Ti-48Al-2Cr-2Nb钝化膜的电化学性能及形成机理

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的耐腐蚀性和形成机理对提高电解加工过程中的抗杂散腐蚀具有重要意义。通过极化曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,采用X射线光电子能谱确定了钝化膜的成分与结构,并运用电化学阻抗谱和Mott-Schottky理论分析了钝化膜的电化学性能。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在NaNO_(3)电解液中钝化电位区间为0.079~1.896V,钝化膜主要成分为Al_(2)O_(3)、TiO_(2)及少量的Nb_(2)O_(5),呈双层多孔结构,具有良好的耐腐蚀性。钝化膜具有n型半导体特性,载流子密度随钝化电位的增加而降低。最后,构建了钝化膜形成示意图,揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的形成机理与成相膜理论相符,以半球体模型延展并形成独立的相。

Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金组织及性能的影响

本文研究了不同Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金的强化机理,采用金相实验、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对显微组织进行观察,并通过EBSD分析了Sm含量对合金显微组织的影响。本文主要是对不同Sm含量的Mg-6Al-2Sr铸态合金进行挤压实验。结果表明:随着Sm含量的增加,生成的Al_(2)Sm相在挤压的作用下破碎,并且沿挤压方向在晶界处均匀弥散,阻碍晶粒长大;继续不断增加Sm,使得在晶界处Al_(2)Sm相增多聚集,反而对合金力学性能产生不利影响;当Sm含量为1.5 wt%时,合金的平均晶粒尺寸最细小,其抗拉强度、屈服强度和伸长率达到297.9 MPa、257.8 MPa和21.3%,硬度达到HV78.9,较Sm含量为0 wt%的合金,抗拉强度提升了15.6%,屈服强度提升了34.6%,伸长率提升了34.8%。

超声处理对Al-2Sn合金凝固组织及除气效果的影响

研究了超声处理对Al-2Sn合金凝固组织及除气的影响,除气效果用密度法来表征。结果表明,超声处理对铸锭凝固组织的细化和除气有极佳的效果。使用2000 W超声功率处理30 s的晶粒细化效果最好,铸锭断面组织主要为等轴晶;使用2000 W超声处理60 s具有最佳的除气效果,此时铸锭的密度和除气率最高,分别为2.7224 g/cm^(3)和67%。最后对高强超声的细化和除气机理也进行了分析。

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在流动电解液中的钝化行为及非线性动力学分析

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的稳定性和形成过程以提高电解加工中的抗杂散腐蚀。通过循环伏安曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,通过相空间重构、递归图及其定量分析确定系统的波动程度和稳定性,并运用形核曲线和功率谱密度分析钝化膜的形成过程。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在20% NaNO_(3)溶液中的钝化区间为0~1.8 V,进而依次选取0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 V这5个电位的钝化区间,分析动态流场下形核曲线,发现钝化膜的成膜过程主要是扩散的方式控制瞬间形核以及三维生长方式进行,然后通过功率谱密度发现钝化膜的生长过程受到粒子的分形布朗扩散影响。通过分析钝化过程的非线性动力学行为,发现相空间重构的吸引子整体波动程度较小的电位有1.2V和1.4V,且通过递归定量分析,发现1.2V电位下系统具有很强的周期性。

电磁悬浮下不同凝固方式对Ti-48Al-2Cr合金显微组织的影响

钛铝基合金凝固组织是控制其性能的关键因素,电磁悬浮技术作为一种非接触式熔炼技术,能够显著改善合金凝固组织的形貌,从而改善其性能。采用电磁悬浮技术和不同的凝固条件对Ti-48Al-2Cr(at%)合金进行了处理,并研究了其显微组织形态结构特征。结果表明:电磁悬浮后合金的凝固组织明显区别于原始合金的凝固组织;有容器凝固的显微组织呈现放射状细密结构,出现了粗大的枝状晶体形貌,无容器凝固的显微组织呈现出典型的片层结构,显著改善了凝固组织;电磁悬浮下无容器凝固方式的Ti-48Al-2Cr合金显微组织是不同方向分布的α_(2)+γ片层状组织,片层组织晶粒尺寸随着He气流量上升而减小,晶粒显著细化,当电磁悬浮气氛He气流量从3.0 L/min增加至5.0 L/min时,合金的晶粒尺寸从282.5μm减小至206.6μm,晶粒尺寸细化了26.9%。

热处理工艺对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织性能的影响

对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金热处理后的组织演变和力学性能进行研究。结果表明:随着热处理温度的提高,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的细小双态组织和等轴γ条带组织逐渐发生粗化,并且向层片组织转变。当热处理工艺为1290℃/4 h、1315℃/1.5 h和1335℃/0.5 h时,合金的主要组织分别为双态组织、近层片组织和全层片组织。其中,等轴γ条带的平均宽度由沉积态的28.5μm分别增大至115.5、291.4、332.5μm。组织粗化使得纵向试样的平均抗拉强度由沉积态的698 MPa分别下降至541、461、390 MPa,延伸率无明显变化。此外,所有热处理工艺下横向试样的力学性能均优于纵向试样,这是由于粗化的等轴γ条带与基体中双态组织的界面结合强度较弱。随着热处理温度的升高,横向试样与纵向试样抗拉强度的差值逐渐增大,在1335℃/0.5 h时达到最大值102 MPa。

磁场对双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电解加工表面微观形貌的影响

为揭示电解加工表面成形规律,建立电-磁-热-流多场耦合微观材料模型,从电流密度分布、粗糙度、微观形貌等几个方面,动态跟踪阳极微观表面成形过程,揭示Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在不同磁场条件下,电解加工微观表面的动态演变规律及影响机制,并通过实验验证仿真结果。仿真结果表明:电解加工微观表面成形是一个表面膜生成与溶解的复杂竞争过程,在加工过程中,微观表面反复经历粗化与抛光阶段。无磁场作用时,表面粗糙度为0.121μm,多重分形谱的谱面积为0.0030;有磁场作用时,表面粗糙度为0.118μm,谱面积为0.0023。实验结果证实:无磁场时,表面粗糙度为1.16μm,多重分形谱的谱宽为0.87,谱面积为1.468;有磁场时,表面粗糙度为0.93μm,谱宽为0.84,谱面积为1.388。仿真结果与实验结果吻合,磁场降低了加工表面粗糙度,使表面微观形貌变简单、均匀,同时提高了加工稳定性。

Al-2Sc合金中初生Al_(3)Sc粒子的三维形貌研究

高强高韧含Sc铝合金是新一代重要结构材料,其优异的性能与Al_(3)Sc粒子密切相关。初生Al_(3)Sc粒子具有多种形貌,但对其形貌变化机理尚不清楚。以Al-2Sc为试验合金,进行高温重熔,采用直接水冷、铁模冷却和空冷三种方式获得不同冷却速率凝固的Al-2Sc合金样品。利用扫描电镜观察深腐蚀后的样品中的初生Al_(3)Sc粒子三维形貌。结果显示,随着冷却速度的降低,初生Al_(3)Sc粒子由八角花瓣形向凹面立方体形、带孔立方体形转变,最终形成完整立方体。结合Al_(3)Sc晶体生长的各向异性对初生Al_(3)Sc粒子形貌演变过程进行了分析,并绘制了形貌演变示意图。

Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，加入少量的Sb（0．25％～0．75％）能有效细化汉字状Mg2Si相颗粒和α（Mg）基体组织，并在合金中形成Mg1Sb2相，提高合金的力学性能：当Sb含量为0．25％时，Mg2Si颗粒显著细化；当Sb含量为0．75％时，α（Mg）基体组织的细化效果最佳，形成了细小、均匀的α（Mg）等轴晶组织，此时合金的抗拉强度和屈服强度达到最大值；当Sb含量大于0．75％时，Mg2Si相颗粒向晶界大量偏聚并粗化，导致材料力学性能迅速下降。

粉末粒度偏析对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金拉伸性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备洁净的Ti-5Al-2.5Sn ELI预合金粉末,用热等静压包套技术制备全致密的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金。采用常规工艺填充5种不同粒度分布的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末样品并进行热等静压处理,得到全致密的粉末合金;并采用长时间振实工艺填充一组粉末冶金样品。结果表明:以常规工艺填充的粉末样品制得的5组粉末合金压坯的气体含量处于同一水平,晶粒尺寸最大差异在10μm左右,合金的室温和低温拉伸性能无明显差异。长时间振实工艺填充粉末会引起大颗粒粉末聚集于包套上部、细小颗粒粉末则向下沉降的粒度偏析现象,该现象对粉末合金的室温性能无明显影响,但造成包套端部合金样品的低温塑性显著下降,下降幅度达50%。

Ti-40Al-2B合金微观组织和初生TiB_2生长特征

用原位自生法制备了 Ti- 40 Al- 2 B(wt% )复合材料 ,并用 XRD、SEM对复合材料的相组成和微观组织 ,特别是 Ti B2 的形貌进行了研究。结果表明 :该合金由 Ti Al和 Ti B2 两相组成。其中 Ti B2 颗粒以初生的块状和共晶的片状或细棒状形式共存。初生 Ti B2 呈六面棱柱体 ,端面有清晰的生长台阶 ,其显露晶面分别为 (0 0 0 1)和 { 10 1- 0 }。结合晶体生长理论分析认为 :Ti B2 的生长单元为一个硼原子和六个钛原子组成的三棱柱 ,硼原子位于三棱柱的中心 ,生长方式以台阶式生长为主。其中 { 112- 1}面生长速率最快 ,{ 10 1- 0 }面生长速率最慢 ,导致 Ti B2 形成以 { 10 1- 0

Mg-4Al-2Si合金固溶处理过程中Mg_2Si相颗粒的球状化

实验研究了Mg-4Al-2Si合金固溶处理过程中汉字状Mg2Si相颗粒的球化现象及其工艺参数对球化的影响。结果发现:Si沿Mg/Mg2Si界面扩散,使粗大的汉字状Mg2Si颗粒发生部分溶断,并依靠自发球化的趋势通过向未溶的粒状Mg2Si扩散聚集完成球化;最佳球化工艺为420℃保温16h。

往复挤压Mg-4Al-2Si镁合金的组织细化与力学性能

研究往复挤压变形对Mg-4Al-2Si合金组织和性能的影响性能,探讨基体组织和Mg2Si颗粒相的细化效果与细化机制,分析Mg2Si颗粒对再结晶的影响规律。结果表明:挤压过程中发生受位错攀移控制的动态再结晶,通过晶界迁移、亚晶合并与转动机制形成细小的α(Mg)再结晶等轴晶;随着往复挤压道次的增加,动态再结晶速度加快,晶粒尺寸迅速减小;α(Mg)与Mg2Si的晶粒尺寸在铸态下分别为45和60μm,往复挤压6道次后,晶粒尺寸减小到3和1μm,形成了细小、均匀的α(Mg)等轴晶组织,Mg2Si颗粒呈细小、弥散分布;合金的力学性能随往复挤压道次的增加而显著提高。

固溶处理对Ti-3.0Al-2.3Cr-1.3Fe钛合金组织与力学性能的影响

利用XRD、OM、SEM和TEM等技术研究固溶温度和冷却速度对Ti-3.0Al-2.3Cr-1.3Fe钛合金的显微组织及力学性能的影响。结果表明:该合金经过960℃固溶处理,水淬(WQ)后的组织主要由α′马氏体和β相组成,空冷(AC)后的组织主要由α相和残留β基体组成,炉冷(FC)后的组织为网篮组织,主要由大量集束α相及少量β相组成。空冷时随着热处理温度的升高,初生α相逐渐转变为β相;之后随着温度的升高,β晶粒长大。该合金的强度随着冷却速度的增加而增加,WQ后的强度最大,抗拉强度和屈服强度分别达到1 270和1 160 Mpa;AC后,断面收缩率最高为40%左右,而伸长率随冷却速度增加而降低。通过观察拉伸断口的SEM形貌发现,该合金在FC和AC后所表现出的断裂方式以韧性为主,WQ后的断裂以脆性断裂为主。

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的高温拉伸性能

利用往复挤压制备细晶Mg-4Al-2Si合金,采用OM、XRD和SEM分析合金组织,在150℃和1.33×10-3s-1初始应变速率下测试合金的拉伸性能。结果表明:铸态组织由α-Mg、β-Mg17Al12、共晶型汉字状Mg2Si和少量初生块状Mg2Si组成。经过8道次往复挤压后,α-Mg和Mg2Si颗粒的尺寸分别为2.1和1.3μm,高温抗拉强度、屈服强度、伸长率和拉伸强度保持率分别为250MPa、197MPa、62%和88%。优良的高温性能归因于细小的基体组织和稳定的Mg2Si颗粒对晶界的有效钉扎作用。

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-2Si(AS42)镁合金,研究了铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS42合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;β-Mg17Al12相呈网状和棒状分布于晶界上,粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布,多边形块状Mg2Si相随机分布于基体组织中。铸态合金的硬度为64.5 HV,室温抗拉强度为113.5 MPa,屈服强度为86 MPa,伸长率为4.1%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。

β热处理工艺对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金片层组织演变的影响

利用可控冷却速度热处理装置对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金进行了β热处理实验,并研究了该合金原始β晶粒尺寸和冷却速度对片层组织的影响。结果表明,原始β晶界是α片层的主要形核地点,原始β晶粒内可形成多个α集束团,同一α集束内α片层几乎成同一取向;随原始β晶粒尺寸降低,集束尺寸降低,而原始β晶粒尺寸对α片层厚度影响不大;随冷却速度增加,α片层厚度先快速降低,后缓慢降低,而集束尺寸则呈线性降低;α片层厚度与冷却速度呈反比关系:λ=3.94+9.24/v。

Ti-4Al-2V合金高周疲劳性能研究

评价了钛合金Ti-4Al-2V棒材的室温高周疲劳性能。采用旋转弯曲的加载方式完成了Ti-4Al-2V棒材在室温空气中的成组常规疲劳试验和升降法试验，对试验数据进行了分析，绘制了S-V曲线和P-S-N曲线，对疲劳断口进行了扫描电子显微镜（SEM）分析。结果表明，钛合金Ti-4Al-2V棒材的疲劳极限α1（10）^7与经验公式计算值吻合，Ti-4Al-2V棒材具有较好的抗高周疲劳的性能，疲劳断口呈现裂纹萌生、扩展和断裂的特征。

Ti-2Al-2.5Zr合金管、板材织构研究

利用 X射线衍射极图测量技术 ,研究了 Ti- 2 Al- 2 .5 Zr合金轧制、拉拔管材的退火织构 ,并与轧制板材的织构进行了对比分析。结果表明 :轧制管材环向主织构由棱锥织构 { 10 1- 5 }和基面织构 (0 0 0 1)等组成 ;而轴向主织构则包括棱柱织构 { 10 1- 0 }和 { 112-0 }等棱锥织构 ;拉拔管材退火织构类型与轧制管材相似 ,但其主织构成分及强度与轧制管材相比则发生较大变化 ;

锰对铸造Zn-38Al-2.2Cu合金组织和热疲劳性能的影响

在Zn-38Al-2.2Cu合金中加入不同量的锰后,研究锰对合金力学性能和显微组织的影响。结果表明,合金中添加0.6%的锰后,部分锰元素溶入基体α′相,使α′相产生固溶强化,导致合金的耐热性及热疲劳性能提高。剩余的锰在基体上析出弥散度和热稳定性都很高的富锰相,提高了合金的热强性,弥补了高温环境下合金晶界薄弱的缺点。富锰相大小适中、分布均匀,对裂纹的传播和扩展有抑制作用,而当富锰相粗大、呈连续状分布时,有利于裂纹的扩展。