Ti600和Ni-25%Si合金钎焊接头性能及失效机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料对高温钛合金Ti600和Ni-25%Si(原子分数,%)合金进行钎焊试验,重点研究了钎焊温度对镍硅与钛合金接头组织及性能的影响,结合接头组织特征及断口结构分析阐明了Ti600和Ni-25%Si合金钎焊接头的失效机理.结果表明,钎缝内部包含多个区域,随着连接温度从900℃上升至980℃,包含(Ti,Zr)2Si和Ti2Ni相的区域逐渐消失,包含Ti5Si3和Ti2Ni相的区域逐渐变厚,最终占据全部钎缝.力学性能分析表明,随着钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增大后降低.当钎焊温度为960℃时,接头的抗剪强度能够达到峰值177 MPa.在脆性Ti2Ni相基体上弥散分布的Ti5Si3相颗粒破坏了Ti2Ni相的连续性,阻碍了裂纹在钎缝内部的扩展是钎焊接头抗剪强度提升的根本原因.

Ni-25Cr-20Co合金时效组织结构及性能研究

在Thermo-Calc热力学软件模拟计算基础上,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱检测和透射电子显微镜研究了Ni-25Cr-20Co合金在长期时效过程中析出相的变化情况及对性能的影响,理论分析了γ′相颗粒粗化对合金拉伸变形过程中第二相与位错交互作用机制的影响。结果表明:经750℃时效后合金中析出MC、M_(23)C_6和γ′相,γ′相的体积分数约为16%。长期时效后,γ′相颗粒的平均尺寸与时间t符合LSW理论,受溶质原子扩散及γ/γ′界面能的影响。时效后合金的拉伸强度明显增加,随时效时间的延长,拉伸强度逐渐降低。随γ′相的粗化,拉伸变形过程中第二相与位错交互作用的机制由位错热攀移机制→位错切割机制→Orowan绕越机制转变为位错热攀移机制→Orowan绕越机制→位错切割机制。

半固态温度区电磁搅拌对Al-25%Si合金显微组织影响

在半固态温度区域对Al-25%Si合金施加电磁搅拌,从组织形貌上看,随搅拌时间的延长初晶Si的边角逐渐钝化;初晶Si的分布变得更均匀.搅拌时间为30min时,初晶Si微观形貌最圆整,分布最均匀.金属型抗拉试棒断口基本上为解理性断口,半固态铸造合金试棒断口中出现了较多的韧性断裂区带和韧窝.

Al,Ti,Nb,Mo含量对新型Ni-25Cr-20Co镍基合金中γ′和η析出相的影响

利用热力学计算软件Thermo-Calc分析了新型Ni-25Cr-20Co镍基高温合金(/%:0.03C、25Cr、20Co、0.50Mo、1.38Al、1.38Ti、1.50Nb、余Ni)中可能的平衡析出相,得出该合金的平衡状态图和Al、Ti、Nb、Mo含量(分别为0.5%～2.5%)对γ′和η相析出行为的影响。结果表明,增加Al、Ti和Nb的含量可以提高γ′相的析出量,但Ti和Nb会促进η相的析出并扩大其析出温度范围,Co和Mo对两种析出相的影响较少。

精密仪器用合金的耐腐蚀性能分析

开发具有工程应用价值的Fe-Cr-Ni-Mo系精密仪器用新型合金并制备新型Fe-25Cr-22Ni-3.5Mo-3Ti合金,对合金的物相组成进行分析,进行电化学腐蚀和乙酸盐雾腐蚀试验。结果表明:新型合金由σ相(即(FeNi)x(CrMo)y相)、Ti Ni相组成。与常规Fe-25Cr-22Ni-3.5Mo合金相比,该新型合金的腐蚀电位正移194mV,乙酸盐雾腐蚀10天后的质量损失率减小77%,耐腐蚀性能得到显著改善。

深过冷Ni-21.4%Si共晶合金的凝固特性研究

对熔融玻璃净化后深过冷Ni-21.4%Si(原子分数,下同)共晶合金的凝固特性进行了实验研究,并对其均质形核过冷度进行了理论预测.结果发现,采用熔融玻璃净化可使Ni-21.4%Si共晶合金获得318 K的过冷度.理论计算表明,此过冷度达到了Ni-21.4%Si共晶合金的均质形核过冷度.Ni-21.4%Si共晶合金凝固特性与过冷度△T有关:当过冷度小于250 K时,冷却曲线有2个再辉峰,其中当过冷度小于206 K时,凝固组织由Ni3Si相和规则共晶组成,当过冷度在206 K到250 K之间时,凝固组织由α-Ni相和规则共晶组成;过冷度大于250 K后,冷却曲线只有1个再辉峰,凝固组织为反常共晶.过冷度会影响初生相Ni3Si的生长方式.随着过冷度的增大,初生相Ni_3Si的生长会由小平面生长方式转为非小平面生长方式.

P-Cr-Ti复合变质Al-25%Si合金时Cr-Ti作用机理

采用P-Cr-Ti复合变质处理Al-25%Si(质量分数)合金,重点研究了凝固组织的变化以及Cr、Ti元素的作用机理。结果表明:与单一的P变质相比,经P-Cr-Ti复合变质后,Al-25%Si合金凝固组织中初生Si的尺寸减小了12.2%~51.7%,并且初生Si分布的均匀程度增加。Al-25%Si合金中Cr、Ti主要以TiAl_3、Ti_7Al_5Si_(12)、Al_7Cr、Al_(13)Cr_4Si_4化合物的形式存在,同时有少量的P分布在含Ti化合物中。含Ti化合物呈长条状、短杆状;含Cr化合物呈菊花状、网状,分布在初生Si之间。含Cr、Ti化合物的数量随冷却速度的增加而增加。变质处理时Al-6.5%Ti合金带入的TiAl_3相,具有使初生Si持续析出和细化初生Si的作用,但细化能力有限。凝固过程中初生Si周围形成的含Cr化合物和αCr阻止初生Si的长大与聚集,促使增加初生Si分布均匀程度。

固溶处理对Al-25%Si合金组织及性能的影响

对Al-25%Si合金采用固溶处理,用金相显微镜分析在不同处理工艺条件的显微组织,并采用image pro-plus软件测定固溶处理后合金组织中初生Si相的尺寸、形态和数量分布。用布氏硬度计测量不同试验条件下试样的硬度,并进行数据分析。通过控制固溶处理温度、固溶时间等工艺参数,最终确定了优化初生硅相的最优工艺条件。

添加硼元素对Ni-25at%Si/Ti600接头组织性能的影响规律

以高温钛合金和自共晶镍硅合金为母材,使用额外添加硼元素的Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料进行钎焊连接,针对硼元素含量和钎焊对接头界面结构和力学性能的影响进行探究。通过对Ni-25at%Si/Ti-Zr-Ni-Cu+B非晶钎料/Ti600接头的界面组织结构进行优化实现钎焊结构性能的提升,获得质量良好的钎焊接头。研究结果表明,通过引入硼元素可调控钎焊过程,继而获得TiB晶须,这种晶须能对Ti;Ni层产生复合强化的作用,进而使接头高温钛合金侧界面的残余应力明显下降,减缓接头开裂的速度,同时结合拔出强化方式对裂纹的扩展起到阻碍作用,从而提高接头的强度。1213 K/10 min工艺条件下的镍硅合金/高温钛合金钎焊接头的平均强度高于不含硼元素增强的接头,达到84 MPa,同时确保在接头内部不会出现裂纹和孔洞,进而达到提升镍硅合金/高温钛合金钎焊接头质量的效果。

新能源汽车电池用钒钛镍基储氢合金的制备及性能研究

采用自蔓延法制备V-25Ti-10Ni和V-25Ti-10Ni-0.5Ce新能源汽车电池用钒钛镍基合金试样,并进行了显微组织、吸氢性能和耐腐蚀性能的测试、对比和分析。结果表明,与V-25Ti-10Ni合金相比, V-25Ti-10Ni-0.5Ce合金的晶粒更细化,在吸氢时间50 min时的吸氢量增大13.38%,经240 h腐蚀后V-25Ti-10Ni-0.5Ce合金的质量损失率减小37.61%,V-25Ti-10Ni-0.5Ce合金的吸氢性能和耐腐蚀性能均得到提高。