Ni_3Al+NiAl双相合金的氢致开裂过程研究

利用楔型张开加载(WOL)试样和带缺口的拉伸试样原位研究了Ni3Al+NiAl双相合金氢致裂纹形核扩展的过程,当试样中的氢浓度为Co＝12.6×10-4%时,氢致裂纹止裂门槛应力强度因子为KIH＝15.7 MPa·m1/2．裂纹扩展第二阶段速率为(da/dt)II=0.019mm/h,对氢浓度为Co=24.7×10－4%的试样,SEM下的原位拉伸表明,氢致裂纹形核的临界应力下降．氢致裂纹择优沿NiAl/Ni3Al相界形核、扩展;而未充氢试样的裂纹在NiAl基体中形核、扩展、导致解理开裂,任何裂纹的形核、扩展和NiAl中的滑移带无关,滑移带主要集中在Ni3Al相,它是裂纹扩展的障碍。

测定Ni-Al合金XRD相组成用纯NiAl_3的制备工艺

:传统的萃取工艺难以制得高纯度的 Ni Al3相 ,将这种 Ni Al3相与等量 α- Al混合后测得的 K值有较大的误差 ,仅适用于测量精度要求不高的情况。为了用 XRD准确测定 Ni- Al合金的相组成 ,作者用萃取和平衡凝固两种方法对 Ni Al3相 K值测定时使用的纯相制备工艺进行了实验研究。研究证实 ,熔融合金以小于 2 K/h的冷却速度缓慢凝固至固相线以下 ,可得到 α- Al与 Ni Al3两相的质量比接近于 1的相组成 ,用此试样测得的 K值经修正后可用于未知试样中 Ni

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.

Al_2O_3-TiO_2对铝合金表面激光熔覆NiAl涂层组织性能的影响

目的进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了NiAl合金涂层和NiAl/Al_2O_3-TiO_2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al_2O_3-TiO_2陶瓷相添加对NiAl熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果Al_2O_3-TiO_2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与NiAl熔覆层相比,在NiAl/Al_2O_3-TiO_2复合涂层中,具有较高硬度的Al_3Ni、Al_3Ni_2硬质相含量增大。同时,高硬度Al_2O_3和良好韧性的Ti O_2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。NiAl/Al_2O_3-TiO_2复合涂层的显微硬度平均可达650HV_(0.2),相比NiAl涂层提高了300HV_(0.2);磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比NiAl涂层降低了35%。干摩擦条件下,NiAl/Al_2O_3-Ti O_2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。

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。

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。

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．

单晶Ni_3Al基高温合金微铣削表面粗糙度试验研究

为研究单晶高温合金的微铣削表面粗糙度,采用直径为0.8mm的双刃硬质合金微铣刀,对典型的单晶Ni3Al基高温合金IC10进行微尺度铣削的三因素五水平正交试验研究。通过极差分析找出主轴转速、进给速度、进给深度对微铣削表面质量影响的主次因素。通过优化获得理想的切削工艺参数组合,所获表面粗糙度为801nm。对其切削机理和影响表面质量的原因进行深入的分析,其结果对单晶高温合金的微加工理论的机理揭示具有一定的指导意义。

拉晶速率对Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法制备Ni_3Al基单晶合金IC6SX试棒,研究了不同拉晶速率对凝固组织和高温持久性能的影响.结果表明,Ni_3Al基单晶合金IC6SX凝固组织为树枝状,随着拉晶速率从1.5 mm/min增加到6 mm/min,一次枝晶间距逐渐减小.与普通镍基高温合金不同,位于枝晶干处的次生γ′相尺寸比枝晶间处的大.随着拉晶速率的增加,枝晶干和枝晶间处的γ′相尺寸都逐渐减小,由不规则形状逐渐立方化,枝晶间处的初生γ′相的数量逐渐增多.一次枝晶间距和γ′相尺寸对高温持久性能影响显著,随着拉晶速率的增加,组织细化,铸态IC6SX单晶合金的高温持久寿命增加.

强脉冲离子束辐照对Ni_3Al基超合金IC6相变的影响

对定向凝固Ni3Al基超合金IC6,以不同功率密度的强脉冲离子束进行辐照,利用X射线衍射分析,研究了辐照后材料表面所产生的物相变化。结果表明:当以低功率密度辐照时,材料表面形成形变织构;随着功率密度的增加,材料表面还会发生部分非晶化;当功率密度进一步增加时,材料表面出现了新相。

Ni_3Al基合金及其复合材料抗磨粒磨损行为研究

研究了一种以Ni3 Al为基的复合材料 ,通过引入WC硬质点来改善材料的抗磨性 ,并将该材料与Ni3 Al基合金和 4 5 #淬火钢的抗磨粒磨损行为进行对比研究。结果表明 ,WC/Ni3 Al基复合材料具有良好的抗磨粒磨损性能 ,其抗磨性是 4 5 #淬火钢的 3 34倍 ,是一种极具潜力的高温抗磨材料。

定向凝固Ni_3Al基高温合金IC6A的真空钎焊

用Co45CrN iWBS i,Co45N iCrWB及N300E三种钴基钎料对定向凝固N i3A l基合金IC6A的真空钎焊进行探索研究,测定钎焊接头在900℃下的持久性能。试验结果表明,三种钴基钎料对IC6A合金钎焊工艺性能良好,均可获得致密完整的钎焊接头。但含元素S i和B的Co45CrN iWBS i钎料钎焊接头的高温持久性能较差,而仅以B作为降熔元素的N300E和Co45N iCrWB钎料钎焊的接头具有较好的持久性能,其中Co45N iCrWB钎料钎焊IC6A合金接头在900℃/160MPa下的持久寿命达100h以上。

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。

Cr和Zr对长程有序金属间化合物Ni_3Al基合金抗氧化性的影响

金属间化合物Ni_3Al在其熔点(1390℃)以下具长程有序结构,屈服强度随温度升高而增大,很有可能成为新型的高温结构材料。 1979年发现Ni_3Al中加入微量硼可使室温塑性显著提高。近年证实加Zr可进一步改善室温和高温强度,加Cr能减轻或消除动态脆性。高温材料除了需要良好的力学性能外,必须具有优异的抗高温氧化性能。但关于Cr和/或Zr对抗氧化性能的影响,尚未见系统报导。本工作研究Zr和Cr对Ni_3Al合金850～1150℃氧化增重的影响,探讨Ni_3Al合金氧化过程中Cr和Zr的作用。