Laves相Cr2Nb元素混合粉末的机械合金化

对Laves相Cr2Nb化学配比成分的元素混合粉末的机械合金化行为进行了研究.结果表明,在机械合金化过程中,Cr、Nb元素混合粉末首先变成复合粉末,复合粉末中的成分逐渐均匀并演变成过饱和固溶体.机械合金化40h后过饱和固溶体发生部分非晶化.粉末颗粒尺寸在机械合金化初期的5h内粗化,随后逐渐细化,50h后细至亚微米级.在50h的机械合金化过程中始终未发现Laves相Cr2Nb的合成.但15h的机械合金化粉末在900℃的较低温度下通过固相热反应合成出了Laves相Cr2Nb,而未球磨的原始粉末在此温度下未能合成.这说明机械合金化虽然没有直接合成出Laves相Cr2Nb,但产生了活化Laves相高温反应合成的效果,使合成反应温度显著降低.

Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金热变形工艺参数优化

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金在变形温度为1000~1200℃和应变速率为0.001~0.1 s^(-1)条件下的热变形行为,基于动态材料模型建立了合金的功率耗散图和加工图,分析了工艺参数对功率耗散效率和失稳参数的影响,并结合微观组织获得了最优工艺参数。结果表明,降低应变速率和提高变形温度,功率耗散效率和失稳参数总体均增大。根据加工图和微观组织确定出的Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金的流动失稳变形工艺参数范围大致为:1000~1100℃、0.004~0.1 s^(-1)和1100~1200℃、0.016~0.1 s^(-1),对应的失稳形式为裂纹形成。适宜的热变形工艺参数范围为:1000~1100℃、0.001~0.002 s^(-1)和1100~1200℃、0.001~0.01 s^(-1),其中最佳变形工艺参数分别为1050℃、0.001 s^(-1)和1175℃、0.001 s^(-1),对应的塑性变形机制主要为Nb固溶体的动态回复和Laves相NbCr_(2)的孪生。

低温退火温度对Laves相Cr_2Nb固相热反应合成的影响

研究了退火时间为3h时,退火温度对Cr-Nb机械合金化(MA)粉的Laves相Cr2Nb固相热反应合成的影响规律,获得了30hMA粉在退火时间为3h时能使Laves相Cr2Nb固相热反应合成充分进行的最低退火温度。优化出的Cr2Nb固相热反应合成低温退火温度,可为通过MA+热压(或烧结)工艺路线制备具有微/纳米晶结构的高强高韧Cr2Nb合金或Cr2Nb基复合材料提供理论指导。

低温退火时间对Laves相Cr_2Nb固相热反应合成的影响

研究了900℃退火时,退火时间对Cr-Nb机械合金化(MA)粉的Laves相Cr2Nb固相热反应合成的影响规律,获悉了15h MA粉在900℃低温退火时能使Cr2Nb固相热反应合成充分进行的最短时间。优化出的Cr2Nb固相热反应合成低温退火时间,为通过MA+热压(或烧结)工艺路线制备出具有微/纳米晶结构的高强高韧Cr2Nb合金或Cr2Nb基复合材料提供了可能性。

热压时间对Laves相Cr_2Nb合金组织与性能的影响

采用机械合金化+热压工艺路线制备化学配比成分的单相Laves相Cr2Nb合金。研究了Cr、Nb元素粉经20h球磨后在1300℃不同时间热压所获得的Laves相Cr2Nb合金的组织性能。结果表明,采用机械合金化+热压工艺可以制备出高致密度的组织细小均匀的Laves相Cr2Nb合金,随着热压时间的延长,合金的致密度、晶粒尺寸和维氏硬度逐渐增大而断裂韧度逐渐减小。1300℃×30min的热压试样的平均晶粒尺寸达到亚微米级,致密度达到98.7%,断裂韧度达到5.07MPa.m1/2,与熔铸法制备的Laves相Cr2Nb相比,室温断裂韧性提高,实现了细晶组织对Laves相Cr2Nb合金的增韧效果。

机械合金化对Laves相Cr_2Nb固相热反应合成的影响

研究了机械合金化(MA)对Laves相Cr2Nb固相热反应合成的影响效果。结果表明,MA对Laves相Cr2Nb的固相热反应合成产生了活化效果,它使反应合成温度显著降低。未经MA处理的原始Cr、Nb元素粉充分合成出Laves相Cr2Nb的固相反应温度在1200℃以上,而经MA处理的球磨粉的充分反应温度可降低到900℃。MA时间对反应合成进行的程度有较大影响。在900℃×3h的退火条件下,使Laves相Cr2Nb充分反应合成的MA时间应不低于15h。

Laves相Cr_2 Nb中棱锥面层错结构的像差矫正电子显微学分析

本文利用像差矫正透射电子显微镜,在具有C14结构的Laves相Cr2Nb中观察到两种新型的(1101)棱锥面层错结构,并对这些层错的精细构型进行了分析。结果表明:这两种棱锥面层错具有形状特异的结构单元,同时原有的Laves相中的原子配位数也发生改变,在其中一种层错内还形成了拓扑密堆相中不常见的13配位数。这两种新的堆垛方式丰富了对拓扑密堆相中缺陷结构的认识。

超细晶Laves相NbCr2颗粒增强Nb基复合材料的制备及其组织性能研究

采用机械合金化+热压工艺制备了Laves相NbCr2增强的Nb基复合材料。研究了Nb-22.5Cr配比成分的Nb,Cr元素粉经MA30h后在1250℃分别热压10min,20min和30min所获得的Nb/NbCr2复合材料的组织和性能。结果表明:三种热压时间均可制备出组织均匀,致密度高的Nb/NbCr2复合材料,体积分数约为30%的近等轴状的Laves相NbCr2颗粒弥散分布于Nb固溶体基体中。热压20min的试样具有最佳的组织和性能,其Laves相NbCr2的晶粒尺寸达到亚微米级,致密度达到99.2%,维氏硬度为9.41GPa,屈服强度为2950 MPa,抗压强度为3345 MPa,塑性应变达到了7.01%,充分实现了Laves相NbCr2颗粒强化和细晶强韧化的效果。

Laves相金属间化合物Cr_2 Nb的增韧方法

综述了Laves相Cr_2Nb金属间化合物的结构和变形机制及其韧化研究进展,重点评价了细晶增韧、软第二相增韧和合金化增韧这三种方法,指出了存在的问题及今后的研究方向。

Laves相Nb-Cr合金的真空烧结

研究了真空烧结参数及机械合金化对Laves相Nb-cr合金致密度的影响，结果表明球磨后粉末烧结试样的致密度增加率是未球磨粉末烧结试样的3—5倍；当烧结温度增加、烧结时间延长，Laves相NbCr2的合成更为充分，试样致密度增加。

MA和软第二相对Cr／Cr2Nb复合材料组织与性能的影响

采用机械合金化(MA)+热压工艺来制备以Cr固溶体为软第二相的Cr/Cr2Nb复合材料。研究了不同配比成分的Cr,Nb元素粉经20h球磨后,在1250℃,0.5h热压工艺下所获得的Cr/Cr2Nb复合材料的组织和性能。结果表明,随着偏离Laves相化学配比的Nb含量减小,合金的致密度、强度、塑性应变均增加,而维氏硬度减小,不同配比成分的合金均具有良好的室温断裂韧性。Laves相Cr2Nb含量高达78%的Cr-25Nb合金的组织均匀,Cr固溶体与Laves相间隔分布,晶粒尺寸达到微/纳米级,屈服强度和抗压强度分别高达1949MPa和2044MPa,塑性应变达到了7.26%。与熔铸工艺制备的Cr/Cr2Nb复合材料相比,合金的强度及塑性都有明显提高,充分实现了细晶和软第二相综合增韧的效果。

Zr(Cr，V)_2 Laves相长周期堆垛结构的高分辨电子显微术观察

应用高分辨电子显微术对退火态Zr(Cr,V)_2 Laves相的显微结构进行了观察．结果表明退火态Zr(Cr,V)_2 Laves相在低倍显微观察下呈现层片状组织,并存在长周期堆垛结构；高分辨电镜和快速Fourier变换分析证明,退火态Zr(Cr,V)_2长周期结构为C36(4H)结构,同时存在8H堆垛结构和少量其它过渡性多层堆垛结构．并就合金元素V对ZrCr_2 Laves相稳定性的影响进行了讨论．

合金元素Mo对Laves相强化Cr-10Ta合金组织与性能的影响

通过机械合金化+热压烧结工艺制备了Cr-10Ta和Cr-10Ta-20Mo合金,研究了添加20%Mo对Laves相Cr-Ta合金组织及室温力学性能的影响。结果表明,Cr、Ta和Mo元素粉经球磨25 h后在1350℃×1 h热压工艺下可获得组织细小均匀的高致密度Cr-10Ta和Cr-10Ta-20Mo合金。Cr-10Ta中生成的Laves相Cr_2Ta是室温下稳定的C15结构,而添加20%Mo会使合金中生成的Laves相Cr_2Ta发生相转变,形成亚稳态的C14型Laves相。所制备的Cr-10Ta-20Mo合金表现出良好的细晶和合金化强韧化效果,室温下的硬度为6.89 GPa,断裂韧性大于7.91 MPa·m1/2,屈服强度和抗压强度分别达2635、3364 MPa,压缩应变为6.7%。

机械合金化-热压制备Nb/NbCr_2复合材料的组织与性能

采用机械合金化与热压工艺制备以Nb固溶体为软第二相的Laves相Nb/NbCr2复合材料。研究不同成分的Nb、Cr元素粉经20 h球磨后在1 250℃,0.5 h热压工艺下所获得的Nb/NbCr2复合材料的组织和性能。结果表明:随着偏离Laves相化学配比的Nb含量的增大,材料的致密度、抗压强度、塑性应变均增加,而维氏硬度减小。Laves相含量为29%的Cr-77.5Nb合金的组织均匀,Nb固溶体与Laves相间隔分布,晶粒尺寸达到亚微米级,屈服强度为2 790 MPa,抗压强度为3 174 MPa,塑性应变达到5.44%,充分实现了细晶和软第二相综合增韧的效果。

像差校正电子显微镜研究Cr2 Nb中的棱柱面层错结构

解析具有复杂结构的材料内部缺陷特征是理解材料变形机理的前提。本文针对高温变形后的Laves相Cr2Nb,利用像差校正电子显微镜的高分辨成像技术分析Cr2Nb(1100)棱柱面内的层错结构,在原子尺度上明确其精细构型,并辅以高角环形暗场成像技术确定每个原子的元素种类。结果表明这种层错结构特异,而且其中Cr原子的配位多面体不同于Laves相中的配位体构型,形成了畸变的CN12配位体和不常见的CN13配位体。新层错结构的发现丰富了我们对复杂结构内缺陷类型的认知。

9Cr13Mo3Co3Nb2V马氏体不锈钢微观组织研究

对不同热处理状态下的微观组织结构进行了研究。采用物理化学相分析技术研究了9Cr13Mo3Co3Nb2V退火、淬火以及最终热处理制度下析出相的类型、含量及组成结构式。并用X射线小角散射(SAXS)(sm all angle x-ray scatter)分析了不同热处理制度下析出相在不同粒度间隔中的质量分布。结果表明:①9Cr13Mo3Co3Nb2V钢退火状态的组织为珠光体+碳化物(M23C6,MC和M6C),淬火状态组织为马氏体+碳化物(M23C6和MC),最终热处理状态的组织为回火马氏体+碳化物(M23C6,MC和M3C);②小颗粒(≤300nm)碳化物析出相粒度分析表明,9Cr13Mo3Co3Nb2V钢退火、淬火状态析出相平均粒度相差不大,粗大颗粒较多,而最终热处理状态的析出相平均粒度明显减小,且细小颗粒比例较大。

Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金的应变补偿物理本构关系研究

Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金因其优良的高温力学性能而具有作为新型高温结构材料应用的潜力;流动应力本构关系反映了合金的热变形行为。本研究基于Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金在1000~1200℃、0.001~0.1 s^(-1)条件下的等温恒应变速率压缩实验数据,首次探讨了该合金在考虑变形温度对合金杨氏模量和自扩散系数影响的应变补偿物理本构关系。结果表明,基于蠕变指数n=5的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.974和59.3%,说明该物理本构模型不适于表征该合金的流动应力行为;而基于蠕变指数n为变量的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.984和10.6%,说明该物理本构模型能满意地表征该合金的流动应力行为,且其对流动应力的预测能力优于传统的Arrhenius本构模型。

电弧熔炼态Laves相Cr_2Nb/Cr合金的微观组织演变

采用真空非自耗电弧熔炼法制备了Cr-12%Nb(原子分数,下同)和Cr-20%Nb 2种成分合金的纽扣锭,利用XRD,OM,SEM和EDS对电弧熔炼态纽扣锭不同位置的组织及其竞争生长进行了研究.结果表明:Cr-12%Nb合金纽扣锭底部为细小的离异共晶,中部和顶部则由粗大的初生Cr相和共晶组织(Cr_2Nb+Cr)组成.而Cr-20%Nb纽扣锭底部出现的是胞状层片共晶组织,层片间距为0.3μm,随着距纽扣锭底部距离的增加,冷却速率逐渐降低,凝固组织中相继出现Cr_2Nb板条枝晶和花瓣状Cr_2Nb枝晶.同时,基于TMK快速凝固共晶模型和BCT枝晶生长模型,通过计算并比较共晶组织和Laves相Cr_2Nb枝晶界面生长温度,借助最高界面生长温度判据,很好地解释了Cr-20%Nb合金凝固组织的演变及其形成原因.

Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金的室温断裂韧性研究进展

Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金具有良好的高温强度和高温抗氧化性能,但室温断裂韧性较差。为了提高该合金的室温断裂韧性,分析了该合金室温断裂韧性较低的原因,对有坩埚整体定向凝固技术、整体定向凝固+高温均匀化处理和热压烧结法等工艺对Nb-Ti-Cr-Si基超高温合金的室温断裂韧性的影响做了评述,指出了提高该合金室温断裂韧性将来努力的方向。

Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金高温流动应力行为及本构关系建立

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对机械合金化+热压工艺制备的Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究合金在800~1200℃,0.001~0.1s^(-1)条件下的流动应力行为,并分别基于双曲正弦函数型Arrhenius方程和逐步回归法建立合金的本构关系。结果表明,Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金的韧脆转变温度在950~1000℃之间。当温度≤950℃时,合金尚未达到屈服就已发生断裂;当温度≥1000℃时,合金呈现出较好的塑性变形能力。合金流动应力随变形温度增加和应变速率降低而降低。合金在1050~1200℃、0.001 s^(-1)和1150~1200℃、0.01 s^(-1)条件下呈现流动稳态型特征;在1000℃、0.001 s^(-1),1000~1100℃、0.01 s^(-1)和1000~1200℃、0.1 s^(-1)条件下呈现流动软化型特征。基于双曲正弦函数型Arrhenius方程建立的峰值流动应力本构关系和应变补偿本构关系的平均绝对相对误差AARE分别为9.89%和13.859%;基于逐步回归法建立的全实验条件下的本构关系、流动应力稳态型曲线本构关系和流动应力软化型曲线本构关系的平均绝对相对误差AARE分别为8.63%、5.28%和6.83%。所建立的几种本构关系,可为Laves相NbCr_(2)/Nb两相合金的锻造工艺制定、锻造设备吨位选择以及锻造过程有限元数值模拟提供理论依据和基础数据。