Cr对FeCoNiAlCr_(x)高熵合金组织与力学性能的影响

采用真空电弧熔炼法制备FeCoNiAlCr_(x)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,原子比,下同)高熵合金铸锭,探究Cr含量对该合金微观结构、组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对合金相结构、微观组织及成分进行分析表征;采用万能试验机对合金压缩性能进行测试。结果表明:随着Cr含量的增加,合金的微观结构由单相BCC结构转变为BCC+FCC混合结构;合金微观组织由等轴晶逐步转变为树枝晶,并且合金晶粒尺寸发生了明显细化。本实验制备的五种合金都具有较好的力学性能,合金的抗压强度随着Cr含量的增加大幅度增强,当x=0时合金抗压强度和塑性应变最低,分别为1500 MPa和13.56%;当x=0.8时,合金抗压强度和塑性应变达到最大,分别为2460 MPa和30.09%;合金抗压强度的增幅达64%。这表明Cr添加对FeCoNiAlCr_(x)高熵合金的组织细化、抗压强度和塑性的提升具有重要作用。

元素掺杂对高熵合金力学性能影响的研究进展

高熵合金因展现出优异的耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性以及高温力学性能等,成为近年来最具发展潜力的新材料之一。目前,高熵合金的发展已取得显著进展,但由于其组成元素较多,元素配比多元化,在发展过程中暴露出一系列问题,如对高熵合金微观结构及性能的认知不足;元素掺杂对高熵合金性能影响研究尚不全面,影响机理尚不明确等。这些问题严重影响高熵合金应用于工程实际的速度,因此对国内外已有关于元素对高熵合金力学性能影响研究的分析与总结显得至关重要。分析了元素掺杂对高熵合金力学性能的影响,探讨了合金元素在高熵合金体系中的作用,指出了高熵合金发展过程中的不足,提出了高熵合金后续发展的方向,并对高熵合金的发展前景进行了展望,以期为新型高性能高熵合金的研发提供理论基础。

电子封装用纳米复合焊膏的研究进展

焊料作为焊接工艺的核心,在电子封装器件与材料的互连中扮演着重要角色。随着第三代功率半导体器件的发展,迫使电子封装材料向高功率密度、高服役温度和高可靠性的方向发展。纳米复合焊膏凭借其低温烧结、高温服役和优越的导电性能成为未来电子封装互连材料领域重要的研究方向。本文综合阐述了纳米复合焊膏的研究进展,重点介绍了目前纳米复合焊膏的三种制备方法;归纳整理了Sn-Ag-Cu、Sn-Cu、Ag-Cu、Sn-Zn和Sn-Ag几种不同类型的纳米复合焊膏,并总结了焊膏微观组织、熔化特性、润湿性、导电性、力学性能和可靠性的影响机理;指出了目前纳米复合焊膏的不足之处,并对其发展趋势以及研究前景进行了分析和展望,以期能够为日后研发更高性能的纳米复合焊膏提供一定的理论参考。

固溶处理在镍基高温合金中作用的研究进展

随着镍基高温合金服役温度的不断提高,难溶元素含量的增多使合金固溶处理难度进一步增加。为了能更有效地制定出最佳的热处理制度,将固溶处理对镍基高温合金凝固组织、元素偏析以及力学性能的影响进行综合分析。结果表明,均匀化处理可以提高合金的初熔温度。适当提高固溶温度,延长固溶时间,增加固溶处理步骤可以显著减少合金元素的偏析,降低γ/γ′共晶组织、TCP相的体积分数,使碳化物转变为更稳定的类型,残余γ′相体积分数有所降低。但不同的固溶处理工艺对不同合金析出的γ′相尺寸、体积分数的影响仍存有差异,需对不同合金分别进行研究。新提出的斜坡固溶处理与重熔固溶处理均是保证在没有初熔组织存在的条件下,尽量提升固溶处理温度,使元素分布更均匀,并获得比传统逐步固溶处理更小的残余偏析,持久寿命明显增加。最后综述了固溶处理对合金微观组织及力学性能的影响机理,并指出今后的研究方向。

预氧化对一种镍基单晶高温合金的热腐蚀影响

为了解预氧化对镍基单晶高温合金的短时热腐蚀影响,采用涂盐法研究了一种高温合金经预氧化后在Na_2SO_4-NaCl盐膜条件下的热腐蚀行为,测量了不同预氧化处理时间合金的腐蚀动力学曲线,借助扫描电子显微镜(SEM)观察了合金腐蚀层截面的微观组织,并利用X-射线衍射仪(XRD)确定相结构.结果表明:未经过预氧化处理的合金表面腐蚀严重,热腐蚀增重质量最多达到0. 033 mg/cm^2,其腐蚀动力学曲线遵循抛物线规律,而经过预氧化处理后合金表面腐蚀明显改善;合金在900℃下的热腐蚀符合硫化氧化模型,腐蚀产物出现了分层结构;合金的主要腐蚀产物是Ni O、Al_2O_3以及少量NiCr_2O_4、TiO_2、Ni S_2等,其中Al_2O_3、TiO_2等氧化物位于氧化层最外层;预氧化生成的Al_2O_3层对高温合金在Na_2SO_4-NaCl盐膜下的短时热腐蚀有明显的保护作用,腐蚀层厚度从170μm降低至80μm.致密的氧化物保护层能够显著阻止硫元素的扩散,提高合金的耐热腐蚀性能.

抽拉速率对定向凝固镍基高温合金组织和偏析的影响

研究了抽拉速率对一种定向凝固镍基高温合金组织与偏析的影响。结果表明,随着抽拉速率的增加,固液界面由平界面向胞状,再到粗枝状,最后到细枝状的演变过程,枝晶不断细化;一次和二次枝晶间距不断变小,γ′相形貌越来越呈规则的立方体,γ′尺寸逐渐变小。元素偏析程度先增大后减小,并在100μm/s时到达峰值;共晶和碳化物尺寸均随着抽拉速率的增大而变小,碳化物和共晶体积分数随抽拉速率增大而增大。

碳对镍基高温合金AM3热腐蚀性能的影响

为了更充分地了解碳对镍基高温合金热腐蚀性能的影响,提高合金的耐热腐蚀性能,本文研究了不同碳含量镍基高温合金AM3在850℃条件下,经75%Na2SO4+25%NaCl饱和混合盐溶液热腐蚀5 h的行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法分析了合金热腐蚀后的组织形貌和腐蚀产物。研究表明,腐蚀5 h过程中,碳含量(质量分数)为0、0.045%、0.15%的合金持续增重,碳含量为0.085%的合金在2~4 h发生氧化膜与盐膜的碱性熔融,有失重现象存在。合金加入碳后,促使合金表层腐蚀层变薄且与基体结合力变好。含碳的镍基高温合金腐蚀层产物以氧化物为主,主要有NiO、TiO2、Al2O3、Cr2O3。碳含量(质量分数)为0.085%、0.15%的合金由于腐蚀层氧化物较薄,可检测到Al4CrNi15、Ni3Al相的存在。综合分析发现碳含量为0.085%时,合金耐热腐蚀性能达到最优。

Effect of solidification parameters on the microstructures of a single crystal Ni-based superalloy AM3

A single crystal Ni-based superalloy AM3 was processed at withdraw rates of 3.5, 10, 50, 100, 200, and 500 μm·s-1, respectively.The as-cast microstructures and solidification segregation ratio were characterized with various withdraw rates.The shape and size of carbide microstructures were determined.As expected, the primary and secondary dendrite arm spacings (PDAS and SDAS) decrease with the increase of withdraw rate.The highest volume fraction of eutectic γ/γ' is observed at the 100 μm·s-1 withdraw rate.The volume fraction of eutectic γ/γ' does not appear to be a strong function of the withdraw rate.With increasing withdraw rate, interface morphologies change in the sequence of planar, cellular, and dendrite.There is a general refinement of the microstructure as the withdraw rate increases.EPMA analysis showed that withdraw rate does not have obvious influence on the segregation of elements.

Effect of carbon additions on the microstructure of a single crystal Ni-based superalloy AM3

The microstructure of experimental nickel-base single crystal superalloys with different levels of carbon has been studied. The results indicated that with increasing carbon addition, the liquidus temperature decreased obviously and the as-cast microstructures exhibited a decrease in the amount of γ/γ′ eutectic structure and an increase in the volume fraction of carbides. The carbides formed in these alloys were most script-type MC carbides which appeared continuous dendritic networks in the interdendritic region. The segregation behavior of element W was influenced by the carbon addition.

共晶高熵合金力学性能的研究进展

共晶高熵合金是近年发展起来的一种具有优异力学性能的新型合金,其典型的层状共晶组织一般由软质相与硬质相组成,因而共晶高熵合金可以同时具有较高的强度与良好的塑性,这一特点使其作为结构材料在工业领域拥有广泛的应用前景。本文简述了共晶高熵合金的含义与特点,归纳了该类材料力学性能与变形行为的最新研究成果,提出了关于共晶高熵合金相形成机理以及变形过程中微观组织演化等的研究还存在的缺点,并展望了其今后的发展趋势,以期为优化共晶高熵合金的力学性能提供思路。

固溶热处理对含碳镍基单晶高温合金AM3组织和偏析的影响

研究了不同固溶处理工艺对含0.045%(质量分数)碳的AM3镍基高温合金组织和元素偏析的影响。采用光学显微镜和扫描电镜对组织和γ'相进行了观察分析。采用电子探针对元素偏析进行了测试分析。结果显示,合金的初熔温度为1305℃,在对试样进行1305℃/6 h固溶处理前,对其先进行1300℃/3 h的均匀化处理可以减少初熔组织的出现,并能使得初熔温度提高约5℃。随着固溶温度的提高和固溶时间的延长,γ'相的体积分数和尺寸显著增大,元素Cr、Co、Mo、W和Al的偏析系数接近均值1。随着固溶时间的延长,初熔组织的出现阻碍了Ti的偏析。最佳的固溶处理工艺为1300℃/3 h+1305℃/6 h/空冷+1080℃/6 h+870℃/20 h/空冷。热处理后的AM3单晶高温合金枝晶组织完全消失,γ'相立方度更好,尺寸达到454 nm,并且体积分数为66.05%。元素Cr、Co、Mo、W、Al和Ti的偏析程度均有所降低。