TiAl-10Nb合金铸态组织演化规律的研究

研究Ti-(44～54)Al-10Nb合金铸态组织的演化规律,并确定全β凝固的TiAl-10Nb合金的成分范围。实验结果表明:Ti-(44～53)Al-10Nb合金的凝固组织为典型的柱状晶组织,Ti-54Al-10Nb合金的宏观组织为等轴组织;在其凝固组织(纵截面)上部存在较多的缩松,这主要是由于Nb元素的添加量加多,从而使TiAl基合金熔体的粘度增加,在冷却过程中熔体中产生的气泡不能排除所造成;与TiAl二元合金相比较,Nb元素的加入扩大了β相的凝固范围,TiAl-10Nb合金的全β凝固的成分临界点为50at.%Al,即Al含量小于50at.%时TiAl-5Nb合金是以全β凝固方式进行的。

热处理对Nb-10Si合金显微组织的影响

采用真空电弧熔炼法制备了 Nb-1 0 Si ( at% )合金 ,并在 1 85 0℃和 1 5 5 0℃温度氩气保护下进行了 2～ 1 0 0 h的热处理。综合通过 X射线衍射、透射电子显微术、扫描电子显微术及 X射线能谱对合金的显微组织进行了研究。结果表明 ,铸态 Nb-1 0 Si合金由连续的 Nb3 Si基体与均匀分布的 Nb相组成 ,1 85 0℃温度下热处理 2 h后 ,Nb晶粒明显长大 ;而在 1 5 5 0℃热处理后 ,Nb晶粒尺寸基本不变 ,Nb3 Si逐渐转变为 Nb和 Nb5Si3 相 ,且它们之间存在着一定的取向关系。1 5 5 0℃热处理 1 0 0 h后可以获得稳定的 Nb+ Nb5Si3 双相显微组织 。

Ti-45Al-10Nb合金的高温氧化行为

研究了Ti-45Al-10Nb(原子分数,％)合金在800～960℃在氧气和空气中的氧化行为。结果表明,该合金具有较好的高温抗氧化性能,其氧化增重速率与铁基耐热不锈钢相似或略优。与Ti-50Al合金相反,Ti-45Al-10Nb合金在空气中的氧化增重速率明显低于在纯氧中的氧化增重速率。X射线衍射与能谱分析表明,Ti-45Al-10Nb合金在氧气中的氧化产物主要有TiO_2和Al_2O_3,但在空气中的氧化产物中有TiN相。这是降低氧化速率的主要原因,同时,合金元素Nb稳定了氧化层中的TiN相,因而提高了合金在空气中的抗氧化性能。

Fe_(81)Zr_5Nb_4B_(10)非晶合金的晶化过程及其磁性能研究

采用单辊快淬法制备Fe81Zr5Nb4B10非晶合金带,并在不同温度下对其进行退火处理,利用XRD和振动样品磁强计(VSM)测试了合金自由面和贴辊面的结构及磁性能。结果表明:随着退火温度的增加,淬态合金由完全的非晶态结构转变为非晶与纳米晶的混合结构,晶粒尺寸、晶化体积分数增大,晶粒间的非晶层厚度减小。和自由面相比,贴辊面的晶粒尺寸较大,晶化体积分数较小,晶粒间的非晶层厚度较大。合金的矫顽力和比饱和磁化强度σs随着退火温度的升高逐渐增大。

Zr_(57)Cu_(15.4)Ni_(12.6)Al_(10)Nb_5非晶合金的高温压缩性能研究

通过高温压缩试验,研究了Zr_(57)Cu_(15. 4)Ni_(12. 6)Al_(10)Nb_5非晶合金在温度为411～461℃,应变速率为0. 0005～0. 1 s-1条件下温度和应变速率对流变应力的影响,并分析了应变速率敏感系数随温度和应变速率的变化趋势。运用示差扫描量热法(DSC)确定合金在各温度下的可加工时间,根据试验数据绘制出真实应力-应变曲线,计算得到应变速率敏感性指数,并利用X射线衍射(XRD)分析了热压后样品的组织。结果表明:合金在热压过程中的流变应力与温度负相关,与应变速率正相关,且符合"自由体积"理论。经过热压后的样品组织基本保持了非晶态。当温度为446～456℃、应变速率为0. 001～0. 01 s-1时,应变速率敏感性指数约等于1,可作为Zr57Cu15. 4Ni12. 6Al10Nb5非晶合金在过冷液相区的最佳成形条件。

TiAl及TiAl-9Nb合金抗热腐蚀性能研究

研究了TiAl及TiAl-9Nb合金在850℃下25%NaCl+75%Na2SO4(质量分数)熔盐中的热腐蚀行为,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)分析了腐蚀产物膜的结构和相组成。结果表明:TiAl和TiAl-9Nb合金的腐蚀产物均主要由TiO2, Al2O3和少量的TiS组成,腐蚀产物膜结构疏松,容易剥落,对基体的保护性很差。在热腐蚀过程中, NaCl对TiAl和TiAl-9Nb合金的表面氧化膜造成了破坏,生成的Cl2导致了表面氧化膜的开裂;继而O和S对TiAl合金中的α2相、 TiAl-9Nb合金中的β相产生了内氧化、内硫化的选择性腐蚀。与普通TiAl合金相比, TiAl-9Nb合金具有更优异的抗热腐蚀性能,这归因于TiAl-9Nb合金中β相较高的Al含量以及β相与α2相之间组织结构的差异。

固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金组织及摩擦磨损性能的影响

研究了固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金显微组织和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,锻态Ti-14Al-10Nb合金的显微组织由α_(2)相和β相组成,其中α_(2)相呈细小、弯曲的棒状形态。固溶温度的升高促进了显微组织中α_(2)相向β相的转变,导致α_(2)相的含量减少,同时棒状α_(2)相的形态逐渐粗化。锻态Ti-14Al-10Nb合金的摩擦因数及磨损量均小于经固溶处理后试样,表明锻态时合金的耐磨性较好;而且随着固溶温度的升高,α_(2)相溶解程度增加,合金耐磨性随之下降。Ti-14Al-10Nb合金主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。

枝晶增强Ti基复合材料的显微组织与力学性能

采用铜模吸铸法在TiNiCuSn合金系中添加难熔金属Nb,制备出了d3 mm Ti60Cu14Ni12Sn4Nb10棒状多相复合材料。对该合金的显微组织特征和相组成进行了分析,并对其室温压缩性能进行了测试。研究结果表明,Ti60Cu14Ni12Sn4Nb10的显微组织主要由β-Ti枝晶相、纳米晶化相和少量非晶相组成。该合金在室温下表现出较好的综合力学性能,其抗压断裂强度可达1.71 GPa,断裂应变约为17.7%,弹性模量为116 GPa。合金的断口分析结果表明,由于产生了塑性枝晶相,因此该合金具有较高塑性。