Reaction mechanism in high Nb containing TiAl alloy by elemental powder metallurgy

High Nb containing TiAl alloy was fabricated in argon atmosphere by reactive hot pressing process. Reaction mechanism was investigated by means of microstructural analyses and thermodynamic calculations. The results show that it is feasible to prepare high Nb containing TiAl alloy with fine lamellar colonies by reactive hot pressing process. The reaction between Ti and Al powders is dominant in Ti-Al-Nb system. Nb powders dissolve into the Ti-Al matrix by diffusion. Pore nests are formed in situ after Nb powders diffusion. The hot pressing atmosphere is optimized by thermodynamic calculations. Vacuum or argon protective atmosphere should be adopted.

Nb颗粒增韧Ti-45Al-5Nb-0.3W合金的高温氧化行为

通过热等静压制备2%Nb颗粒增韧Ti-45Al-5Nb-0.3W(摩尔分数)合金(Nb_(p)/TiAl合金),并于1280℃热处理24 h使元素扩散充分,富Nb区转变为层片组织与γ晶粒。在800、850和900℃空气中进行恒温氧化,利用光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜、能谱仪和电子探针显微分析,研究合金氧化前后的物相组成和氧化膜的结构,揭示Nb_(p)/TiAl合金的氧化机理。结果表明:Nb_(p)/TiAl合金在800、850与900℃恒温氧化时的氧化动力学曲线均为抛物线型,在100 h氧化后单位面积的质量增量分别为3.32、7.36和17.27 g/m^(2);合金表面均形成了具有保护性的氧化膜,氧化膜为TiO_(2)/Al_(2)O_(3)/(Al_(2)O_(3)+TiO_(2)+NbO)/(TiN+Ti_(2)AlN+AlNb_(2))的多层结构,能有效抑制O元素在合金中的扩散,提高合金的抗氧化性能。

粉末冶金法制备Nb-15Ti-11Al-10Si复合材料

通过粉末冶金法制备Nb-15Ti-11Al-10Si复合材料。通过电子扫描电镜和X射线衍射研究了球磨方式和球磨时间对复合粉末粒度、形貌以及物相组成的影响;采用金相法和排水法研究真空热压烧结温度、保温时间等工艺参数对材料致密度的影响规律。结果表明:通过机械球磨粉末粒度减小并形成过饱和体系,再通过真空热压工艺制备的Nb-15Ti-11Al-10Si复合材料致密度达到96.3%,所获得的Nbss+Nb5Si3复合材料具有优异的组织性能。

退火温度对Zr-1Nb合金高温蒸汽腐蚀性能的影响

研究了退火温度对核动力堆用Zr-1Nb合金在400℃、10.3 MPa条件下的静蒸汽腐蚀性能的影响。试验结果表明,冷加工的Zr-1Nb合金试样的腐蚀性能优于退火的;消除应力退火的腐蚀性能优于再结晶退火的;在接近或高于共析温度退火的试样其腐蚀性能下降;焊接使合金的腐蚀性能显著下降,焊后再结晶退火没有明显改善合金的腐蚀性能。

高Nb-TiAl合金凝胶注模成形的制备研究

以球形的预合金粉末Ti-45Al-8.5Nb-0.2B-0.2W-0.1Y和元素混合粉Ti+45%Al+10%Nb(%,原子分数)作为原料,研究了凝胶注模成形和氩气烧结制备高Nb-TiAl合金的工艺。研究结果表明球形的预合金粉悬浮液浆料流变性良好,其悬浮液固相含量最高达70%(体积分数),经过凝胶注模体系成形干燥后的坯体在1480℃氩气气氛下烧结2h后,烧结体相对密度达到99.1%,而元素混合粉的固相含量只有50%(体积分数),烧结体的相对密度为85.5%。通过X射线衍射分析和扫描电镜观察表明,以预合金粉为原料得到的样品主要成分是γ-TiAl和β-Ti2Al,以元素粉为原料得到的样品主要成分是γ-TiAl,并含有少量的α和β相,其组织是近片层。高Nb-TiAl合金的预合金粉末经凝胶注模成形和烧结后,可获得组织均匀的高致密度合金,其抗压强度为1715MPa,相对压缩率为1.85%。

粉末冶金制备Laves相NbCr_2化合物的强韧化研究进展

综述了采用粉末冶金法制备Laves相NbCr2合金的历史及现状,包括粉末冶金工艺以及合金的组织演变及其特征、力学性能及合金化元素的作用,并将粉末冶金Laves相NbCr2合金的力学性能与铸造法制备的合金性能进行对比。发现采用粉末冶金法制备的合金力学性能及抗氧化性显著优于铸造法制备合金的性能。

Sol－Gel法合成K（Ta，Nb）O_3材料

以金属醇盐乙酸钾［Ｋ（ＯＣ２Ｈ５）］，乙醇铌［Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５］和乙醇钽［Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５］为原料，用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法合成了Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３超细粉末和薄膜，研究了工艺参数如前驱体溶液浓度、热处理温度等因素对材料结构及物性的影响．粉料的粒径为２０～４０ｎｍ，所需合成温度约为７００℃，比通过传统的固相反应制备同种材料的合成温度低近１００℃；以ＳｒＴｉＯ３（１００）单晶作基片，采用匀胶法获得了沿（１００）高取向生长的Ｋ（Ｔａ０．６５Ｎｂ０．３５）Ｏ３薄膜，薄膜表面均匀、致密，室温时呈立方相晶格结构．研究表明，选择物理性质相似、晶格常数相匹配的材料作基片，适当控制工艺参数，尤其是前驱体溶液的浓度、升降温速度及烧结温度是获得优质薄膜的关键．

快速凝固Nb_3Al-Nb固溶体两相合金的组织与性能

用快速凝固粉末冶金法制备完全致密的含Ｔｉ的Ｎｂ３ＡｌＮｂ固溶体两相合金，和铸锭法相比较，所制合金的组织显著细化，屈服强度显著提高。通过Ｎｂ３Ａｌ与塑性相Ｎｂ固溶体的复合，合金的低温脆性较Ｎｂ３Ａｌ明显减小。

表面多孔Ti-Nb-Zr-CPP生物材料的制备及其微观组织的研究

利用机械合金化和等离子烧结工艺制备了Ti-Nb-Zr-CPP(焦磷酸钙)复合材料,并将其进行溶液浸出而获得了表面多孔的生物材料。对烧结体进行了物相及表面区域成分的分析,并对浸出材料进行了形貌、相对密度、硬度、孔洞尺寸及孔洞率的分析。结果表明,采用Ti-35%Nb-7%Zr-10%CPP的成分配比及40%H3PO4+60%H2O的浸出液可制备出与人体骨骼表面相近的多孔生物材料。

Nb-38Ti-11Si-3Al新型高温合金的氧化行为

采用机械合金化制备混合粉末,再通过真空热压法制备具有高致密度、组织性能均匀的Nb-38Ti-11Si-3Al双相合金,并考察其高温氧化行为。利用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等手段分析合金成分、显微组织与形貌对合金氧化行为的影响。结果表明:通过高能球磨和真空热压制备Nbss+(Ti,Nb)5Si3复合材料是可行的,-αTi片层组织使基体中氧的固溶度大为降低,(Ti,Nb)5Si3相降低了氧在基体中的溶渗度,合金表现出良好的高温抗氧化性能。

粉末冶金Nb-Ti-Al合金的研制

研究采用粉末冶金法制备铌基耐蚀仪表结构材料(Nb-40Ti-4Al-(0.2～0.3)O合金)。结果表明:采用Nb-Al中间合金粉和Ti粉,经混合、压制成形后,于1700℃真空烧结,保温4h,可制得致密且成分均匀的单相固溶体(氧含量0.2％～0.3％)。该合金易于加工成材,并且具有优良的综合性能,是理想的耐蚀仪表结构材料。使用效果良好。

Nb微合金化钢异型坯连铸工艺的优化

为了减少Nb微合金化钢连铸异型坯表面裂纹缺陷,研究了Nb微合金化钢的高温塑性,并结合工业性试验,对Nb微合金化钢异型坯连铸二冷工艺制度进行了优化;另外对结晶器用保护渣的理化性能进行了改进,大大提高了Nb微合金化钢连铸异型坯表面质量。

氢气辅助镁还原-烧结制备Zr-2.5Nb合金

传统的克劳尔方法制备锆铌合金存在工艺流程长、易被杂质元素污染等问题。本文提出一种利用氢气辅助镁还原-压制烧结直接制备锆铌合金的新工艺。以Zr-2.5Nb为目标合金,在氢气气氛下利用镁粉还原金属氧化物Zr O2和Nb2O5的混合物,成功制备出氧质量分数低至0.038%的Zr-2.5Nb氢化合金粉末,之后对制备出的合金粉末进行冷等静压-烧结,制备Zr-2.5Nb合金。对制备出的合金粉末的元素含量、形貌及粒度进行了分析,探究了烧结温度对合金性能的影响。结果表明:合金粉末中Nb质量分数为2.29%,平均粒度为61.88μm。当烧结温度为1400℃时,合金产品致密度和硬度分别达到最大,分别为95.36%和250.3 HV,合金的压缩强度在1300℃时达到最高值1059 MPa。制备出的合金硬度和压缩性能均满足美国工业核级锆合金标准。

高品质TiAl-Nb基合金的粉末冶金技术研究进展

综述了TiAl-Nb基合金的粉末冶金技术研究进展,包括该系合金的预合金粉末制备工艺和烧结成形技术;介绍了高品质合金粉末制备及烧结成形方面的最新研究成果和相关机制,并对各工艺的优势和缺陷进行了评述。在此基础上展望了TiAl-Nb基合金粉末冶金技术在未来的发展方向。

工艺参数对新型医用Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金组织性能的影响

采用粉末冶金法制备新型医用Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金,用阿基米德排水法、X射线衍射分析和压缩力学性能分别测试研究了不同成型压力、烧结温度和烧结时间对合金孔隙率、物相构成、弹性模量及抗压强度的影响,使用扫描电子显微镜观察合金表面以及压缩断口的微观形貌,并用能谱仪分析其化学成分。结果表明:制备所得Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金为近β型钛合金,α相均匀分布在合金晶界及β相基体上;可通过调整工艺参数条件来调节合金的孔隙率和相结构,达到控制合金弹性模量和抗压强度的目的;在200 MPa、1 200℃及3 h条件下制备Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金,其弹性模量为(20.91±0.06)GPa,抗压强度达到(1420±18)MPa,压缩断裂方式为准解理断裂,符合医用植入材料力学性能要求。

Nb,Zr添加量对粉末烧结Nd(Dy,Gd)-Fe(Nb,Zr,Al,Cu)-B晶界相形成和矫顽力的影响

制备了复合添加0.8%(原子分数)Nb+0.9%(原子分数)Zr和复合添加1.5%(原子分数)Nb+1.2%(原子分数)Zr的两种粉末烧结Nd(Dy,Gd)Fe(Nb,Zr,Al,Cu)B永磁体,通过对它们的微观结构、微区成分以及磁性能的分析,研究了Nb、Zr添加量对磁体晶界相形成的影响以及晶界新相与磁体矫顽力之间的关系。结果表明,在复合添加0.8%(原子分数)Nb+0.9%(原子分数)Zr的磁体中,Nb、Zr元素使部分晶界富稀土相合金化,形成灰色的新相,相应地磁体的矫顽力达到1900kA/m;在复合添加1.5%(原子分数)Nb+1.2%(原子分数)Zr的磁体中,除晶界上形成了含Nb、Zr元素的合金化富稀土相之外,还形成了直径约2μm的圆形或多边形块状NbFe化合物新相,使磁体的矫顽力进一步跃升到2229.30kA/m。

激光熔化沉积工艺对Nb-16Si二元合金显微组织的影响

以纯Nb粉末、纯Si粉末或Nb_5Si_3粉末为原料,采用预置粉末法和双通道同轴送粉法,通过激光熔化沉积(LMD)技术制备3种Nb-16Si二元合金。使用SEM,EDS和XRD等手段分析合金的显微组织特征。结果表明:LMD制备的Nb-16Si合金均由NbSS和Nb_3Si两相组成。原料粉末的堆叠方式和化学状态强烈影响合金的显微组织。以纯元素粉末为原料,预置粉末法制备的Nb-16Si合金,由尺寸约1~5μm的枝晶状初生NbSS和NbSS/Nb_3Si共晶组织组成,合金显微硬度约773HV;双通道同轴送粉法促使显微组织细小均匀化,合金中初生NbSS相呈近等轴状均匀分布,平均尺寸仅约2μm,合金硬度提高至817HV;以Nb+Nb_5Si_3粉末为原料,双通道同轴送粉法制备的Nb-16Si合金呈伪共晶组织,其显微硬度高达907HV。

脉冲加热红外吸收法测定Nb-Si粉末合金中氧含量

研究样品的分析功率、助熔剂、浴比、标准加入法等对脉冲加热红外吸收法测定Nb-Si粉末合金中氧含量影响。结果表明:采用Ni作为助熔剂、分析功率为5 kW、标准加入法进行测定时,可消除基体干扰,氧含量测定结果精密度和准确度高,相对标准偏差(RSD)为1. 27%,加入回收率为98. 3%～103. 5%。此方法能够准确测定Nb-Si合金中氧含量,可拓展其他类似合金的氧含量测定。

粉末冶金Ti-xNb-5Sn骨科合金的摩擦学行为

本工作采用粉末冶金方法制备了Ti-x Nb-5Sn(x=13%、16%、18%、20%,质量分数)合金,研究了Nb含量对其微观组织和摩擦学行为的影响规律。结果表明:粉末冶金法制备的Ti-x Nb-5Sn合金是典型的α+β型钛合金,α相随着Nb含量的增加逐渐减少,Nb含量为20%时β相的衍射峰成为主峰。合金的硬度和弹性模量随着Nb含量的增加而下降,分别在271HV~319HV和68~73 GPa之间变化。合金的摩擦系数随着Nb含量增多而提高,Ti-13Nb-5Sn合金的摩擦系数最小(0.41),Ti-20Nb-5Sn合金的摩擦系数最大(0.48)。合金的磨损率为1.36×10^(-3)~1.58×10^(-3)mm 3/(m·N)。随着Nb含量增多,合金的磨痕深度增加,分层现象逐渐加剧,并且有微裂纹出现。Ti-13Nb-5Sn合金的磨损机制为磨粒磨损,Ti-16Nb-5Sn合金和Ti-18Nb-5Sn合金以磨粒磨损为主、表面疲劳磨损为辅,而Ti-20Nb-5Sn合金以表面疲劳磨损为主。本研究证实Nb是一种β稳定剂,加入适量Nb可以降低合金的弹性模量,同时使其具有良好的耐磨性。粉末冶金制备的Ti-x Nb-5Sn合金是一种具有发展潜力的骨科修复材料。

(Ti,W,Mo,Nb,Ta)(C,N)纳米固溶体粉的合成及性能

采用高能球磨-碳热氮化还原法合成了(Ti,W,Mo,Nb,Ta)(C,N)纳米固溶体粉,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和元素分析仪等分析了还原温度和还原时间对粉体物相组成、晶格常数及碳氮含量的影响。结果表明:金属元素在Ti(C,N)中的固溶按难易程度排序为钽、铌、钨、钼;随还原温度的升高和还原时间的延长,固溶体粉的晶格常数、碳含量及粒径均逐渐增大;在1 500℃碳热氮化还原1 h后,可合成单相且平均粒径为100 nm的(Ti,W,Mo,Nb,Ta)(C,N)固溶体粉,其碳、氮质量分数分别为9.1%和7.2%。