高铌γ-TiAl合金表面微弧氧化陶瓷涂层的耐蚀性及高温氧化行为

利用微弧氧化技术(MAO)在硅酸钠和氢氧化钾溶液中对高铌γ-TiAl合金表面原位生长陶瓷涂层以提高γ-TiAl合金的抗高温氧化性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学工作站和箱式电阻炉高温氧化测试分析涂层的表面及截面形貌、相组成、元素化学结合状态、耐蚀性和高温氧化行为。XRD和XPS结果表明,陶瓷涂层主要由Al2TiO5、SiO2和Nb2O5组成。涂层与基体界面结合良好,厚度约2.15μm。高铌γ-TiAl合金经微弧氧化处理后,在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流降低近1个数量级。微弧氧化处理试样在800~900℃中的氧化增重仅为基体的8.9%~37.5%。微弧氧化陶瓷涂层将基体的氧化激活能从247.79 kJ/mol增加到涂层试样的574.41 kJ/mol。

结构用铌钒低合金高强度热轧型钢标准浅析

本文针对结构用铌钒低合金高强度热轧型钢的技术条件和尺寸标准进行了全面解析。文章首先介绍了钢结构建筑在国内的发展现状以及面临的挑战,进而阐述了《结构用铌钒低合金高强度热轧型钢》标准的制定背景和重要性。在技术条件解析部分,本文详细分析了该型钢的化学成分、力学性能指标、尺寸规格及其允许偏差,并对不同钢级和质量等级的要求进行了明确。此外,本文还重点探讨了铌、钒、钛等微合金化元素在提高型钢性能方面的作用,以及这些元素在焊接热影响区性能提升中的重要性。

自蔓延燃烧合成高氮氮化钒铌铁合金的工艺

自蔓延燃烧合成技术是依靠反应自身放热来合成材料的新技术,不需外加热源,设备简单,工序简洁。承德锦科科技股份有限公司利用此技术成功开发了氮化钒铁、氮化钒硅铁、氮化铌铁等专利产品。本文在常规自蔓延燃烧合成技术基础上,通过优化原料配比、原料粒度级配、氮气压力和稀释剂配加量等关键技术,成功开发出了高氮氮化钒铌铁新型合金FeV_(30)Nb_(4)N_(14)。该合金N/(V+Nb)比值达到0.4以上,微合金化过程能充分发挥钒的析出强化和铌的细晶强化作用。使用该合金制备的微合金化钢筋HRB600E的抗拉强度800~855MPa、延伸率16%~18%、正反弯性能均合格,力学性能符合抗震要求;晶粒度等级达到10.5级以上;V平均含量为0.105%,比常规钒氮合金+铌铁复合微合金化工艺的0.140%降低了0.035个百分点,节约钒消耗25%,吨钢成本降低50.5元,为钢企创造了显著的经济效益。

(α2+γ)双态细晶高铌TiAl合金的热变形行为及其机制

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对(α2+γ)双态细晶高铌TiAl合金进行热压缩实验,研究了其热变形行为和变形机制.结果表明:不同变形条件下的应力-应变曲线均呈现“加工硬化-动态软化”的特征,并且峰值应力随着变形温度的升高和应变速率的降低逐渐减小.采用幂率方程对不同工艺参数下的应力指数n和表观激活能Q进行了计算,结合显微组织表征分析了该合金的变形机制.在低温高应变速率下合金的变形由位错蠕变机制主导,在高温低应变速率下合金的变形受位错蠕变和晶界滑动机制共同控制.

微量C,B对高铌TiAl合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等设备,以及拉伸和蠕变试验系统研究微量间隙元素C,B对高铌TiAl合金显微组织与力学性能的影响。微量B元素对高铌TiAl合金没有明显的强化作用,但是微量B元素在合金中以条状或点状的TiB_2存在,TiB_2细化了高铌TiAl合金原始片层团晶粒,对改善高铌TiAl合金片层组织的室温塑性有利。加微量C元素的高铌TiAl合金在长时间的蠕变过程中,大量Ti_3AlC沉淀相的析出提高了高铌TiAl合金全片层组织蠕变抗力。

一种高铌TiAl合金的蠕变性能

系统研究了 Ti4 6 Al8.5 Nb0 .1C0 .2 B合金简称 0 .1C0 .2 B合金在 76 0℃～ 815℃ ,14 0 MPa～ 4 0 0 MPa的蠕变条件下的蠕变性能和蠕变机制。研究表明 ,在同等蠕变条件下同其它钛铝合金相比 ,0 .1C0 .2 B合金最小蠕变速率降低 2倍～ 10倍 ,蠕变应力提高 5 0 MPa～ 15 0 MPa。

铌对高强度低合金钢的组织和强化机制的影响

研究了铌的质量分数分别为0.021%、0.081%和0.17%的高强低合金钢热轧态的组织和力学性能,并通过计算分析了3种钢的强化机制。研究结果表明,铌含量的提高抑制了珠光体的形成,促进了针状铁素体的形成,细小的碳氮化铌析出相增多;随铌含量的增加,细晶强化作用差别不大,沉淀强化效果明显增大。

高铌钛铝基合金板材的高温包套轧制

采用高温包套轧制方法在普通轧钢轧机上首次成功的轧制出厚度为2.6 mm的高铌钛铝基合金板材。合金在轧制中的总变形量达到70%。板材表面质量良好,显微组织观察表明合金在轧制中发生了再结晶,但是变形后的组织并没有由于再结晶而明显细化。这主要是由于合金在轧制回炉保温和轧后随炉冷却过程中,长时间停留在高温区间,导致了合金晶粒的长大。

锻造高铌双态TiAl合金的冷轧工艺及组织力学性能研究

采用道次小压下量的工艺对高铌双态TiAl锻造合金进行精确控制的冷轧实验。结果表明:冷轧后整个试样变形均匀,总变形量在没有中间退火的情况下最大可超过20%。合金变形后的组织仍然为双态组织,γ组织沿轧制方向拉伸变长,片层组织也由原来的无序分布变为与轧向呈一定角度分布。退火实验表明,不同的变形量、退火温度和退火时间对冷轧高铌钛铝合金的力学性能和显微组织均有明显的影响,因而不同的压下量,其中间退火工艺是不同的。

高铌钛铝合金的制备工艺

研究了高铌TiAl金属间化合物的材料制备工艺。结果表明,感应凝壳熔炼时的合金收得率远远小于自耗熔炼时的合金收得率,因此在熔炼过程中损失主要来自于感应熔炼过程,而感应熔炼过程中合金的损失主要来自于凝壳大小及合金熔液挥发的多少;高铌TiAl合金的成分波动主要是由于凝壳大小波动造成的,感应熔炼完成后合金的Al含量取决于凝壳和合金溶液挥发对合金Al含量的共同影响效果;高铌TiAl合金在熔炼过程中,Nb的含量是在逐渐增加的。经过1200℃,24小时均匀化退火可以消除原始铸态组织的枝晶偏析。

大尺寸高铌钛铝合金铸锭的组织

通过金相、扫描电镜、投射电镜、X-射线和能谱等方法对真空自耗+真空自耗凝壳复合熔炼工艺制备的Ti-45%Al-(8～9)%Nb-(W,B,Y)(原子分数)合金大尺寸铸锭的组织进行了分析。结果表明,铸锭组织是由表面细小均匀和大部分存在微观偏析的γ/α2片层团和少量分布于片层团间的γ和β(B2)晶粒组成的近层片组织(NL)。大部分组织含有明显的γ聚集区,片层团的尺寸为75μm,平均片层厚度为700nm。β以不规则形状存在于片层团间或以片状和块状存在于片层团内。另外有大量长达60μm的棒状和针状硼化物。

铌对单晶γ-TiAl合金裂纹扩展影响的分子动力学模拟

为了研究微观尺度下铌元素对单晶γ-TiAl裂纹扩展过程的影响,运用分子动力学方法,建立γ-TiAl合金的晶体结构模型,模拟边缘裂纹扩展的过程,得到了裂纹扩展的轨迹图和能量演变图,分析了铌元素对γ-TiAl能量和应力-应变关系的影响,进而揭示了铌元素对裂纹扩展的影响。研究结果表明:加入铌元素后,在相同的应变率条件下,试件的断裂时间延长,能量变化曲线有两个波峰并且出现明显的上下波动的现象;随着应变增加,应力先增大后逐渐减小;裂纹扩展缓慢,形成的断面不平滑,而且裂纹扩展的形态也发生变化。

合金元素Y对高铌TiAl高温合金长期抗氧化性的影响

研究不同含Y量对高铌TiA l合金在900℃恒温条件下,1000h的抗氧化性的影响。结果发现,从长期看,氧化速率、氧化膜结构以及氧化膜抗剥落能力均与Y含量有关。在900℃等温氧化条件下,0.4 at%Y含量能有效提高高铌TiA l合金的抗氧化性,而高Y含量对与抗氧化性的负面影响在氧化初始阶段已经十分明显。通过对氧化后样品SEM和EDS分析发现,适量Y元素的加入可以细化氧化物颗粒,促使合金表面形成连续A l2O3保护膜,提高氧化膜与合金基体的粘附性,从而提高高铌TiA l合金的高温长期抗氧化性。

高铌TiAl高温合金的研究现状与展望

高铌TiAl高温合金是一种具有发展前途的新一代高温结构材料,合金化元素铌的添加能够显著提高γ-TiAl合金的工程应用。文章首先综述了高铌TiAl合金的性能特点和应用前景,并简单介绍了该合金的最新基础研究情况,随后介绍了制备高铌TiAl合金的基本工艺。最后论述了国内外高铌TiAl高温合金的发展历史和趋势。

高铌TiAl/Ti600合金电子束焊接头组织与性能

对高铌TiAl/Ti600合金进行了电子束焊接试验以便对高温钛合金与高铌TiAl合金高质焊接提供理论及试验依据,采用金相显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪等设备对焊接试样进行了分析.结果表明,高铌TiAl/Ti600接头极易产生裂纹缺陷.接头焊缝主要形成细针状α2-Ti3Al相及α-Ti相,而高铌TiAl侧热影响区呈现板条状及等轴组织形貌,Ti600侧热影响区为针状α'相.接头焊缝区硬度最大,达到586 HV,Ti600侧向高铌TiAl侧过渡过程中硬度逐渐增大,由焊缝到两侧热影响区硬度过渡梯度较大.高铌TiAl/Ti600电子束焊接头室温抗拉强度可达516 MPa,且接头断裂于偏高铌TiAl侧焊缝区,断裂性质为典型的脆性解理断裂,呈现穿晶断裂特征.

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。

热锻开坯对高铌TiAl合金微观组织的影响

采用热等静压技术处理了高铌TiAl合金铸锭,对直径为115mm的高铌TiAl合金铸锭在1150～1300℃进行了热锻开坯。结果表明:热等静压处理后的高铌TiAl合金由大量粗大的α2/γ片层晶粒和少量的γ等轴晶、B2相等组成,晶粒度约为80～150μm;通过变形量为75%的2次锻造成形后锻饼表面和内部质量较为完好,没有出现裂纹和太多的氧化现象;铸态粗大片层组织在变形后基本破碎,晶粒得到明显细化。

Y微合金化高铌TiAl基合金微观组织研究

采用真空非自耗电弧炉制备了名义成分为Ti-45Al-8Nb-xY(x=0,0.1,0.3,原子分数/%,下同)的合金,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱分析仪(EDS)观察了Y的添加与均匀化热处理制度对合金组织的影响。结果表明:稀土Y可以细化(α2+γ)层片团,较多的Y加入量(0.3%)细化效果显著;Y在合金中可形成分布在层片团晶内和晶界的粒状及棒状Y2O3和YAl2相;Y提高了Ti-45Al-8Nb合金的Tα转变温度,使同一均匀化热处理工艺下三种高铌TiAl基合金的组织差别较大。

裂纹位置对含铌γ-TiAl合金裂纹扩展影响的分子动力学模拟

为了研究微观尺度下裂纹相对位置对3%铌含量的单晶γ-TiAl合金裂纹扩展过程的影响,运用分子动力学方法,建立γ-TiAl合金的晶体结构模型,模拟边界裂纹和中心裂纹扩展的过程,得到了裂纹扩展的轨迹图和能量演变图,分析了裂纹位置对3%铌含量的单晶γ-TiAl合金能量和应力-应变关系的影响,进而揭示了裂纹位置对裂纹扩展的影响。研究结果表明:中心裂纹的γ-TiAl合金在其拉伸初始阶段,受力并不集中,随后由于原子键的断裂形成了孔洞,孔洞部位抑制裂纹的扩展,因此裂纹要继续扩展需要克服更大的阻力。裂纹在中心位置和边界位置对γ-TiAl合金产生的力学影响不同,边界裂纹对材料产生断裂的危害性更大。

高能球磨与无压烧结制备高铌TiAl合金

以大粒度Ti-45A l-8.5Nb-0.2B-0.2W-0.1Y预合金粉末为原料,研究了高能球磨与无压烧结制备高铌TiA l合金工艺。结果表明高能球磨可显著改善合金粉末的压制性能,并对粉末的烧结致密化有促进作用;高能球磨60m in的预合金粉末经过1500℃,2h无压烧结后,可获得高致密度、具有细小全层片组织的高铌TiA l合金,其抗压强度为3150MPa,相对压缩率为25.2%,显示出较好的室温压缩性能。