两种取向Ni_(3)Al基单晶高温合金的组织和拉伸性能

为了研究晶体取向对Ni_(3)Al基单晶高温合金组织和力学性能的影响,采用扫描电镜和拉伸试验机研究了[001]和[111]两种取向合金的显微组织和拉伸性能.结果表明:经过热处理后,在单晶棒横截面内[001]取向合金γ′相为立方形,[111]取向合金γ′相为三角形或六角形;[001]和[111]取向合金存在屈服强度随温度升高而升高的反常屈服现象;[001]与[111]取向合金均呈现明显加工硬化现象,两种取向合金的屈服强度峰值范围分别为600~800℃与400~600℃;两种取向合金均表现为韧性断裂.

B元素对某Ni_(3)Al基高温合金的微观组织和力学性能的影响研究

由于Ni_(3)Al基高温合金具有抗蠕变强度大、耐腐蚀、抗氧化等优异的高温性能。作为多组元的金属间化合物,合金组分的变化会直接影响到Ni_(3)Al基高温合金的性能表现。为优化合金成分,获得最佳的合金性能,研究了晶界强化元素B含量变化对Ni_(3)Al基高温合金组织和性能的影响。结果表明,合理控制B元素含量,能够增加合金的持久时间和塑性。当B元素含量在0.012%~0.021%时,合金在1100℃的拉伸性能和1050℃/100 MPa及1100℃/60 MPa的持久性能达到最佳。

壁厚对某Ni_(3)Al基高温合金铸件的微观组织及性能影响研究

通过设计不同壁厚薄板铸件,研究了不同壁厚对Ni_(3)Al基高温合金铸件组织和性能的影响。随着壁厚的增加,合金的二次枝晶臂随之增加。从元素分布上看,壁厚的增加会降低合金中Hf、Cr和Mo元素的偏析程度,促进Ti元素向枝晶间的偏析以及Al元素向枝晶干偏析,W元素的偏析程度则总体下降。从力学性能上看,壁厚增加会导致合金的拉伸强度和拉伸塑性显著增加。

一种新型Ni_(3)Al基高温耐磨合金的显微组织和性能研究

针对我国新一代航空发动机叶冠表面强化用高温耐磨材料的迫切需求,采用熔炼铸造法制备出一种以碳化铬和NiAl相作为耐磨硬质相的新型Ni_(3)Al基高温耐磨合金。显微组织分析、室温硬度测试、高温抗氧化性测试结果显示,两种耐磨硬质相大量析出并且均匀分布于合金中。与现役的高温耐磨材料相比,该合金同时具备高的室温硬度和1050℃时优异的抗氧化性,有望成为新一代高温耐磨材料。

一种Ni_(3)Al基高温合金冷热疲劳性能研究

航空发动机叶片在服役时会经历反复升至高温又冷却的过程,这对于叶片材料Ni_(3)Al基高温合金的抗冷热疲劳性能提出了较高的要求。本文对一种Ni_(3)Al基高温合金进行了不同温度区间以及不同热循环次数对于裂纹产生及扩展的影响,并进行了不同周次的冷热循环试验。结果表明:冷热疲劳过程中,该Ni_(3)Al基高温合金裂纹沿着共晶组织扩展,共晶含量的多少直接影响合金的抗冷热疲劳能力。在25℃■1100℃下的抗冷热疲劳能力优于合金在25℃■1150℃下的抗冷热疲劳能力。在25℃■1100℃冷热疲劳裂纹长度与热循环次数是近似线性关系,其表达式为a=-1.22+0.233N。

Ti_3Al合金激光焊接接头高温拉伸性能及显微组织

研究Ti-24Al-17Nb合金激光焊接接头的室温及高温拉伸性能,并分析接头显微组织和拉伸断口。研究结果表明,室温下焊缝为单一β/B2相柱状晶组织,室温横向拉伸时接头强度与母材强度相当、塑性有所下降、但仍有25%左右的伸长率,断裂大部分发生在母材部位、少部分断裂在焊缝;高温拉伸时断裂均发生在焊缝部位。高温拉伸时,接头组织发生变化,α2相和B2相向O相转变;焊缝β/B2相向O相转变的切变相变,使原来柱状晶晶界应变集中、容易产生微裂纹,使接头高温强度和塑性明显降低,高温拉伸断口呈现沿晶断裂和解理断裂的脆性断裂形式。

长程有序金属间化合物FeAl和Fe_3Al合金的高温氧化行为

本文用等温氧化法研完了FeAl、FeAl+lat％B和FeAl+4at％Si以及Fe_3Al,Fe_3Al+4at％Si和Fe_3Al+4at％Mo合金的高温氧化行为。结果表明,FeAl及其合金在1000℃的氧化动力学服从抛物线规律。3种FeAl合金100h的氧化增重仅及1Cr18Ni9Ti不锈钢的三分之一。Si使氧化增重增加,B改善后期(约90h以后)的抗氧化性能。X-射线衍射分析表明,氧化膜均为单一的α-Al_2O_(30)Fe_3Al及其合金经540℃,100h氧化后,前者氧化增重类似于1Cr18Ni9Ti,后者由于Mo或Si的作用抗氧化性能明显改善。

单晶Ni_3Al基高温合金微铣削表面粗糙度试验研究

为研究单晶高温合金的微铣削表面粗糙度,采用直径为0.8mm的双刃硬质合金微铣刀,对典型的单晶Ni3Al基高温合金IC10进行微尺度铣削的三因素五水平正交试验研究。通过极差分析找出主轴转速、进给速度、进给深度对微铣削表面质量影响的主次因素。通过优化获得理想的切削工艺参数组合,所获表面粗糙度为801nm。对其切削机理和影响表面质量的原因进行深入的分析,其结果对单晶高温合金的微加工理论的机理揭示具有一定的指导意义。

拉晶速率对Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法制备Ni_3Al基单晶合金IC6SX试棒,研究了不同拉晶速率对凝固组织和高温持久性能的影响.结果表明,Ni_3Al基单晶合金IC6SX凝固组织为树枝状,随着拉晶速率从1.5 mm/min增加到6 mm/min,一次枝晶间距逐渐减小.与普通镍基高温合金不同,位于枝晶干处的次生γ′相尺寸比枝晶间处的大.随着拉晶速率的增加,枝晶干和枝晶间处的γ′相尺寸都逐渐减小,由不规则形状逐渐立方化,枝晶间处的初生γ′相的数量逐渐增多.一次枝晶间距和γ′相尺寸对高温持久性能影响显著,随着拉晶速率的增加,组织细化,铸态IC6SX单晶合金的高温持久寿命增加.

镍基高温合金表面激光熔覆制备Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层

利用不同工艺辅助激光熔覆技术制备了Al2O3-TiO2陶瓷涂层,以判断激光熔覆制备陶瓷涂层的可行性.结果表明:利用激光熔覆技术直接制备陶瓷层存在一定难度,陶瓷层裂纹较大,存在剥落现象;采用基底预热辅助激光熔覆法制备的陶瓷层整体脱落,可行性较差;结合冷等静压与高频表面预热技术进行激光熔覆陶瓷层试验,制备的陶瓷层表面光滑平整、无明显微裂纹.采用扫描电子显微镜对熔覆涂层的形貌进行分析.利用高频辅助激光熔覆技术制备的陶瓷涂层表面结构致密,陶瓷层与黏结层之间结合紧密,没有明显的微裂纹和孔隙.根据上述试验方案,分析发现提高粉末密度及降低熔覆过程中的温度梯度可以明显提高陶瓷层的成型性.

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3/ZrO_2涂层及对γ-TiAl合金高温氧化行为的影响

以异丙醇铝(Al(OC3H7)3)和氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为原料,采用溶胶-凝胶法在γ-TiAl基合金表面制备Al2O3/ZrO2涂层。研究涂层试样和空白试样在1000℃静态空气中的长期氧化行为和循环氧化行为。结果表明:Al2O3/ZrO2涂层降低了该合金的氧化速率,提高了合金的抗循环氧化能力。对涂层的作用机制进行了探讨。

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3涂层及其对Ti6Al4V基合金的高温氧化防护性能

以Al(OC3H7)3(异丙醇铝)为原料,采用溶胶-凝胶法于Ti6Al4V基合金表面制备了不同厚度的Al2O3涂层。经SEM和XRD分析表明,涂层表面均匀、无裂纹,主要由非晶态Al2O3组成。研究了涂层对Ti6Al4V基合金等温(600℃和700℃)氧化行为的影响。结果表明,0.8μm厚涂层对合金的高温氧化防护性能最优。于700℃空气中等温氧化20 h,涂层样和空白样抛物线氧化速率常数分别为7.60×10-11、1.46×10-10g2/(cm4.s);涂层样氧化膜TiO2含量明显低于空白样;Al2O3涂层有效抑制了合金表面氧化膜的剥落和开裂;涂层样氧化膜厚度仅为空白样的1/2。

喷丸与ZrO_2/Al_2O_3叠层对Cr_5Mo合金高温氧化性能的影响

采用喷丸处理及溶胶 凝胶工艺涂覆ZrO2/Al2O3叠层对Cr5Mo合金进行了表面处理,研究了不同处理的合金试样在600℃空气中的高温氧化性能。从SEM,XRD及氧化动力学分析结果发现,喷丸处理不能使Cr5Mo合金表面形成保护性的氧化铬膜,反而促进了Cr5Mo合金的高温氧化,其氧化增重与氧化剥落速率最高;ZrO2/Al2O3叠层通过稀土效应改变了氧化膜的生长机制,降低了氧化铬膜的生长速率,促进了合金表面铬的选择氧化,起到了优异的保护作用,大大提高了合金的抗高温氧化性能。

Sr对Mg-9Li-3Al合金显微组织及高温力学性能的影响

试验研究了Sr对Mg-9Li-3Al合金挤压态显微组织和高温力学性能的影响。通过显微观察可知,元素Sr富集在晶界处以Al4Sr化合物的形式存在,并对Mg-9Li-3Al合金中α相具有良好的细化作用。在373 K温度下进行拉伸试验的结果表明,当Sr含量为2.5%时合金强度达到183.7 MPa,但伸长率有所下降。一方面由于Sr在晶界处的吸附作用使晶粒细化;另一方面Al4Sr相提高了合金的强度和耐热性能,但大量Al4Sr的存在会割裂基体,使强度降低。

液相Al-Si共渗提高Ti_3Al基合金高温抗氧化性

使用Al- 8Si(mass % )合金熔体对Ti3 Al基合金表面进行液相Al-Si共渗硅处理 ,在表层发生了不同程度的界面反应 ,经X射线能谱分析和对涂层的X射线衍射分析 ,推断涂层由TiAl3 及Ti-Si化合物组成 .经 10 13K/ 6min +983K/ 10min的二次改性处理 ,可明显改善Ti3 Al基合金的高温抗氧化性 .1173K/ 10 0h氧化后的涂层组织 ,分析表明 ,涂层改善基体抗高温氧化性的根本原因是在最外层生成了一薄层致密的Al2 O3 膜 .

定向凝固Ni_3Al基高温结构材料IC6A合金的研究

利用扫描电镜、透射电镜、电子探针能谱和 X射线衍射技术研究了定向凝固 Ni3Al基合金 IC6 A的微观组织 ,当 IC6 A合金中的钇含量靠近成分上限时 ,在 IC6 A合金的枝晶间区会形成被大块 γ′相包围的、由 Ni3Y,Mo1 .2 4Ni0 .76和 γ固溶体相组成的区域。按照航空发动机导向叶片的使用要求 ,测定了 IC6 A合金的主要物理性能、 110 0℃抗循环和静态氧化性能、各种温度下的高温持久性能和蠕变性能、高温热疲劳和高周疲劳性能、各种温度下的瞬时拉伸性能以及冲击性能。研究结果表明 ,由于 IC6 A合金中适量钇的存在 ,其高温抗氧化性能得到显著提高 ,其高温持久性能、蠕变性能、冲击性能、高温热疲劳和高周疲劳性能也优于 IC6合金的。IC6 A合金是一种适用于制作 110 0℃及其以下温度工作的航空发动机导向叶片的高温结构材料。

溶胶-凝胶法制备的Al_2O_3涂层及其对γ-TiAl合金的高温氧化防护

以异丙醇铝(Al(OC3H7)3)为原料,采用溶胶-凝胶法在γ-TiAl基合金表面制备Al2O3涂层。以空白样品做对照,研究涂层的作用机制以及涂层对γ-TiAl基合金1 000℃高温氧化行为的影响。结果表明:采用浸涂工艺制备的涂层表面均匀、无裂纹,主要由γ-Al2O3相组成,厚度约为0.8μm;等温氧化110 h后,空白试样和Al2O3涂层试样的氧化抛物线速率常数分别为4.85×10-12和3.31×10-13 g2/(cm4.s),涂层明显提高合金的抗氧化能力及抗循环氧化能力;空白样品上形成的氧化膜出现分层现象,而在涂层样品的Al2O3涂层中存在金红石型TiO2和α-Al2O3混合物。

Nb-38Ti-11Si-3Al新型高温合金的氧化行为

采用机械合金化制备混合粉末,再通过真空热压法制备具有高致密度、组织性能均匀的Nb-38Ti-11Si-3Al双相合金,并考察其高温氧化行为。利用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等手段分析合金成分、显微组织与形貌对合金氧化行为的影响。结果表明:通过高能球磨和真空热压制备Nbss+(Ti,Nb)5Si3复合材料是可行的,-αTi片层组织使基体中氧的固溶度大为降低,(Ti,Nb)5Si3相降低了氧在基体中的溶渗度,合金表现出良好的高温抗氧化性能。

纳米Al_2O_3颗粒增强Ni基合金激光熔覆涂层高温抗氧化性能的研究

为了研究纳米颗粒对Ni基合金高温抗氧化性能的影响,采用压片预置式激光熔覆工艺,添加适量纳米Al2O3颗粒,采用NiCoCrAlY合金粉末在GH4037合金表面激光熔覆制备了纳米Al2O3颗粒增强NiCoCrAlY合金涂层,对熔覆层及界面区进行了显微组织分析,进行了1070℃等温条件下的高温抗氧化性试验。结果表明,添加适量纳米Al2O3颗粒对NiCoCrAlY合金激光熔覆层组织具有明显细化作用,对界面区裂纹的形成有一定的抑制作用,熔覆层的高温抗氧化性能显著提高。

TA2钛表面激光合金化制备耐1000℃高温氧化Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层

为了提高钛和钛合金表面的抗高温氧化能力,使用先预置一层硅粉后预置一层铝粉方式,采用激光合金化技术在TA2钛表面制备出耐1000℃高温的Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层,并采用XRD、SEM和等温氧化技术对激光合金化后涂层的组织特征和1000℃、50h空气等温氧化性能进行了系统研究。研究结果表明:涂层主要由初生的Ti_5Si_3相和Ti_5Si_3/Ti_3Al共晶组织组成;复合涂层经过1000℃、50h空气等温氧化后的氧化增重速率约为基体的1/12;复合涂层的氧化产物主要是Ti O_2、Al_2O_3和SiO_2;复合涂层中Ti_5Si_3和Ti_3Al两相的存在是其抗高温氧化性能提高的主要原因。