600℃高温钛合金发展现状与展望

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能和低温性能好、热强度高等优点,是航空航天工业中重要的结构材料。同时,相比于铝、镁轻合金,钛合金高温性能优异,因而在航空发动机耐高温部件中也有着相当大的应用潜力。1954年,美国研发出了第一种实用型高温钛合金Ti-6Al-4V,高温长时使用温度为300～350℃,综合性能良好,在之后的很长一段时间内被广泛使用。随着航空航天工业的不断发展,尤其是航空发动机的发展,其他各国也都相继研发出了一些使用温度更高的高温钛合金,直至1984年,英国开发出了世界上第一个使用温度达600℃的高温钛合金IMI834。IMI834的典型特点是在原有的近α型高温钛合金Ti-Al-SnZr-Mo-Si体系中加入了0.06%C,扩大了两相区的加工窗口,优化了组织。在此之后,美国于1988年在原有高温钛合金Ti-6542S的基础上通过调整一些合金元素的含量也获得了一种实用温度为600℃的高温钛合金Ti1100。1992年,俄罗斯在BT18Y的基础上用5%的高熔点W代替1%Nb也开发出了一种达600℃的高温钛合金BT36。而国内高温钛合金起步相对较晚,前期以仿制为主,后逐渐形成了以添加稀土元素为特色的高温钛合金体系,典型的有中科院金属研究所和宝钛集团研发的Ti60和西北有色金属研究院自主研发的Ti600,它们的实际使用温度均为600℃,综合性能优异。总体来说,目前高温钛合金的使用温度很难突破600℃,主要是由于使用温度高于600℃时合金的热强性与热稳定性难以匹配协调,并且合金的抗氧化性急剧下降,表面氧化严重,导致合金热稳定性以及疲劳性能下降,甚至可能使航空发动机高压压气机部位的零部件存在"钛火"的风险。本文综述了国内外600℃及600℃以上的高温钛合金的发展现状。重点介绍了美国的Ti1100、英国的IMI834、俄罗斯的BT36、中国的Ti60、TG6和Ti600(600℃高温钛合金)以及中国的Ti65和Ti750(600℃以上高温钛合金)。总结了各国发展高温钛合金的思路,指出了限制高温钛合金向更高使用温度发展的瓶颈并提出了可能的解决途径。从控制α2相大小、形态、含量以及改善热加工工艺的角度对未来高温钛合金的发展进行了展望,以期为进一步提高高温钛合金的使用温度、优化高温钛合金性能提供指导。

Ti-6554钛合金的晶粒长大动力学

研究了Ti-6554(Ti-6Cr-5Mo-5V-4A1)合金在相变点以上的晶粒长大动力学。结果表明:在800℃固溶处理时,随着固溶时间的延长,晶粒的尺寸增加,固溶时间超过60 min后,晶粒长大速度加快。800℃时,晶粒平均直径随时间的长大方程为(?)=6.16t^(0.5)。固溶时间为30 min时,随着固溶温度的升高,合金的晶粒尺寸增大,920℃固溶处理后,晶粒明显粗化。在本研究的温度和时间范围内,固溶温度对晶粒度的影响更为显著。

TB10钛合金的焊接组织与性能

研究电子束焊接态TB10钛合金的显微组织和力学性能。结果表明:TB10板材焊区经过固溶及双重时效后,可得到较好的强度配合以及优异的显微组织和力学性能;焊接和焊接前的热处理工艺使焊区的抗拉强度、屈服强度和塑性均有所下降;经过(725℃,1 h,FC)固溶处理后经双重时效处理后,焊区的冲击断裂韧性达到31.3～45.6J/cm^2;固溶+双重时效处理后,合金基体和焊区的显微组织由β相、粗大的初生α相、短小细长的针状次生α相组成;热处理后,合金元素在不同相中的重新分布使各相变得更加稳定。

声发射技术研究及应用进展

通过阐述声发射检测的基本原理,总结了声发射检测的特点.介绍了国内外声发射检测技术的发展历程和现状,并概述了声发射检测技术在压力容器、转动设备、航空航天工业、复合材料等方面的应用进展,提出了我国目前声发射检测急需解决的问题和发展趋势.

热量表温度测量方法研究

根据热量表的标准,从温度的测量和计算出发,详细论述了热量表的温度测量方法、实时校准方法和低功耗控制方法,进一步阐明了电源电压、标准校准电阻精度、恒流源精度对温度测量精度的影响和温度补偿原理及补偿实验方法。

铍青铜QBe2合金形变时效工艺的研究

用正交试验的方法,对铍青铜QBe2合金形变时效工艺进行优选。试验表明,控制冷变形度、时效温度和时效时间,可获得高的硬度。给出了QBe2合金形变时效最佳工艺参数,以便在生产中采用。

基于单片机的制氢电源数字触发器设计

介绍一种基于ATmega128单片机的制氢电源数字触发器。该触发器克服了模拟触发器的诸多缺点,实现了相序自适应、参数在线调节和监视等功能。采用双闭环数字PID控制算法对触发角进行控制,可获得高对称度的触发脉冲,并且触发精度得到显著提高。

温度对CrAlN涂层摩擦磨损行为的影响

通过表面改性技术在刀具上制备硬质涂层,可有效提高刀具的耐用度和使用寿命。采用非平衡磁控溅射技术在M2高速钢基材上沉积CrAlN涂层,通过扫描电镜、共聚焦扫描显微镜、X衍射仪和球-盘式高温摩擦磨损试验机等手段着重研究了CrAlN涂层的微观结构以及温度对CrAlN涂层摩擦磨损行为的影响。研究结果表明,CrAlN涂层表面呈紧密聚集的圆形颗粒状排布,颗粒大小分布均匀,平均尺寸约为150 nm。涂层截面为致密排布的柱状晶组织,无明显裂痕、孔隙等缺陷。涂层相结构主要为面心立方CrAlN和Cr 2N等。在室温~600℃范围内,CrAlN涂层的摩擦系数随温度升高先增大后减小,这是由于高温下CrAlN涂层氧化生成的氧化物有利于减小摩擦。

基于KGT模型的AZ91铸态合金晶粒尺寸预测

基于枝晶生长动力学模型(KGT模型),运用晶核自由生长理论计算了在添加细化剂条件下铸态AZ91合金组织的平均晶粒尺寸,并对该模型进行了基于实测数据(以Al-Sr-Mn-Ti-C为细化剂)的有效性分析。结果表明,模型计算值与实测值吻合良好,在细化剂粒子尺寸分布为已知的前提下,利用KGT模型预测异质形核过程中Mg-Al系合金铸态组织的平均晶粒尺寸是可行的。

大型天然气水蒸气重整制氢装置常用炉型及发展趋势

大型天然气水蒸气重整制氢装置常用重整炉型为顶烧炉、侧烧炉和梯台炉等。对3种炉型分别进行介绍,从炉管热量分布、结构特点和操作情况等方面进行对比,并从炉管材料发展和重整催化剂进步的角度阐述3种炉型的发展趋势。

MoO_(2)/Cu_(3)P复合电极材料的制备及电催化性质研究

随着社会工业化的迅速发展,化石燃料的需求愈发旺盛。H_(2)是一种可以替代化石燃料的清洁能源,电解水制氢是在未来实现氢能源廉价化、商业化的重要手段之一。拟在泡沫铜上制备放射状纳米棒形貌的MoO_(2)/Cu_(3)P@CF复合电极材料。在1mol L^(-1) KOH溶液中,MoO_(2)/Cu_(3)P@CF电极在10mA cm^(-2)单位电流密度下,过电位为84mV RHE,并且在经过3000圈循环伏安测试后仍维持了较高的电解水析氢性能,展现出了良好的电解水析氢催化活性和较好的稳定性。