Ti60合金表面电弧离子镀Ti-Al-Cr(Si,Y)防护涂层的热腐蚀行为

采用电弧离子镀技术在Ti60合金表面制备了Ti-48%Al-12%Cr(0.2%Si,0.1%Y,原子分数)防护涂层.利用XRD,SEM和EDS研究了Ti60合金及Ti-Al-Cr(Si,Y)涂层在Na_2SO_4和75%Na_2SO_4+25%K_2SO_4(质量分数)中800及850℃下的热腐蚀行为.结果表明,Ti60合金基体在800和850℃的硫酸盐中发生了严重的腐蚀,腐蚀产物发生了明显剥落.涂层样品在800和850℃的硫酸盐腐蚀介质中,表面形成了保护性的氧化膜,可以有效地保护Ti60合金免受腐蚀破坏.Ti60合金及涂层样品在75%Na_2SO_4+25%K_2SO_4混合硫酸盐中的腐蚀比在纯K_2SO_4中剧烈.Si和Y元素的加入使得Ti-Al-Cr-Si和Ti-Al-Cr-Si-Y涂层在硫酸盐中抗热腐蚀性能优于Ti-Al-Cr涂层.

Ti60合金电弧离子镀Ti-Al-Cr防护涂层的抗循环热冲击性能

利用电弧离子镀技术在Ti60合金表面制备了Ti-48Al-5Cr和Ti-48Al-12Cr(原子分数,%)两种涂层.研究了Ti60及涂层样品在高温(900℃和950℃)和室温(强制水冷)之间的抗循环热冲击能力.分析了热冲击过程中样品的质量变化、相组成、表面及截面形貌的显微照片.结果显示Ti-48Al-12Cr涂层具有较好的抗循环热冲击性能,能有效地保护Ti60基体.而Ti-48Al-5Cr涂层不能有效地保护基体,这是因为Cr元素含量不同导致氧化机制的差异.热冲击实验加速了氧化物的剥落和破坏,因此加速了内氧化的发生和裂纹的萌生、扩展.

Cr在Ti-Al-Cr合金抗高温氧化过程中的作用研究

研究了 Ti-50 Al,Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr(原子百分数 )合金在 90 0～ 1 0 0 0℃下的高温氧化性能。结果表明 :Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均表现出优良的抗氧化性能 ,氧化后表面主要是 α-Al2 O3及少量的 Ti O2 组成。Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-67Al-8Cr和 Ti-4 5Al-1 5Cr合金良好的抗高温氧化性能归于 Cr在合金抗氧化过程中起到了吸氧效应的作用。另外发现对于 Ti-50 Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均发生了 950℃时的氧化增重比 1 0 0 0℃时的氧化增重大 ,这是由于 Cr的加入使 Ti的活性降低的缘故。

添加W对Ti-Al-Cr-Nb铸态合金高温变形的影响

通过非自耗电弧熔炼及氩气保护浇铸方法,合成不同W含量的Ti-Al-Cr-Nb合金。采用高温拉伸测试及显微组织观察,研究添加W对Ti-Al-Cr-Nb铸态合金的显微组织及其高温变形影响。研究结果表明:W的添加使Ti-Al-Cr-Nb合金的铸态组织得到细化;在800℃时基体合金的伸长率从0.62%提高到90%;在高温变形过程中,添加W使Ti-Al-Cr-Nb铸态合金的最大伸长率从620%降低到200%,而最大伸长率相应的温度从850℃增大到1 050℃。不同W含量的Ti-Al-Cr-Nb铸态合金在800～1100℃的高温变形机制主要是晶粒滑动,而添加W使晶粒滑动的协调过程由晶界扩散转化为体扩散。

Ti-Al-Cr-Fe四元系α/γ相平衡的研究

设计了一种简单的扩散偶，用扩散偶－电子探针法，测定了1200和1250℃Ti－Al－Cr—Fe四元系中XCr≤4％和XFe≤1％范围内的α／γ相平衡关系和相平衡成分，绘出了四元系的局部等温正方形结果表明，在Ti—Al—Cr—Fe四元系中，Cr有提高Fe在α相中的溶解度的作用；

Ti-Al-Cr三元系α_2(α)/γ相平衡的研究

采用扩散偶-电子探针法系统测定了Ti－Al－Cr三元系1000—1300℃的α2（α）／γ相平衡关系和相平衡成分，绘出了Cr含量小于10％（原子分数）范围的Ti－Al-Cr三元系局部等温截面和Ti-Al局部纵截面相图，明确了Cr在α2（α）和γ相中分配比的变化规律，研究结果支持Cr在γ-TiAl相中取代Al的位置，降低γ-TiAl相中Al含量的观点．

Ti-Al-Cr体系高温BCC相扩散及原子移动性

针对钛及其合金的扩散研究有助于预测钛合金在热处理过程中的相组成及微观结构的演变。本文采用扩散偶法研究Ti-Al-Cr三元系BCC相中的扩散行为,制备的一系列扩散偶分别在1373 K和1473 K下退火8 h。通过EPMA获得成分-距离曲线,并使用ERFEX函数拟合。利用Whittle-Green和Hall方法获得互扩散系数和杂质扩散系数,发现在Ti-Al-Cr体系BCC相中Al原子的扩散明显比Cr原子快,同时Al原子的主扩散系数和杂质扩散系数均随Al和Cr浓度升高而增大,Cr则正好相反。使用实验测得的扩散系数评估原子移动性,建立Ti-Al-Cr体系BCC相的原子移动性数据库,通过DICTRA软件模拟得到的成分-距离曲线、扩散通道和主扩散系数的计算值与实验结果的对比吻合性较好,验证了数据库的准确性。

热处理对Ti-Al-Cr合金组织与力学性能的影响

研究了双温热处理对Ti -Al-Cr合金的显微组织与室温拉伸性能的影响。结果表明 :对锻造态Ti -Al -Cr合金进行双温热处理 ,可以得到均匀细小的双态组织 ;该合金经 12 90℃ ,4h ,FC → 12 40℃ ,4h ,FC + 90 0℃ ,2 4h ,FC热处理后 ,可获得σ0 .2 =547MPa ,σb=63 2MPa ,δ =3 .5%的理想综合力学性能。

Ti-Al-Cr两相钛合金的组织与性能研究

研制了一种Ti-Al-Cr两相钛合金。实验用合金采用真空自耗电弧熔炼,在α+β两相区锻造成60mm×60mm的方棒。用金相法测试合金相变点为(970±5)℃。为了解热处理制度对合金显微组织和力学性能的影响,合金经过4种工艺制度进行热处理。用金相显微镜观测了不同热处理制度下的组织特征,并测试其力学性能。研究结果表明,相变点以下固溶处理得到双态组织,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,合金强度升高,塑性呈下降趋势。β固溶处理后得到魏氏组织,合金强度和韧性匹配高于相同热处理条件TC4合金水平。

硼元素对Ti-Al-Cr-Fe系合金晶粒尺寸的影响

利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等设备或技术研究了B元素对Ti-Al-Cr-Fe系合金晶粒尺寸的影响,合金状态包含有铸态、锻态和固溶态。结果表明：B元素具有明显细化钛合金晶粒的作用,主要是由于在熔炼凝固过程中产生的Ti B相所致,Ti B相的存在可细化合金铸态组织,并钉扎晶界,阻碍后续热加工过程和热处理过程中原始β晶粒长大,可起到减少变形火次,从而降低加工成本。由于Ti B相的存在,Ti-3Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B合金在铸态、锻态以及热处理态组织中的晶粒均比Ti-3Al-3.7Cr-2.0Fe合金中的要细小;且在相同条件下固溶后Ti-3Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B合金中的晶粒尺寸大小在69-88μm,为Ti-3Al-3.7Cr-2.0Fe合金中晶粒的52.7%-67.0%。

磁控溅射镀膜技术在(Cr,Ti,Al)N涂层上的应用

过渡金属氮化物硬质涂层在切削刀具、精密模具和机械零部件等领域有着广泛的应用。随着切削技术的进步和难加工材料的增多,硬质涂层已由传统的二元涂层向着三元、四元涂层不断发展。(Cr,Ti,Al)N四元涂层因其优异的综合性能而备受研究人员的关注。本文从磁控溅射镀膜的基本原理和技术特点出发,介绍了制备(Cr,Ti,Al)N涂层常见的磁控溅射镀膜技术,分析了采用单质靶与合金靶沉积镀膜的效果及其各自的优缺点,研究了磁控溅射工艺参数对(Cr,Ti,Al)N涂层机械性能的影响,最后讨论了(Cr,Ti,Al)N梯度涂层的作用及其制备方法。本文可为设计(Cr,Ti,Al)N涂层制备工艺、改善(Cr,Ti,Al)N涂层性能提供理论参考与指导。

制备Si-Cr-Y高温抗氧化涂层适用于低密度Nb-Ti-Al合金

针对低密度Nb-Ti-Al合金抗氧化性能需求,开展了Si-Cr-Y抗氧化涂层研究,利用SEM、EDS、电阻内热法等手段分析了制备的硅系涂层高温抗氧化性能和微观结构在氧化前后的变化。结果表明,1200℃下涂层抗氧化寿命达到133 h,室温~1200℃空冷热震大于15000次;涂层与基体之间形成一层扩散阻氧层,保证了涂层与基体之间的结合强度;在高温大气环境下,涂层表面形成一层隔绝氧气的SiO2保护层,从而表现出Si-Cr-Y涂层具有良好的抗氧化性能。

Ti-60钛合金电弧离子镀Ti-Al-(Cr)防护涂层的循环氧化行为

研究了Ti-60钛合金及Ti-48Al和Ti-48Al-12Cr(原子数分数,%)两种涂层在800℃的循环氧化行为。实验发现Ti-60钛合金基体在800℃氧化严重,氧化层发生了明显剥落。而两种涂层在800℃均能有效地保护Ti-60钛合金基体。在循环氧化过程中Ti-48Al-12Cr涂层增重明显小于Ti-48Al涂层,表现出更好的抗循环氧化能力。

添加Cr元素对快速凝固Al-Ti-Fe基合金显微组织和显微硬度的影响

采用单辊旋铸技术制备Al-2.5Ti-2.5Fe 和Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr合金薄带,利用X射线衍射、EDS、透射电镜和高分辨电镜来分析该两种合金的急冷态和退火态显微组织,研究了Cr对快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe合金显微组织和显微硬度的影响。

Nb-Ti-Al合金及其硅化物涂层的高温氧化行为

采用电子束和真空自耗电弧熔炼法制备Nb-40Ti-7Al(质量分数,%)合金,利用料浆熔烧法在合金表面制备Si-Cr-Ti涂层,研究在1 400℃下合金与涂层的氧化行为。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及电子探针微区分析(EPMA)研究基体与涂层氧化前后的组织形貌变化及成分分布。结果表明:Nb-40Ti-7Al合金在1 400℃氧化1～11 h后,氧化产物均主要为TiNb2O7、TiO2、Al2O3;氧化前,涂层主要由(Nb,Ti,Cr,Al)Si2主体层与(Ti,Nb,Al)5Si3过渡层组成,高温氧化后涂层表面形成含有Al2O3、TiO2的SiO2阻挡层;合金与涂层的氧化行为均遵循抛物线规律,合金在1 400℃氧化11 h的单位面积质量增量为161.98 mg/cm2,而涂覆涂层后单位面积质量增量降至9.56 mg/cm2,表明Si-Cr-Ti涂层具备良好的高温抗氧化性能。

快速凝固Al-Cr-Zr-Ti合金的显微组织

利用透射电镜和能谱分析研究了Al 4Cr 4Zr 2Ti(原子数分数 )合金急冷态和各种退火态的显微组织。急冷态为完全过饱和固溶体 ;35 0℃× 4h处理后 ,晶界出现连续析出相 ;45 0℃× 4h处理后 ,组织出现二种析出相 :晶界析出球状亚稳相Ll2 Al3(Zr,Ti) ,晶内析出针形稳定相Al13(Cr,Ti) ;5 5 0℃× 4h处理后 ,亚稳相Ll2 Al3(Zr,Ti)转变为稳定相DO2 3 Al3(Zr,Ti)。

Ti-Al-Nb-Cr系中α(α_2)/γ的相平衡

用多元扩散偶-电子探针法，实测Ti-Al-Nb-Cr系中XNb≤8％、XCr≥5％范围内的α（α2）／γ相平衡成分用平面方程表示了边界面，并与实测结果比较。

多弧离子镀(Ti，Al，Zr，Cr)N多元膜的高温氧化行为

采用多弧离子镀技术,用Ti-Al-Zr合金靶和Cr靶,在W18Cr4V高速钢基体上沉积了(Ti,Al,Zr, Cr)N多元膜,并进行了600℃,700℃,800℃和900℃短时(4 h)高温氧化实验及700℃和800℃长期(100 h)高温循环氧化实验。用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)观察和分析样品表面氧化膜。结果表明,这种多元膜在短时(4 h)高温氧化条件下,800℃时仍具有良好的抗高温氧化性,XRD显示氧化膜主要为TiO_2;在长期(100 h)高温氧化条件下,该多元膜的抗高温氧化温度大约为700℃左右。

Ti对溅射纳米晶涂层高温氧化的影响

对Ni97Cr55Al7Ti溅射纳米晶涂层进行了空气中高温氧化实验,观察并分析了Ti的作用及影响。研究结果表明:由于涂层中相对较高的Ti含量,1000℃氧化200h后生成了由αAl2O3和TiO2组成的复杂氧化膜。TiO2的存在并没有降低涂层的抗高温氧化性能,而且生成的氧化膜与涂层基体有着很好的粘附性。这主要在于氧化初期生成的TiO2在随后氧化过程中没有发生长大,从而保证了保护性氧化膜的完整性。

Al、Ti共掺杂CrN基镀层的结构调变和摩擦学性能

利用闭合场非平衡磁控溅射技术在高速钢基体上制备具有不同结构的CrAlTiN镀层,采用XRD、SEM等手段对镀层微观组织结构进行了分析,并测试了其力学性能和摩擦学性能。结果表明:与传统的硬质镀层CrN、TiN相比,掺杂Al和Ti元素后的四元CrAlTiN镀层,无论形成多层结构,还是共沉积复合结构,都具有良好的力学性能和低的摩擦系数以及高耐磨损性能。