电感耦合等离子体发射光谱法测定γ-钛铝铌合金中铝、铌、钨、硼

建立电感耦合等离子体原子发射光谱法测定γ-钛铝铌合金中铝、铌、钨、硼的分析方法。采用10 mL盐酸+2 mL氢氟酸+1 mL硝酸消解γ-钛铝铌合金,以基体匹配法建立系列校准曲线,选择铝394.401 nm、铌269.706 nm、钨207.912 nm、硼249.772 nm为分析线,采用左右两点离峰背景扣除方法校正背景光谱的重叠干扰和漂移干扰,各元素质量分数的线性范围分别为:铝30%~40%,铌10%~25%,钨0.015%~1.0%,硼0.003%~0.10%。测定结果的相对标准偏差均不大于4%(n=10),加标回收率为93%~108%。该方法能够满足Ti-(30~40)Al-(15~20)Nb-x W-y B中主量铝、铌和微量钨、硼的同时、快速检测需求。

纸上色层分离-硫酸铁铵滴定法测定钛铝铌合金中钛的含量

滴定钛铝铌合金中钛元素时,由于铌易水解形成沉淀,往往干扰滴定终点的判断和结果的准确度。实验采用纸上色层分离-硫酸铁铵滴定法测定钛铝铌合金中钛的含量。以硝酸-氢氟酸溶解试样,采用纸上色层分离技术将铌与钛分离,在酸性条件下,用铝片将Ti^(4+)还原为Ti^(3+),用饱和碳酸氢钠溶液作为保护溶液,防止Ti^(3+)被氧化。以硫氰酸钾作为指示剂,用硫酸铁铵标准溶液滴定至砖红色为终点。按照上述实验方法测定两个实际样品中钛含量,结果的相对标准偏差RSD分别为0.27%和0.23%(n=11),加标回收率为98.5%~102.4%。方法有良好的精密度和准确度,可用于钛铝铌合金中钛含量的分析。

高铌钛铝基合金研究进展

钛铝基合金具有低密度,优异的高温强度,良好的抗氧化性和抗蠕变性等优异性能,但室温塑性低和在800℃以上抗氧化能力不足限制了钛铝基合金在工程上的实际应用。本文综述了高铌钛铝基合金研究进展,总结了合金的相结构和制备加工方法,探讨了微观组织、合金的相以及元素添加对合金性能的影响。

不同组成相钛-铝-铌三元合金的高温强度

通过调整钛、铝、铌三种元素的含量,制备了分别具有单相、双相和三相组织的三种钛-铝-铌合金;对合金从室温到1 373 K的压缩和拉伸性能进行了试验研究,并用XRD和SEM等手段分析了合金的组织结构和断口形貌。结果表明:单相合金Ti-47.5Al-5Nb在室温下的压缩屈服强度为450 MPa,一直保持到1 200 K;双相合金Ti-42.8Al-14.2Nb和三相合金Ti-40Al-20Nb在室温下的压缩屈服强度分别为1 150 MPa和950 MPa,随着温度的上升,屈服强度略有下降,从1 000 K以后,屈服强度下降的幅度增大;在1 200 K,双相和三相合金的屈服强度仍然保持在600MPa左右;在1 200 K以上三种合金的屈服强度都急剧下降;双相合金在高温下具备很高的塑性和屈服强度。

钇对IMI829钛合金及Ti-14Al-21Nb合金显微组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试设备，研究了在ＩＭＩ８２９和Ｔｉ１４Ａｌ２１Ｎｂ合金中添加Ｙ，对合金显微组织和性能的影响。结果表明，在ＩＭＩ８２９和Ｔｉ１４Ａｌ２１Ｎｂ合金中添加Ｙ，可以细化这两种合金的显微组织和晶粒，使ＩＭＩ８２９０２Ｙ合金获得良好的室温力学性能和５５０℃蠕变性能，使Ｔｉ１４Ａｌ２１Ｎｂ０１Ｙ合金的高温力学性能得到改善。

一种Ti-Mo-Nb-Al钛合金的热处理制度研究

通过分析一种Ｔｉ－Ｍｏ－Ｎｂ－Ａｌ钛合金棒材的室温拉伸性能，确定了该合金的最佳固溶和时效热处理制度。结果表明，经８００℃固溶处理加５６０～６００℃时效处理的棒材，可以得到较好的综合拉伸性能。

Ti-24Al-17Nb合金的激光焊接

研究了Ti- 2 4Al - 17Nb合金的激光焊接及其接头的力学性能。研究结果表明 ,连续激光氦气双面保护可以获得保护效果可靠、无缺陷、成型良好的焊接接头。焊接热输入增大不利于接头的纵向弯曲塑性 ,而接头的横向拉伸强度与母材基本相同 ,塑性可以接近母材的塑性 ,达到 14 %～ 17%。

Ti-45Al-10Nb合金的高温氧化行为

研究了Ti-45Al-10Nb(原子分数,％)合金在800～960℃在氧气和空气中的氧化行为。结果表明,该合金具有较好的高温抗氧化性能,其氧化增重速率与铁基耐热不锈钢相似或略优。与Ti-50Al合金相反,Ti-45Al-10Nb合金在空气中的氧化增重速率明显低于在纯氧中的氧化增重速率。X射线衍射与能谱分析表明,Ti-45Al-10Nb合金在氧气中的氧化产物主要有TiO_2和Al_2O_3,但在空气中的氧化产物中有TiN相。这是降低氧化速率的主要原因,同时,合金元素Nb稳定了氧化层中的TiN相,因而提高了合金在空气中的抗氧化性能。

Ti-24Al-11Nb合金塑性和韧性的研究

采用三点弯曲装置研究了条状与块状两种组织的Ti—24Al—11Nb合金的室温塑性与缺口断裂韧性K_c^R。通过载荷—挠度测量确定了弯曲试验塑性的参数如最大挠度f_(max)、断裂应变ε_f及应变能密度U等;通过缺口试样确定的K_c^R。结果表明:条状和块状组织在室温下弯曲的ε_f小于8.8%时,线切割缺口试样呈脆性断裂;在弯曲时的塑性参数值相近时,条状组织的K_c^R高于块状的。同时,还讨论了缺口长度与缺口半径对K_c^R的影响。

Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层

目的为探究Ti6Al4V钛合金表面TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层的激光熔覆制备新工艺,研究Nb含量对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构及显微硬度的影响规律。方法以Nb原子数分数分别为10%、15%和25%的Ti+Nb+AlN混合粉末为原材料,采用基于挤压预置粉末法的激光熔覆原位合成技术,制备出TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层。通过X射线衍射仪(XRD)物相定性分析,并结合扫描电子显微镜(SEM)和能量分散谱仪(EDS),对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层中的物相进行定性分析,结合二元平衡相图,进一步分析激光原位化学反应机理。借助显微硬度计,研究TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构对截面显微硬度分布的影响规律。结果在高能密度激光束作用下,混合粉末中Ti和AlN发生了充分的激光原位化学反应,生成了TiN陶瓷增强相,TiN陶瓷增强相的含量与Ti粉和AlN粉末的含量正相关。Nb含量的增加显著影响了Ti-Al-Nb基体相的种类,而不改变增强相的种类,随着Nb含量的增加,含Nb基体相的种类增多,发生Ti3Al→Ti3AlNb→Ti2AlNb→Ti39Nb→Nb7Al的转变。随着TiN增强相含量减少,复合涂层截面平均显微硬度从993.2HV0.5降至701.4HV0.5。结论Nb含量的增加,不会改变TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层增强相的种类,但可以降低TiN增强相的含量,从而降低复合涂层截面平均显微硬度。

粉末冶金Ti-14Al-21Nb合金的研究

探讨了热等静压(HIP)温度和热处理制度对粉冶Ti-14Al-21Nb合金显微结构和室温拉伸性能的影响。用等离子旋转电极工艺(PREP)制备的Ti-14Al-21Nb合金粉末经HIP成型和热处理之后,加工成拉伸试样(δ_5试样),测定拉伸性能,用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪进行显微结构分析。结果表明:HIP之后的合金均可得到α_2+β结构,但是,初生α_2相的含量随着HIP温度的增高而减少;合金经1100℃HIP可获得较好的强度和延伸率;热处理可以改变初生α_2相的含量和形态,使合金的性能发生变化。

Ti-Al-Nb-Cr系中α(α_2)/γ的相平衡

用多元扩散偶-电子探针法，实测Ti-Al-Nb-Cr系中XNb≤8％、XCr≥5％范围内的α（α2）／γ相平衡成分用平面方程表示了边界面，并与实测结果比较。

Ti-Al-Nb系α/β相平衡的热力学计算

用巨势法分析了三元系的相平衡问题．计算了Ti－Al－Nb系中α／β在1150℃和1400℃的相平衡，采用亚正规溶体模型描述了Ti－Al－Nb系α和β相的Gibbs自由能．计算结果与实测相图相符，证明本方法是可行的。

Ti_2AlNb合金瞬时液相扩散连接接头界面组织及性能分析

采用Ti/Ni作为中间层实现了Ti_2AlNb合金的连接(transient liquid phase,TLP),研究了TLP连接接头的界面组织及其形成机制,并且分析了不同保温时间对接头界面组织和力学性能的影响规律.结果表明,Ti_2AlNb合金TLP连接接头主要表现为等温凝固区和冷却凝固区两个明显的特征区域.接头的典型界面组织为Ti_2AlNb/B_2/Nb_3Al+B2+τ_3+Ti2Ni/Ti_2AlNb.随着保温时间的延长,接头中Nb_3Al和Ti_2Ni相消失,τ_3相不断减少,B2相不断增多.当连接温度为1 180℃,保温时间为20 min时,接头的室温抗剪强度最大,达到428 MPa,高温(650℃)抗剪强度达到407 MPa.接头的断裂主要发生在冷却凝固区的τ_3相上.

凝固模式对定向凝固TiAl-Nb合金组织和力学性能影响

目的研究凝固模式对Ti Al-Nb合金定向凝固组织和力学性能的影响。方法利用Bridgman定向凝固方法制备了单一β、亚包晶、过包晶以及单一α相4种凝固模式的Ti Al-Nb合金,对显微组织进行观察,并进行室、高温拉伸性能测试及断口形貌分析。结果单一β凝固模式柱状晶明显倾斜,其他凝固模式合金的柱状晶挺直且宽度较均匀,除单一α凝固合金中片层方向近似与定向凝固方向平行外,其他模式凝固合金中大部分片层方向与定向凝固方向呈近45°夹角;拉伸性能结果显示,亚包晶合金室温和高温抗拉强度最高,分别为429和483 MPa,单一α相合金室温和高温抗拉强度最小,分别为281和204 MPa。结论亚包晶合金其室温和高温拉伸性能均高于其他凝固模式的合金性能,但定向凝固试样制备过程中产生Y_2O_3颗粒夹杂,导致拉伸试验过程容易形成应力集中,致使定向凝固Ti Al-Nb合金较早发生断裂。

高功率脉冲磁控溅射沉积(AlCrNbSiTiV)N薄膜提升刀具的切削性能

通过高功率脉冲反应磁控溅(HIPIMS)在车刀表面溅镀(AlCrNbSiTiV)N高熵合金氮化物薄膜。研究了溅镀功率(120、150、180、210和240W)对薄膜的形貌、厚度、沉积速率、硬度、弹性恢复率等性质的影响。以50CrMo4铬钼合金钢作为被切削材料,在干式切削条件下考察了切削后工件的表面粗糙度和车刀的腹部磨耗。结果表明,增大溅镀功率可以提高薄膜的硬度和耐磨性,被切削工件的表面质量得到明显的改善,刀具磨损量大大减小。

退火对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜性能的影响

研究了退火温度对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜组织与性能的影响。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了薄膜的形貌、元素含量、物相成分和显微硬度。通过干式切削304不锈钢,考察了镀膜TNMG160404R刀具的刀腹磨损和切削工件的表面粗糙度,比较了退火前后镀膜刀具的切削性能。结果表明:磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜的主要是面心立方晶相结构,具有良好的高温稳定性。退火温度为600℃时,薄膜显微硬度高,刀具磨损小,切削工件的表面粗糙度低。

基板偏压对溅镀AlCrNbSiTiV高熵合金氮化物薄膜性能的影响

用真空电弧熔炼法制备了AlCrNbSiTiV高熵合金,并将其作为靶材,利用直流反应式磁控溅镀法在T1200A金属陶瓷刀具或硅晶片上沉积了高熵合金氮化物薄膜。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了基板偏压对薄膜形貌、元素含量、物相成分和性能的影响。所得氮化物薄膜均匀、致密,所有元素的原子分数与靶材相当。由于再溅射,沉积速率随着基板偏压增大而减小。薄膜的弹性恢复和显微硬度在基板偏压为0^-100 V时随着偏压增大而提高,进一步增大偏压反而减小。相比未溅镀薄膜的刀具,用溅镀了AlCrNbSiTiV氮化物薄膜的刀具干切削S45C中碳钢圆柱工件,工件表面的粗糙度和刀具的侧面磨损显著降低。-100 V偏压溅镀的刀具的切削性能最佳。