La元素对高导热Al-5Ni合金微观组织和性能的影响

Al-5Ni合金具有较高的导热性能,是新一代高导热材料的主要研究方向之一,但力学性能偏低,热-力矛盾显著。利用金相显微镜、扫描电镜、万能试验机、激光导热仪、数字电导率仪等,研究了微量稀土元素La添加对高导热Al-5Ni合金微观组织、力学性能及导热率和导电率的影响。结果表明,当La元素的添加量为0.2%(质量分数)时,合金α-Al晶粒细化程度最高,共晶组织内部纤维状的Al3Ni相近乎全部转化为球状,极限抗拉强度和硬度由未变质时的122.24 MPa和45.94 HV提升到140.48 MPa和47.28 HV,分别提升了14.92%和2.92%;合金的导热率和导电率几乎没有下降,为213.23 W/(m·K)和31.84 MS/m。稀土变质La元素的变质处理有效缓解了Al-5Ni合金的热-力矛盾,显著提高合金的综合性能。

ZA35-0.5Ni合金中的富镍相及合金电化学特性研究

为了确定ZA35-0.5Ni合金中析出相及其电化学特性,采用组织观察、XRD分析、极化曲线测定对ZA35-0.5Ni合金的富镍相进行了研究。结果表明:ZA35-0.5Ni合金中的富镍相为Ni3Al,在3.5%NaCl溶液中,α-Al最耐蚀,Ni3Al次之,η-Zn最差。ZA35-0.5Ni合金在NaCl溶液中发生电化学腐蚀的原因是晶内α-Al相和Ni3Al相作为阴极,而η-Zn相作为阳极,组成微电池,η-Zn相阳极溶解。

Fe元素微量添加对Al-5Ni高导热合金性能及流变行为的影响

Al-Ni近/共晶合金兼具高强韧和高导热性能,Ni在Al中的共晶成分点较其他常见过渡族元素更高,其铸件在热管理材料领域具有可观的应用潜力。研究了微量添加Fe元素对Al-5wt%Ni合金的微观组织、导热系数、力学性能和流变行为的影响。结果表明,Al-5wt%Ni中添加0.1wt%Fe元素可实现α-Al晶粒的显著细化,(α-Al+Al3Ni)共晶组织球化且第二相分布更为均匀。当Fe元素添加量在0.1wt%时,Al-5wt%Ni合金导热系数和力学性能同步提升,导热系数由211.4 W/(m·K)提升到218.8 W/(m·K),抗拉强度由132.5 MPa提升到170.9 MPa。通过高温熔体库埃特粘度仪表征合金熔体流变行为,发现添加0.5wt%Fe元素在Al-5wt%Ni合金中会导致该液态熔体粘度上升,但645℃时其剪切稀薄特性更强。

Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni形状记忆合金管接头性能分析

对 Fe- 17Mn- 5 Si- 10 Cr- 5 Ni合金管接头的形状记忆效应和连接性能进行了系统地分析 ,结果表明 :1形状恢复率随着预变形量的增加而降低 ;最大可恢复应变出现在 4%～ 6 %之间 ;预变形量为 4.5 %～ 8%时管接头的紧固力较大 ,耐压密封性较好。 2热—机械训练可显著提高管接头的形状记忆效应、连接的紧固力和耐压密封性。 3管接头的形状记忆效应随着其壁厚的增大而降低 ;管接头壁厚有一个合理的取值范围 ,可使其连接的紧固力较大、耐压密封性较好。 4管接头连接长度越长 ,管接头的紧固力越小而耐压密封性越好。5管接头结构对管接头连接的耐压密封性影响很大 。

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)合金熔体与金属W的润湿行为

用座滴法研究了Zr55Al10Ni5Cu30合金液滴与W基片在连续升温和不同温度下保温20 min的润湿动力学.结果表明:随着温度的升高, Zr55Al10Ni5Cu30与W基片的接触角不断减小,润湿半径不断增大,润湿过程大约在6 min内完成.在连续升温过程中,润湿动力学分为孕育、准稳态和稳态三个阶段.在1173-1223 K温度范围内等温润湿动力学分为准稳态和稳态两个阶段. Zr55Al10Ni5Cu30合金液滴与W之间的润湿为反应性润湿,在界面处发生了W的溶解和扩散现象.在制备Zr55Al10Ni5Cu30/W非晶复合材料时,必须合理选择制备工艺,严格控制界面反应.

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_30块状非晶合金的高温压缩断裂

利用Gleeble 1500热模拟试验机研究了Zr55Al10Ni5Cu30块状非晶合金的高温压缩断裂.在室温情况下,在块状非晶合金断面的脉纹壁上出现了带有锯齿形边缘的裂口.在高温情况下,Zr55Al10Ni5Cu30块状非晶合金的宏观断面变得粗糙不平并出现了台阶.随着实验温度的不断上升,断面粘性流动特性变得更加明显,断面出现了大面积类似流动熔体凝固后的特征结构.塑性形变产生的最大剪切面的绝热温升或熔化是块状非晶合金局部粘性流动的原因.

粉末状态对激光立体成形Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5块体非晶合金晶化行为的影响

基于金属熔体结构的遗传性,激光熔池的快速熔凝导致粉末的晶化状态可能会对最终成形件的晶化产生重要影响,理清其影响规律对于制备大块非晶合金具有重要意义.本文选取等离子旋转电极法所制粉末和1000 K退火态粉末为沉积材料,采用激光立体成形技术沉积Zr55Cu30Al10Ni5块体非晶合金,考察了粉末中已有晶化相对熔池及热影响区晶化行为的影响.结果发现,原始粉末组织由非晶相及粗大的Al5Ni3Zr2相组成;当激光线能量较低时,相应熔覆层的熔池和热影响区皆含有Al5Ni3Zr2相;随着线能量的提高,熔池中Al5Ni3Zr2相消失,保持了非晶态,但热影响区晶化加重,并有大量Al5Ni3Zr2相析出;当采用退火态粉末时,即使线能量较小,相应熔覆层仍主要由非晶构成,几乎无Al5Ni3Zr2相析出.这是由于原始粉末在退火时其微观结构发生重排,与Al5Ni3Zr2相关的原子短程/中程有序结构减少,导致已沉积层非晶区的热稳定性提高,不利于Al5Ni3Zr2相析出.可见,提高线能量将会加剧非晶沉积体的晶化,而粉末中的Al5Ni3Zr2团簇相状态对Zr55Cu30Al10Ni5合金沉积层的晶化有重要影响.

再结晶退火过程中Ni5W合金基带的结构转变

研究了YBCO涂层导体用的立方织构Ni5W合金基带在1000℃下快速加热和快速冷却处理时的结构变化。X射线检测结果表明,热处理时间小于20min时,和立方织构百分数大小有关的I200/I111强度比随热处理时间的增加而快速增加。热处理时间从1min增加至20min,I200/I111强度比从10快速增加至103数量级。当热处理时间大于20min之后,I200/I111强度比随热处理时间的增加而明显降低。当热处理时间超过10min之后,伴随I200/I111强度比的增加,Ni5W合金的晶格常数变小。实际上,Ni5W合金基带中的立方织构形成非常迅速,在1000℃下,热处理10￣20min,样品中的立方织构百分数已接近100%。EBSD对样品进行立方织构百分数测量的结果和XRD分析结果非常一致,而且,EBSD的测量结果表明,对应立方织构百分数的增加,晶粒尺寸突然增加。本研究得到了较合适的加工和热处理制度,并用这样的制度制作出了具有锐利立方织构的Ni5W合金基带。

四近邻对势对Ni_(75)Al_5V_20合金沉淀机制影响的微观相场模拟

利用微观相场动力学模型,研究了4近邻对势对Ni75Al5V20合金沉淀机制的影响。结果表明,不改变4近邻对势,DO22相和L12相沉淀机制均为失稳分解与非经典形核混合型机制。随Ni-Al4近邻对势V4Ni-Al向负值方向绝对值增大,L12相沉淀机制转变为失稳分解。随Ni-V4近邻对势V4Ni-V增大,DO22相沉淀机制转变为失稳分解,L12相转变为非经典形核机制,L12相中的Al浓度平衡值增大。随Al-V4近邻对势V4Al-V向负值方向绝对值增大,对沉淀机制的影响趋势与V4Ni-V增大类似;随V4Al-V向正值方向增大,与V4Ni-V减小的影响类似。

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)合金熔体与不锈钢的润湿行为

用座滴法研究了Zr55Al10Ni5Cu30合金熔体与不锈钢基片在连续升温和不同温度下保温20min的润湿动力学,用扫描电镜观察了润湿冷凝样品的界面形貌,用能谱分析、X射线衍射等研究了界面反应,分析了Zr55 Al10Ni5Cu30与不锈钢基片之间的扩散和界面问题。结果表明:随着温度的升高,Zr55Al10Ni5Cu30与不锈钢基片之间的润湿角减小,润湿半径增大;1223,1273K时等温润湿动力学分3个阶段:孕育阶段、准稳态减小阶段和趋于平衡阶段,温度高于1323K时润湿只有趋于平衡阶段;Zr55Al10Ni5Cu30合金与不锈钢之间的润湿为反应控制型润湿,界面处有明显的扩散层和界面反应层;合金熔体一侧含熔体与不锈钢反应生成的Cr2Zr,界面处含反应生成的Al5Cr;在制备Zr55Al10Ni5Cu30/不锈钢非晶复合材料时必须合理选择制备工艺,严格'控制界面反应。

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块状非晶合金靠近玻璃转变点的等温纳米晶化

研究了Zr55Al10Ni5Cu30块状非晶合金靠近玻璃转变点等温晶化过程.结果表明:420℃退火5h,出现了尺寸为20 nm左右的晶相,同时,非晶基体也出现了尺寸为1-2 nm分布均匀的团簇状结构;退火10 h,析出的晶相尺寸为20-50nm,所占的体积分数为40％;退火20 h之后,非晶相完全转变为亚稳相,析出的晶相尺寸为50 nm左右,并没有出现明显的长大现象.退火得到的晶相为Cu10Zr7,Zr2Ni及一些未能标定的相,这些相在420℃具有相对的稳定性,没有向稳定相转变.退火后,残余非晶相的热稳定性降低.等温退火过程经历了从非晶相→团簇状结构→亚稳相的转变过程.

95W-5(Ni/Fe/Co)合金高温变形及影响因素

通过温度、应变速率对95W-5(Ni/Fe/Co)合金流变应力曲线的影响,分析了该合金的变形特点.结果表明:该合金在200℃～600℃温度范围内变形时,初始加工硬化十分显著.宏观上表现为合金的屈服强度较高.95W-5(Ni/Fe/Co)合金在700℃～1300℃的流变应力曲线有一明显的特点就是曲线的斜率变小,而且出现短暂稳定态的流动.这是由于粘结相发生动态回复的结果.此外该合金的高温塑性亦随应变速率的增大而增加.扫描电镜分析结果从微观上验证了该合金高温塑性变化的原因.

膨胀法分析Fe-17Mn-10Cr-5Si-4Ni形状记忆合金的恢复特性

利用FormasterFTM - 4型膨胀仪对Fe - 17Mn - 5Si - 10Cr - 5Ni合金的形状恢复特性进行了分析 ,测得了恢复应变随加热温度变化的连续曲线 .结果表明 ,合金在加热恢复前后 ,其热线性膨胀系数基本不变 ;合金发生ε→γ马氏体逆相变的起始温度As和预变形量无关 ,而终止温度Af 随预变形量的增加而升高 ;试样在恢复过程中 ,前期和后期恢复较慢 ,中期恢复较快 ;合金的形状恢复率随预变形量的增大而降低 ;但最大可恢复应变出现在预变形量为 5

退火温度对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金相变温度和摩擦磨损性能的影响

采用熔炼法浇注出Ti50Ni45Cu5合金铸锭，对其进行均匀化处理、固溶处理后，再进行变形量为25%的冷轧，最后分别在400，500，600，700 ℃下进行1 h的退火处理，研究了退火温度对合金相变温度、力学性能以及摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着退火温度的升高，合金的强度、硬度降低，塑性升高，相变温度降低；400 ℃退火后的合金具有优良的综合力学性能，其抗拉强度为996 MPa，伸长率为8.2%；合金在－50～150 ℃升温/降温过程中发生B2→B19′相变；退火态Ti50Ni45Cu5合金的磨损机制为剥层磨损，且随着退火温度的升高，合金的耐磨性能降低；由于应力诱导马氏体相变的作用，合金的耐磨性能较高，400 ℃退火后合金的摩擦因数为0.605 7，磨损质量为0.007 4 g。

Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)块状非晶合金的循环形变及疲劳特性

对称循环载荷作用下Zr55Al10Ni5Cu30块状非晶合金的循环疲劳特性的测试表明,完全非晶试样在常应力幅循环载荷作用下出现了轻微的循环软化现象.非晶基体中析出的细小淬态相使试样出现了更加明显的循环软化现象,而且细小淬态相在循环载荷作用下有从非晶基体向外突出的趋势,在淬态相与非晶基体的界面处还出现了微裂纹.但是带有粗大晶相块状非晶试样在循环形变过程中循环软化现象又变得不是很明显.

95W-5(Ni/Fe/Co)合金的低温显微组织和力学性能①

分析了95W 5(Ni/Fe/Co)合金的粉末冶金工艺特点及低温显微组织与力学性能,给出了力学性能与温度的关系曲线。通过对合金拉伸试样断口的扫描电镜分析,揭示了该合金低温力学性能与组织变化的微观本质。结果表明:95W 5(Ni/Fe/Co)合金室温下具有较高的强度及一定的塑性;该合金低温脆化的主要原因是由于屈服强度随温度的降低而增加,钨颗粒过早解理及粘结相变形极小引起的;95W 5(Ni/Fe/Co)合金的冷脆性转变温度在-50℃左右,此时脆性断裂以钨颗粒的自身解理为主。

Al对ZG45Cr28Ni48W5Si2合金组织与性能的影响

采用WS-4非自耗电弧熔炼炉熔炼制备了w(A)l为5%～10%ZG45Cr28Ni48W5Si2高温合金样品,用Mef3光学金相显微镜研究了其金相组织,用EPMA-1600电子探针分析了组织中各元素的分布,并研究了合金室温压缩性能和硬度。结果表明:未加入铝时,合金基体为FeCrNi固溶体γ相;当加入铝时,铝元素最初固溶于基体中,当铝含量为7.5%时,在基体中析出大量黑色金属间化合物(Ni,Fe)Al相,基体转变为FeCr固溶体α相,当铝含量增加到10.0%时,基体转变为FeCrNiAl相;随铝含量的增加,合金屈服强度、硬度均大幅提高。

Ni5W合金基带的热处理工艺

为了制备能够满足YBCO涂层导体所需的高强、低磁性基带,采用轧制辅助双轴织构技术(RABiTS)制备Ni-5at%W(Ni5W)合金基带,在不同温度及热处理制度下进行再结晶热处理。采用背散射电子衍射技术对基带织构情况进行研究,结果表明,Ni5W合金基带的初始再结晶温度为700℃,随退火温度升高,轧制织构不断向立方织构转变,在1200℃时立方织构百分含量接近100%。采用700℃预退火30 min后在进行1200℃退火1 h后,基带立方织构含量仍然很高,并且比一步退火法获得的立方织构更为锐利。

加工率对Ni5W合金基带立方织构的影响

以镍粉和钨粉为起始原料,采用粉末冶金的方法形成Ni5W预合金锭,采用真空电弧炉去除杂质,实现均匀化。结合热轧、冷轧和再结晶热处理等工艺制备了厚度为80μm的Ni5W合金基带。讨论了道次加工率、总加工率对Ni5W合金基带轧制织构演变的影响。结果表明,较小的道次加工率和较大的总加工率有利于基带再结晶热处理后立方织构百分含量的提高,道次加工率对立方织构质量的影响小于总加工率。以5%的道次加工率和98%的总加工率进行冷轧后,获得了具有较高含量的S型织构和Copper型织构的基带。

冷变形及退火对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金组织性能的影响

研究冷变形与退火对Ti50Ni45Cu5（原子数分数,%）合金组织及性能的影响。研究结果表明：冷变形使片状马氏体变细,合金强度增加,使合金的马氏体相变温度和逆马氏体相变温度降低,且冷变形越大,相变温度降低越多;马氏体转变开始温度Ms随着母相B2晶粒尺寸减小而降低,利用热力学推导得出了Ms与母相B2晶粒尺寸关系式。经35%冷变形400℃退火1 h后,合金具有优良的综合性能,其马氏体转变开始温度Ms为45.2℃,马氏体转变终了温度Mf为10.3℃,逆转变开始温度As为49.0℃,逆转变终了温度Af为80.0℃,抗拉强度为1 198.29MPa,伸长率为7.9%。冷变形＋400℃/1 h退火Ti50Ni45Cu5合金的马氏体片细小,马氏体孪晶亚结构增多,内耗峰增高。合金在变温过程中发生B2-B19′相变,在应变振幅为2×10-5,振动频率为0.5~4.0 Hz,变温速率为2 K/min时产生内耗峰,内耗峰位置与振动频率无关,峰高随着测量频率的增加而降低,为热诱导相变内耗机制。相变温度降低,内耗峰位降低。