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。

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。

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。

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。

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。

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．

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.

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。

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。

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/NbCr_2合金表面硅化物涂层的高温抗氧化性能

用扩散渗法在Nb/NbCr2合金表面制备硅化物涂层,研究了基体合金和涂层在1250℃的氧化行为。结果表明:在Nb/NbCr2合金表面渗Si所得硅化物涂层由(Nb,Cr)Si2和(Cr,Nb)Si2两相组成,过渡层为(Nb,Cr)5Si3,涂层的生长动力学服从抛物线规律。基体合金在1250℃氧化形成的氧化膜为Nb2O5和CrNbO4交替分布的疏松组织,与基体有剥离现象。渗Si涂层在1250℃氧化形成的氧化膜较为致密完整,与残留涂层结合良好,为SiO2和CrNbO4混合氧化膜,改善了合金的高温抗氧化性能。

高参数汽轮机材料焊接裂纹的形成机理与控制

620℃等级汽轮机转子用13Cr9Mo1Co1NiVNbNB(FB2)材料是一种新型9Cr马氏体耐热钢,通过合理控制B、N含量,提高了高温蠕变强度。该材料焊接热影响区易出现随机分布的微裂纹,本文通过Gleeble热模拟试验获取该材料的塑性回复温度高达1 150℃,具有较大的液化裂纹倾向,采用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)对母材进行分析,结果发现母材随机分布少量Laves相,在高温区的液化共晶反应形成沿晶分布的液化膜,在焊接应力作用下形成液化裂纹。通过降低焊接热输入、控制预热温度和层间温度,以减少焊接热循环中的高温停留时间,有效控制了液化裂纹的产生,提高产品质量。