NiCuNbCr焊料Ti_3Al/GH4169合金氩弧焊接头的组织及性能

采用钨极氩弧焊方法,使用自行设计制备的NiCuNbCr合金作为焊料,实现Ti3Al基合金与GH4169高温合金异种材料之间的焊接。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(XEDS)等方法对接头横截面的微观组织进行分析。结果表明:GH4169/焊缝界面以及焊缝均主要由Ni元素的固溶体组成,其中固溶了Cu,Fe,Cr,Nb几种元素;而焊缝/Ti3Al界面分为3层组织,其相组成从Ti3Al母材到焊缝方向依次为:固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相、Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物及(Nb,Ti,Mo)固溶体;(Ni,Nb,Cr)及Ni(Cu,Ti)固溶体;Ni的固溶体,固溶元素为Cu,Nb和Cr。接头的平均室温抗拉强度为140.7MPa。拉伸试样断裂于被焊Ti3Al母材表面的扩散反应层,它主要由固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相与Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物组成,该界面是Ti3Al/GH4169接头的薄弱环节。

Al含量对Ni_3Al基IC10合金凝固行为的影响

研究Ni3Al基合金IC10两种不同Al含量合金中初生相的析出温度及析出顺序,确定了两种合金在不同等温温度下固-液两相比例变化。结果表明,低铝合金中(γ+γ′)共晶析出温度比高铝合金下降了20℃,液相线温度提高了5℃,并且失去枝晶间毛细补缩能力温度与固相线之间的温度范围明显缩小,失去枝晶间补缩区的液相量F明显减少,从而使低铝合金浇铸叶片时的热裂倾向降低,合金的可铸性提高。

高温结构用Ni3Al基双相合金IC10的研究

本文采用定向凝固技术制备了Ni3Al基双相合金IC10,并测试了该合金的各种性能.同时采用金相、SEM等测试手段分析了合金的微观结构.结果表明,该合金不仅具有很高的室温塑性和高温持久强度,而且抗氧化、抗腐蚀性能良好.

硬质合金刀具车削Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢的试验研究

使用硬质合金刀具YW2进行Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢的干车削试验。分析了切削速度对车削力及表面粗糙度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌。研究结果表明:使用硬质合金刀具YW2干车削Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢时,在小进给量和小背吃刀量切削的条件下,车削三向力的大小顺序为:径向力>轴向力>切向力;受积屑瘤的影响,表面粗糙度呈现出随车削速度的变化先减小后增大的变化趋势;硬质合金刀具后刀面磨损较轻微,而沿刀尖周围出现了较严重的粘结现象,前刀面上出现了较严重的划痕现象,低速时,前刀面还出现了贝壳状的剥落现象。

DZ125合金表面碳化铬／Ni_3Al堆焊涂层显微组织

采用药芯焊丝法制得Ni-Al-Cr_3C_2复合焊丝,将该焊丝堆焊于DZ125合金表面.在氩弧物理热的作用下,Ni与Al化合成Ni_3Al并释放大量反应热;Cr_3C_2发生分解,并在随后凝固过程中重新析出细小的富Cr的M_3C_2和M_7C_3相.受冷却速率的影响,靠近母材区域的碳化物尺寸小于外层区域.母材合金元素进入焊接熔池中,发生一系列碳化和氧化反应,生成的化合物按自由能高低随温度降低顺序析出,导致在焊接熔合区形成大量富Hf,Ta,Ti和W的MC复合碳化物和少量氧化物,距焊层表面越近,数量越少直至消失.

合金元素对Ni_3Al(010)面反相畴界能影响的第一性原理研究

采用第一性原理投影缀加波赝势和广义梯度近似方法研究不同铝含量以及主要合金化元素Ti、Mo、Ru、Pd、Ta、W、Re和Pt等对Ni3Al(010)面反相畴界能的影响规律,并结合合金元素与第一近邻原子的相互作用关系对其进行讨论。结果表明:随着铝含量的增加,Ni3Al(010)面的反相畴界能显著升高;在富镍条件下,优先占据Ni3Al镍亚点阵位置的合金元素Ru、Pd和Pt会降低Ni3Al(010)面的反相畴界能,而优先占据Ni3Al铝亚点阵位置的合金元素Ti、Mo、Ta、W和Re则会增大Ni3Al(010)面的反相畴界能;合金元素对Ni3Al反相畴界能的影响既与该合金元素在化合物中亚点阵的优先占位相关,又与该合金元素与化合物中Ni与Al原子的键合强度相关。

聚苯胺对La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)储氢合金电化学性能的影响

通过添加聚苯胺和化学沉积聚苯胺对La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)储氢合金进行表面改性。XRD和SEM分析表明,无论是添加聚苯胺还是化学沉积聚苯胺,合金的相结构均未发生改变;添加聚苯胺改性合金的表面包覆上了珊瑚状的聚苯胺,化学沉积聚苯胺改性合金的表面较粗糙。添加聚苯胺改性合金电极的最大放电比容量由未改性合金的346.4mA·h/g提高到354.8mA·h/g,50个循环后的容量保持率由69.5%提高到73.0%;化学沉积聚苯胺改性合金电极的最大放电比容量降低至307.8mA·h/g,容量保持率提高到82.6%。动力学测试结果表明,添加聚苯胺改性合金的动力学性能得到提高,而化学沉积聚苯胺改性的合金动力学性能有所降低,但其抗腐蚀能力较强。因此,选择合适的聚苯胺改性方法十分关键。

大块锆基非晶合金Zr_(53.5)Cu_(26.5)Ni_5Al_(12)Ag_3的盐雾腐蚀行为

采用铜模吸铸法制备直径为5 mm的Zr53.5Cu26.5Ni5Al12Ag3,用电化学极化曲线方法考察该大块锆基非晶合金及相应的晶态合金在55℃中性盐雾气氛下腐蚀120 h的腐蚀行为,并用金相显微镜、SEM和EDS对腐蚀前后试样的表面形貌和成分进行观察与分析.极化曲线测试结果表明,在55℃中性盐雾气氛下,大块锆基非晶合金比相同成分的晶态合金具有更好的耐盐雾腐蚀性能,腐蚀120 h后,Icorr=9.922×10-7A/cm2,比同条件下的晶态合金小3个数量级.SEM分析表明非晶合金表面没有发生明显的腐蚀,表面保持光洁.EDS分析表明非晶合金腐蚀产物为Al的氧化物,相应的晶态合金表面腐蚀产物为Al和Ni的氧化物.

WC-10wt.%Ni3Al硬质合金刀具与0Cr18Ni9不锈钢的元素扩散研究

采用扫描电镜(SEM)/能谱分析仪(EDS)分析,进行了WC-8wt.%Co和新型无钴硬质合金刀具WC-10wt.%Ni3Al与0Cr18Ni9奥氏体不锈钢元素扩散的研究,用维氏硬度测量仪测量了扩散界面处的硬度,并对刀具的元素扩散机理进行了分析。结果表明:WC-8wt.%Co中的粘结剂元素Co会扩散到0Cr18Ni9中,而WC-10wt.%Ni3Al中的粘结剂组成元素Ni几乎不发生扩散;粘结剂元素Ni会降低硬质合金基体元素W、C向0Cr18Ni9的扩散,扩散温度在400℃时影响较小,当温度达到800℃时,材料WC-10wt.%Ni3Al中的W、C元素向0Cr18Ni9的扩散程度明显比WC-8wt.%Co材料低;WC-10wt.%Ni3Al刀具材料在靠近扩散结合面附近的硬度损失率比WC-8wt.%Co小。

γ′-(Ni1-xCox)3Al1-yTiy合金的力学性能的第一原理研究

通过密度泛函理论计算,研究了γ′-(Ni1-xCox)3Al1-yTiy(0<x<1,0.05<y<0.25)合金体系。合金体系的组分无序性采用相干势近似处理。分析合金在任意化学配比下Ti(5-25at.%),Co(0-100at.%)元素对合金力学性能、磁性以及相稳定性的影响。结果表明:随着Ti含量增加,晶格膨胀,弹性常数增大,形成焓降低,使L12结构更加稳定。Al位的Ti组分增加可以提高剪切模量和杨氏模量,Co组分增多会降低二者的数值。计算结果表明Co元素增强合金延展性,Ti元素增强L12相的稳定性。

NiCrAlY涂层与Ni3Al基单晶高温合金IC21基体互扩散行为研究

采用低压等离子喷涂技术在Ni3Al基单晶高温合金IC21基体上沉积NiCrAlY涂层.将样品在1150℃的恒定温度下进行200h的静态氧化,利用SEM、EDS、XRD及TEM表征涂层和基体在高温下互扩散后的微观结构和相组成,得到涂层与基体高温下的互扩散规律.结果表明:NiCrAlY涂层/IC21单晶在1150℃下静态氧化5h时出现了互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ);随着氧化时间的延长,IDZ的厚度呈现逐渐增宽趋势,初始0~50h时IDZ厚度增率攀升较快,50~100h时增长有放缓趋势,100~200h时增速下降明显;NiCrAlY涂层/IC21单晶在1150℃下静态氧化后产生了两种不同取向的析出相,分别为针叶状和竹叶状,析出相成分均包含Re,Mo,Cr及Ni元素且成分相近,根据晶面间距计算得出该相为μ-TCP相,出现不同取向的原因为Re和Mo元素易在基体中形成局部过饱和,元素的差异使μ-TCP相优先沿着Re或者Mo含量较高的晶面生长,从而使μ相产生两种不同取向.

强磁场作用下Al-Ni合金中Al3Ni析出相的凝固行为

用金相显微镜和X射线衍射研究了强磁场条件下Al-8%Ni合金中非铁磁性的Al3Ni析出相的凝固行为,发现强磁场诱导Al3Ni晶粒以c轴平行磁场方向取向,并且晶粒的长轴与c轴垂直;取向的晶粒在垂直磁场方向上形成多个相互平行的Al3Ni聚合面,即形成规则的Al3Ni层状组织;在层状聚合面中随机分布着多个大的Al3Ni聚合体,聚合体内部的晶粒有序排列。

Ni3Al基单晶合金IC6sx的表面再结晶

对Ni_3Al基单晶合金IC6sx的表面进行吹砂变形处理;再在800—1260℃热暴露1—10 h,采用OM,SEM和EPM研究了IC6sx合金的再结晶行为.结果表明,合金再结晶开始形核的温度约1000℃,一次再结晶完成的温度为1200—1210℃.在1200—1240℃热暴露时的再结晶层厚度约为10μm,而在1260℃热暴露时增长到约23μm.再结晶在枝晶干长大的速度明显小于枝晶间,再结晶层和基体的枝晶干之间观察到一种由粗大条状γ′相和γ+γ′相构成的胞状转变结构,这是由于枝晶干中粗大的γ′相阻碍再结晶向基体内生长形成的.

Zr,Cr和B对Ni_3Al合金组织和力学性能的影响

本文研究了含Zr(0—0.6at.-%),Cr(0—7.7at.-%)和B(0—2.22at.-%)的Ni_3Al合金的组织和室温至1050℃拉伸性能。结果表明,Ni_3Al合金的屈服强度随温度升高而增加,表现出反常的温度关系。到达峰值后,随温度升高,屈服强度降低。Zr和Zr+Cr在整个试验温度范围都增加Ni_3Al合金的屈服强度,并改善高温抗张强度和塑性。硼增加Ni_3Al合金的抗张强度和屈服强度,同时改善塑性。但当硼含量超过1.37at.-%时,则降低强度和塑性。当硼含量超过溶解度极限时,Ni_3Al合金中形成岛状和球状的Ni_(20)Al_3B_6和Ni_3Al的共晶组织,对强度和塑性都是有害的。

Ni_3Al基合金IC6及MCrAlY包覆涂层的抗腐蚀性能

采用离子电弧镀的方法在Ni3 Al基合金IC6上涂覆了NiCrAlY ,NiCoCrAlY及NiCoCrAlYHf 3种MCrAlX涂层 ,测试了IC6合金及其涂层 90 0℃时的抗热腐蚀性能。利用电子探针、SEM、X射线等手段观察了腐蚀试样的微观结构 ,分析了腐蚀产物的组成 ,探讨了IC6合金及其涂层的腐蚀机理。结果表明 :3种涂层均使IC6合金的抗热腐蚀性能有明显改善 ,NiCoCrAlYHf涂层的效果最为显著 ,表面氧化膜的酸性溶解是造成热腐蚀的主要原因。

Ni_3Al基合金的研究与应用进展

近20多年来,Ni3Al基合金作为结构材料的应用成为材料学界的研究热点,取得了一些重大进展,主要包括:①硼对Ni3Al常温和高温韧性的显著效应;②在中温区铬对Ni3Al的韧化作用;③环境脆化的证实。合金元素的添加使得Ni3Al基合金的种类和应用场合各不相同。着重论述了近年来Ni3Al基合金在制备工艺、添加合金元素的作用、组织性能研究中所取得的进展,并介绍了近年来Ni3Al基合金及其复合材料在工程上的应用。

改性铸造Ni_3Al基合金MX246组织与性能研究

研究了合金元素W,Mo,Y和Hf对Ni3Al基金属间化合物MX246高温力学性能与氧化性能的影响.实验结果表明,W和Mo的加入有利于合金高温力学性能的提高,成分为Ni-8.2Al-7.8Cr-0.1C-1Ti-0.5Hf-0.05B-4Mo-2W-0.01Y（质量分数,％）的No.6合金的高温强度和持久性能远优于MX246合金,其1100℃/100h氧化速率为0.0639g/（m2·h）,远低于MX246合金的0.2683g/（m2·h）,高温抗氧化性能的提高则主要归功于Y和Hf的作用.分析讨论了这些元素对合金性能的影响机制.优异的高温综合性能使研制的新型MX246合金在高温结构材料应用领域极具潜力.

Ni_3Al基合金IC6的防护涂层研究

采用离子电弧镀的方法在Ni3Al基合金IC6上制备了NiCrAlY、NiCoCrAlY和NiCoCrAlYHf三种不同成分的MCrAlX包覆涂层,观察了涂层的微观组织,测试了带涂层试样的拉伸和高温持久等主要力学性能以及抗氧化和抗腐蚀性能。实验结果表明:涂层与合金基体的结合良好,各涂层均由γ′,γ,β和α Cr组成。扩散处理后,基体材料与涂层发生了元素的互扩散。NiCrAlY、NiCoCrAlY和NiCoCrAlYHf涂层对IC6合金的高温抗氧化性能和高温抗热腐蚀性能均有明显改善,NiCoCrAlYHf涂层在改善腐蚀性能方面效果更显著,NiCoCrAlY和NiCoCrAlYHf涂层对合金的力学性能影响不大,而高Cr含量的NiCrAlY由于在高温下对IC6合金的持久性能影响较大,不适用于IC6合金。本研究条件下的NiCoCrAlY和NiCoCrAlYHf涂层能对IC6合金起到很好的防护作用。

Ni-Al-V合金L1_2相间有序畴界面的微观相场模拟

利用微观相场动力学模型模拟Ni-Al-V合金沉淀过程中L1_2(Ni_3Al)相间有序畴界面,对界面结构及其界面处原子的行为进行了研究.结果表明:L1_2相间存在3种稳定的平移界面以及2种过渡界面;界面的迁移性与界面结构有关,一个L1_2相的(100)和另一个L1_2相的(200)对应且有两个Ni原子面的界面以及(100)和(100)对应且有两个Ni原子面的稳定界面可以迁移,迁移前后界面结构保持不变,迁移的过程中形成过渡界面;而(100)和(200)对应且有一个Ni原子面的稳定界面则不可迁移.合金元素在不同的界面处有不同的偏聚和贫化倾向,Al原子在所有界面处贫化,V原子在所有界面处偏聚,Ni原子在可迁移界面处贫化,而在不可迁移界面处偏聚,且各元素在不同的界面处偏聚以及贫化程度不同.

Ni-Al合金中Ni_3Al相沉淀过程的微观相场模拟

基于微观相场动力学模型和微观弹性能理论,对Ni-Al合金中沉淀相Ni_3Al(γ′)形貌演化、早期沉淀机制和后期粗化过程进行了原子层面的计算机模拟．结果表明:沉淀过程中γ′相形貌由早期随机分布的圆形或不规则状逐渐向方形转变,其排列的取向性也越来越明显,最后形成周边圆滑的长方块状颗粒,沿[10]和[01]弹性“软”方向规则排列．弹性应变能作用下的粗化过程遵循优先选择的原则,位于弹性“软”方向上的颗粒不断长大和粗化,位于弹性“软”方向外的颗粒逐渐消失,沉淀后期在基体中形成高度择优取向的微观组织．低浓度Ni-Al合金中γ′相的早期沉淀机制为非经典形核长大机制,其演化序列为:过饱和固溶体→非化学计量比有序相→化学计量比平衡γ′相→长大．