优,硬度(HV_(0.3))和抗拉强度分别为499±4和(1 461±7) MPa,比成形态(423±9,(935±25) MPa)分别提高18%和56%。这一研究结果为消除增材制造镍基高温合金部件的残余应力,防止在存放或后续热处理过程中开裂提供了一条有效途径。

氩气雾化Sc、Y微合金化René104镍基高温合金粉末的组织与性能

采用氩气雾化法制备Sc、Y微合金化René104镍基高温合金粉末,分析粉末的粒径分布、形貌、显微组织与性能。结果表明:氩气雾化粉末球形度高,卫星粉和异形粉少,粒径小于53μm的粉末收得率(质量分数)高达52.52%。粉末内部结构致密,显微组织为等轴晶+树枝晶,晶界处出现Ti、Nb、Ta、Mo元素的偏析。经过Sc、Y微合金化的René104镍基高温合金雾化粉末性能得到改善,流动性好,松装密度高,显微硬度、纳米硬度(HV)和弹性模量分别达到360±6、(6.5±0.4)GPa和(102.1±10.6)GPa。

氩气雾化制备Al_(82)Ni_(10)Y_8非晶态结构粉末

采用氩气雾化方法制备了Al82Ni10Y8合金粉末,利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和差示扫描量热仪(DSC)对粉末的微观结构、相组成及热稳定性进行了分析。研究结果表明,粒径小于20μm的Al82Ni10Y8雾化粉末结构为典型的非晶态,粒径大于20μm的粉末由非晶基体+晶化相组成;优先出现的晶化相为含少量Ni和Y的fcc Al,大直径的粉末出现树枝状结构;粒径小于26μm的Al82Ni10Y8雾化粉末具有明显的玻璃化转变和晶化现象,和ΔTx分别为539K,561K和22K。当连续升温时,Al82Ni10Y8雾化粉末的DSC曲线出现3～4个放热峰,Tg,Tx1表现出多级晶化现象。

环境对LY12CZ铝合金典型螺接件疲劳性能的影响

采用加速腐蚀试验方法 ,研究了环境腐蚀和盐雾对LY12CZ铝合金板材的 3种螺接型式、12种防护处理的典型螺接搭接件疲劳性能的影响 ,提出了几种较适用的螺接结构细节防护方法 .结果表明 ,环境严重降低螺接件的疲劳性能 .采用适当的细节防护措施 ,可提高结构的抗环境损伤性能 ,疲劳性能一般有不同程度提高 .其中 ,采用 3号船用润滑脂安装和底漆湿装配是比较有效的方法 ,与未经防护处理的试验件相比 ,其在试验环境中的疲劳寿命分别提高 78.36 %和 83.4 5 % ,DFR值分别提高 15 .0 9%和 15 .88% .

AlNiY合金粉末的超高压固结成形

采用Ar气体雾化技术制备了Al82Ni10Y8（原子数分数，％）合金粉末，在六面顶压机上采用3～5GPa的压力对粒径小于26μm的Al82Ni10Y8合金粉末进行了固结成形，固结温度分别为250℃和400℃。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对粉末及致密化块体合金的结构及形貌进行了观察，采用差示扫描量热仪（DSC）对粉末的热稳定性进行了分析。结果表明，粒径小于26btm粉末具有非晶和纳米晶结构，其玻璃转变温度tg晶化温度tx和过冷液相区温度△tx。分别为266℃、288℃和22℃。所制备的块体Al82Ni10Y8合金接近于完全致密化，并保持了原始粉末的结构。固结温度不同，粉末致密化变形方式不同，提高温度可以提高致密度。250℃固结时，主要是细小的非晶态粉末发生粘滞流动；400℃固结时，粉末在三向约束应力作用下发生协调变形，变形均匀，有利于致密化，粉末颗粒界面扩散对致密化也有一定的作用。

不同装配方法对LY12CZ铝合金典型螺接件腐蚀疲劳性能的影响

研究了LY12CZ铝合金板材的 3种螺接型式、12种防护处理 ,并经环境加速试验的典型螺接件的疲劳性能 ,提出了几种较适用的螺接结构细节防护方法。试验结果表明 ,环境严重降低螺接件的疲劳性能。采用适当的细节防护措施 ,可提高结构的抗环境损伤性能 ,疲劳性能一般有不同程度提高。其中 ,采用 3号船用润滑脂安装和底漆湿装配是比较有效的方法 ,与未经防护处理的试验件相比 ,其在试验环境中的疲劳寿命分别提高 78 36 %和 83 4 5 % ,DFR值分别提高 15 0 9%和 15 88%。

某水上飞机升降舵调整片操纵杆腐蚀裂纹分析

采用扫描电子显微镜 (SEM )和金相显微镜对某水上飞机升降舵调整操纵杆裂纹进行了观察和分析 ,确认操纵杆裂纹是由腐蚀引起的 ,腐蚀产物的体积效应是操纵杆开裂的应力来源 ;并对腐蚀产物的体积效应进行了计算 ,求得LY1 2CZ铝合金操纵杆产生应力腐蚀开裂的临界腐蚀半径Rscc.对装配缝隙进行适当密封 。

锆基非晶合金的研究进展与应用

概括了锆基非晶系的各种体系 ,介绍了制备锆基非晶的各种方法 ,综述了锆基非晶的力学性能、物理性能及抗腐蚀性能。分析了锆基非晶在晶化过程中的热稳定性和动力学 ,以及晶化过程中的纳米晶、准晶与组织、结构的变化 ,并对锆基非晶合金的应用进行了评述。

铁基高温合金氧化物强化相的形成和演化

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析、差示扫描量热法(DSC)分析、金相观察和显微硬度测定,研究铁基合金Fe-14Cr-3W-5Ti-3Y-2.2O(质量分数,%)中氧化物弥散相的形成和演化过程,以及氧化物弥散相对铁基合金的强化作用。结果表明:在高能球磨过程中,TiH2、YH2和Fe2O3可以在雾化粉末Fe-14Cr-3W基体中充分固溶;在随后的压制、烧结过程中,当烧结温度为950℃时弥散相以Ti2Y2O7相的形式析出,其强化作用不明显,合金的显微硬度只有250HV;当烧结温度为1100℃时,烧结体致密度得到提高,弥散相强化效果显著,合金的显微硬度为798HV;随着烧结温度的提高,析出相粒子长大,合金的显微硬度降低。

氩气雾化René104镍基高温合金粉末的显微组织和凝固缺陷

采用氩气雾化制备René104(ME3)镍基高温合金粉末,对粉末的粒径分布、形貌、显微组织和凝固缺陷进行分析。研究结果表明:氩气雾化René104高温合金粉末氧含量较低,以球形和近球形为主;细粉收得率高,粒径小于75μm的粉末达到70%。小于60μm的粉末成分均匀,表面光滑,内部结构致密,具有典型的胞状晶组织。随着粒径的增大,粉末表面和内部开始出现树枝晶组织,显微组织为胞状晶+树枝晶;具有胞状晶+树枝晶组织的粉末开始出现内部凝固缩孔和空心现象,粒径大于75μm粉末明显观察到内部凝固缩孔和空心缺陷。

铝基准晶的研究进展

概述了铝基准晶态合金的形成机理,其形成存在着相似性原则,具有电子浓度特征。分析了铝基准晶合金的组织与相变特征,铝基准晶的生成通常为包晶、包析反应,其长大速度较慢。综述了铝基准晶合金的性能,铝基准晶具有高的硬度、高的弹性模量及高的强度,室温下塑性小,表现为脆性;铝基准晶具有优良的抗腐蚀性能;铝基准晶具有低摩擦因数和抗摩损的特征。对铝基非晶合金的应用进行了评述。

氧的添加方式对14YWT铁基合金力学性能的影响

采用氧含量测定、XRD、SEM、能谱分析和显微硬度测定,研究氧的添加方式对铁基合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在雾化加氧过程中,雾化液滴在冷凝时与氧接触,使合金中引入氧原子,氧以固溶形式存在于雾化粉末中;粉末经500℃氧化4h后,氧达到扩散固溶度后直接在粉末颗粒表面聚集,形成氧化膜;经高能球磨后,氧在氧化粉末中的固溶度得到提高,氧以固溶的方式均匀分布在破碎的球磨粉末中;在退火态氧化粉末合金中,被拉长晶粒由未破碎粉末组成,内部存在大量晶界,在晶界处氧含量偏高,析出相优先形成,显微硬度也较高;等轴晶由破碎的细小粉末颗粒组成,氧含量较低,合金的显微硬度较低;雾化粉末经球磨后氧分布较均匀,所获得的铁基合金硬度分布也较均匀。

热分解碳对注射成形钼合金性能和显微组织的影响

采用粉末注射成形方法制备Mo-Ti-Zr合金,研究热分解碳对钼合金性能和组织的影响。研究结果表明,碳含量少时,合金密度提高,并且碳可形成细小弥散的第二相粒子,使得合金性能得到强化;碳含量较高时,容易与钼基体及添加元素反应形成脆性的第二相颗粒,这些第二相颗粒在拉应力作用下发生断裂,加上注射试样本身存在较多的孔洞,容易成为裂纹源,使得合金的性能降低。热分解碳能有效阻止杂质元素氧与钼基体及添加的微量元素反应,降低晶界处的氧含量,起到净化晶界的作用。

氮化物弥散强化铁基合金的显微组织和力学性能研究

本实验向雾化Fe-12.8Cr-3.4W铁基粉末中引入氮化物粉末进行球磨,然后对球磨粉末进行热挤压和热轧制制备得到合金样品。对雾化粉末和球磨粉末的形貌和成分、各组成形合金的显微组织、各组成形合金的力学性能以及断口形貌进行了研究。实验结果表明,球磨对粉末晶粒起到了细化作用,同时球磨后粉末与空气接触会引入少量的氧,YN(氮化钇)的引入起到了细化球磨粉末的作用;在氮化物弥散强化合金中检测到了尺寸小于100 nm的Ti N和TiO_2的复合弥散颗粒,少量弥散颗粒与合金中的Cr、W、Y和O元素结合长大形成大于100 nm的复杂化合物颗粒。采用氮化钇制备的合金抗拉强度与氧化钇合金基本相同,延伸率增加,同时显微硬度提高;采用氮化钛和氮化钇进行制备的合金显微硬度进一步增加。

退火温度对Fe13CrWTiY高温合金显微组织与硬度的影响

采用雾化?热挤压工艺制备Fe13CrWTiY高温合金,通过显微观测和XRD分析研究750～1 250℃温度范围内真空退火后的合金显微硬度与组织结构变化。结果表明,该合金在1 100℃以上的高温下退火后,显微硬度急剧上升。退火温度达到1 250℃时组织结构出现显著的等轴化和粗化,并发生α→γ相变;在高温下可能有铁铬金属间化合物相σ析出,这种高硬度的析出相使合金硬度增大,而新相的生成会消耗基体中的大量Cr元素,使Cr含量降低,从而使α→γ相变成为可能。

温挤压法制备铝基非晶合金的研究进展

Al85Ni5Y10铝基非晶粉末在603K温挤压所得块体样品的相对密度超过98%, 抗压强度和弹性模量分别高达1470Mpa和145 Gpa, 是传统铝合金的2～3倍, 并有很好的耐磨、耐蚀性能和超塑性等, 可望在航天、航空和汽车制备等领域获得广泛的应用. 然而, 以Al85Ni5Y10为代表的这类铝基非晶合金材料获得工程应用的主要困难在于较难获得大尺寸的非晶材料. 为促进其快速研发, 该文简要地综合介绍和评述了温挤压法制备大块非晶合金的基本原理、方法和研发进展.

机械合金化制备Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)非晶合金粉末及其晶化研究

以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热分析仪(DSC)对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构"混乱度"增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。

大块非晶的制备

综述了制备非晶的各种方法 ,介绍了大块非晶的制备途径 ,对一些方法特点进行了讨论 ,并对它们进行了初步对比。

球磨对雾化铁基合金14YWT粉末烧结性能的影响

采用惰性气体雾化法制备铁基预合金粉末14YWT,然后进行高能球磨;对雾化粉末和球磨后的雾化粉末分别进行压制和真空烧结,通过测定烧结收缩曲线研究粉末的烧结行为,并分析其烧结机制。结果表明:未球磨的雾化粉末在20～770℃因受热发生膨胀,在770～1250℃粉末颗粒间出现烧结收缩,膨胀率略有降低,在1 250℃发生明显的烧结收缩,原始颗粒边界逐渐消失;烧结温度从1 250℃提高到1 400℃时,粉末原始颗粒界面基本消失,再结晶基本完成,密度、孔隙度和硬度分别为6.56 g/cm3,1.03%和70.2HB。球磨后的雾化粉末由于粒度更细,并形成高密度位错和缺陷浓度,在1 100℃发生明显的烧结收缩,1 400℃时再结晶基本完成,合金的密度和硬度分别为7.26 g/cm3和71.7HB,明显高于未球磨的雾化铁基合金粉末烧结体的相应密度和硬度。

Al-Ni-Y合金雾化粉末的超高压固结成形及其机理研究

采用紧耦合惰性气体雾化技术制备具有非晶和纳米晶结构的Al82Ni10Y8(%)合金粉末, 粒径小于26μm粉末为非晶和纳米晶结构, 而粒径小于15μm粉末为非晶单相结构。在250, 310, 360, 400, 450℃5个不同温度下对粉末进行了超高压固结成形, 并对致密化后合金的显微结构进行了分析。致密化后粉末颗粒基本保持原有粉末形貌, 但随着致密化温度的升高, 晶化和晶化相长大愈发明显, 合金密度呈增高趋势。对粉末致密化的机理进行了讨论, 认为非晶相的粘滞流动是低温下获得高致密度的主要原因。