AlCrCuFeNb_(x)NiTi高熵合金的摩擦磨损及高温氧化性能

采用真空电弧熔炼方法制备了AlCrCuFeNb_(x)NiTi高熵合金,并研究了铸态合金的组织、摩擦磨损性能和高温氧化性能。结果表明:Nb元素的添加促进了Laves相的形成,使AlCrCuFeNiTi合金的相结构由L2_(1)相、BCC相和FCC相转变为AlCrCuFeNb_(0.5)NiTi合金的L2_(1)相、Laves相和FCC相。Nb元素的添加会降低AlCrCuFeNiTi合金的耐磨性能,磨损速率从AlCrCuFeNiTi合金的1.572×10^(-5) mm^(3)/(N·m)提高到AlCrCuFeNb_(0.5)NiTi合金的4.483×10^(-5) mm^(3)/(N·m),合金的室温磨损机制均为粘着磨损。合金的氧化动力学遵循抛物线速率定律,Nb元素对AlCrCuFeNb_(x)NiTi合金高温氧化性能的影响随着温度的改变而改变,800和900℃时能提高其高温氧化性能,但1000℃时Laves相的内氧化现象严重导致其高温氧化性能恶化。

黔西北煤田晚二叠世煤关键金属Li-Nb-Ta富集特征及成因机制

关键金属是当今社会必须的但是安全供应存在高风险的一类金属的总称。煤因富含有机质往往能够富集关键金属,特殊地质条件下能形成煤型关键金属矿床。很多研究表明我国西南地区晚二叠世含煤地层富含多种关键金属,但是其富集特征和形成机制仍然不清楚。本文以贵州黔西北煤田泰来煤矿上二叠统龙潭组9#煤层为研究对象,系统采集了煤层及顶底板样品,利用粉末X射线衍射仪对样品进行了矿物类别分析,利用X射线荧光光谱仪对样品进行了主量元素分析,利用电感耦合等离子体质谱仪对样品进行了微量元素分析。实验结果表明样品中的主要矿物包括高岭石、石英、伊利石、黄铁矿、锐钛矿、金红石、方解石、白云石、钠云母和钠长石等。含量较多的主量元素氧化物为SiO_(2)、TiO_(2)、Al_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3),存在富集的微量元素为Li、Nb、Ta、Zr、Hf、Sn、Th和In,其中Li、Nb和Ta的含量分别为世界煤均值的7.9倍、7.8倍和8.7倍。沉积物源和矿物赋存特征分析表明,峨眉山中性火山岩和高钛玄武岩对含煤盆地的物质供应具有一定的贡献,沉积之后的热液活动对该煤层关键金属的富集具有重要作用。

Nb元素影响TiAl金属间化合物键合特征的第一原理计算

采用第一原理方法,研究了Nb元素对TiAl金属间化合物电子结构及其对Ti,Al和O原子键合作用的影响.研究结果表明,Nb元素对富Ti和富Al的TiAl金属间化合物体系电子结构及键合作用的影响不同.对于富Ti的TiAl金属间化合物体系,Nb原子取代Ti晶格位置后,减小了Ti费米能级处的电子密度,削弱了Ti原子与O原子间的相互作用;同时增强了Al原子中s电子和O原子中p电子的相互作用.而Nb原子对富Al的TiAl金属间化合物体系中Ti/Al与O的相互作用影响较小.同时,向TiAl金属间化合物中掺杂Nb元素,增大了TiO2的生成能垒,减小了Al2O3的生成能垒,有利于促进抗氧化膜Al2O3的生成.因此,添加合金化元素Nb有利于提高TiAl金属间化合物的抗氧化性能,这与实验报道相一致.

元素合金化对Nb基高温合金组织和力学性能的影响

综述了近年来国内外在合金化改善Nb基高温合金组织形貌、提高力学性能方面所取得的进展,分析了Ti,Cr,Hf和Mo等合金化元素对合金中Laves相,亚稳相Nb_3Si和γ-Nb_5Si_3的影响,总结了合金元素对材料力学性能的影响规律。

Nb含量对GH4169合金钢锭偏析规律的影响

利用光镜、扫描电镜和能谱仪等手段分析了不同Nb元素含量的GH4169合金钢锭组织特点及元素偏析规律,并对经单阶段均匀化热处理后钢锭的组织及残留析出相特征进行分析。结果表明:随着Nb元素含量增加,GH4169合金铸锭由边缘到心部,枝晶组织粗化,二次枝晶间距增大,Nb、Ti元素的偏析系数亦增大;经1160℃保温20h的均匀化处理后,Nb添加量越多,未回溶的析出相残留越多,且残留析出相有很明显的聚集趋势,残留析出物聚合体主要为富Nb的Laves相及富Nb、Ti元素的碳化物。不同Nb元素含量钢锭中Laves相完全回溶需要的时间应不相同,在高Nb含量条件下,传统的均匀化工艺无法使Laves相完全回溶;若同时考虑钢锭的尺寸因素,高Nb含量条件下,残留析出相的聚合体可能会演化为"黑斑"缺陷而使钢锭报废。

Nb元素对纳米晶(Nd,Pr)FeB/α-Fe复合永磁合金显微结构与磁性能的影响

添加Nb元素会使(Nd,Pr)FeB/α-Fe纳米晶复合永磁合金的平均晶粒尺寸显著减小。用AFM观察快淬(Nd,Pr)10.5Fe81.5-xNbxCo2B6(x(at%,下同)=0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0)合金条带自由表面的显微结构,晶粒平均直径从不含Nb的(Nd,Pr)10.5Fe81.5Co2B6合金的175nm减小到含2at%Nb的(Nd,Pr)10.5Fe79.5Nb2Co2B6合金的68nm,晶粒平均直径细化了61%;当Nb超过2at%后,Nb含量的增加对晶粒的细化作用明显减弱,含3at%Nb的合金平均晶粒直径为63nm,比含2at%Nb仅细化了7.3%。含2at%Nb的(Nd,Pr)10.5Fe79.5Nb2Co2B6合金,粘结磁体磁性能达到最佳值,Br=0.665T,Hci=748kA·m-1,(BH)m=73kJ·m-3。Nb元素含量在2at%Nb以下时,合金晶粒粗大,磁性能较低;超过2at%后,富集在晶界处的富Nb晶间相加厚,晶粒间的交换作用和剩磁增强效应减弱,合金的内禀矫顽力虽然增加,但剩磁Br和最大磁能积(BH)m降低。

合金元素Nb对细化连铸辊堆焊层金属组织的影响

研制了三种不同合金元素Nb加入量的药芯焊丝。采用金相显微镜和扫描电镜对其显微组织和断口形貌进行了观察,采用X射线衍射仪对其相结构进行了分析,采用图形分析软件对其奥氏体晶粒度进行了统计。结果表明,堆焊层金属的显微组织含有板条马氏体和少量铁素体;堆焊层金属的断口类型以韧脆性断口为主;合金元素Nb加入量为0.15%时,其显微组织最细小且分布最均匀,断口韧窝更加均匀、细小;加入合金元素Nb使奥氏体晶粒尺寸明显减小,由22.7μm减小到20.3μm;合金元素Nb细化奥氏体晶粒尺寸是细化堆焊层金属显微组织的主要原因。

合金元素对Zr-Nb合金耐蚀性能的影响

研究了Sn，Fe，Cr，Ni，Mo，Bi和Te等合金元素对Zr－Nb合金耐蚀性能的影响。结果表明，在360℃水腐蚀试验中，Bi有较好的作用。在400℃蒸汽中试验，Bi和Ni有较好的作用，其它元素作用不明显。在500℃高温蒸汽中，仍是Bi和Ni有好的作用。所有合金经500℃，200h腐蚀后均未出现疖状腐蚀现象。TEM分析表明，腐蚀氧化膜主要是由单斜型（ZrO2）M微晶组成，晶粒内存在孪晶亚结构。

Al_2O_3陶瓷/Nb钎焊接头残余应力场的有限元分析

利用有限元法,采用弹塑性理论对Al2O3陶瓷/Nb接头的应力场进行了数值模拟。得出了接头部位应力σx,σy和τxy的分布状态,研究发现在当接头界面结合良好时在界面附近的陶瓷侧的残余主应力(σ1)出现极大值,裂纹最有可能从此处开启,然后在残余主应力(σ2)的作用下向陶瓷内部延伸。

Hf对Nb-15W-5Si-2B合金室温和高温力学性能的影响

为了寻求Nb-Si基合金高温强度和室温塑性之间的平衡,设计了以Nb基固溶体相NbSS占主导的Nb-15W-5Si-2B-xHf(x=0,5,10,15,原子百分数)合金,研究了Hf元素对Nb-15W-5Si-2B合金的组织、室温和高温压缩性能以及高温蠕变性能的影响。结果表明,Nb-15W-5Si-2B合金由NbSS和Nb5Si3两相组成,Nb5Si3相呈网状分布;Hf的加入不改变相组成,但Nb5Si3相由网状分布逐步变成不连续小岛状分布,而且体积分数减少。Hf同时提高Nb-15W-5Si-2B合金的高温静强度和室温塑性,但对Nb-15W-5Si-2B高温压缩蠕变性能不利。最后讨论了Hf对Nb-15W-5Si-2B合金强化与塑性化机理。

试样尺寸对Al_2O_3陶瓷/Nb钎焊接头应力场分布的影响

采用数值模拟的方法研究了试样尺寸对Al2O3陶瓷和Nb 钎焊接头残余应力场分布的影响,研究发现试样尺寸变化会对接头的残余应力场产生一定的影响。当试样尺寸在高度H 方向上不断增加时,残余应力分布趋势基本不变,只是应力峰值有所增加,且当高度H 增加到一定值时(在本研究中H=10 mm),其变化不再影响残余应力的分布,应力峰值不再增加。当试样尺寸在宽度W 方向上增加时,残余应力也是呈现不断增加的趋势,当试样宽度W 增加到25 mm后,残余应力峰值开始下降。所以适当增加试样尺寸可有效降低试样中残余应力分布,对接头设计有益。

电子束熔炼Nb-Si系多元合金的组织和性能

采用电子束熔炼对Nb-Ti-Si-Cr-Al-Hf多元合金进行重熔,研究合金锭成分与组织的均匀性以及合金的硬度、室温断裂韧性、高温抗压性能。结果表明:电子束熔炼易导致合金元素的挥发损失,使得合金锭的成分不均匀;高的冷却速度有助于细小、均匀的等轴组织形成,其中硅化物相的显微硬度HV约为1100,是Nb固溶体相的3倍左右;电子束熔炼Nb-Si系多元合金的室温断裂韧性(KQ)约为10.3MPa.m1/2;在1250℃的抗压强度约为426.3MPa,且具有一定的高温塑性。

微量元素La,Nb,Zr在判别大地构造环境方面的应用

La,Nb ,Zr是一组耐熔强亲岩浆元素 ,其相互之间的比值关系恢复深部作用的地球化学过程。玄武岩类特别是原始玄武岩浆形成的岩石的La/Zr及Nb/Zr比值 ,能较好地反映其源区的La,Nb ,Zr之间的分异特征 ,在一般情况下这一特征与某种确定的大地构造环境有密切关系 ,可用来判别玄武岩类形成的大地构造环境及其源区分异特征。本文根据世界上典型大地构造环境区玄武岩类的La,Nb ,Zr数据 ,划分玄武岩形成的大地构造位置 ,提出了La/Zr-Nb/Zr双对数图及判别方法。

Zr-Sn-Nb薄片合金高温低周疲劳行为

采用Zr-Sn-Nb合金薄片漏斗试样,完成了室温和500℃高温下的低周疲劳试验,提出基于漏斗根部节点轴向应变的疲劳损伤等效假设。根据有限元分析,建立了Zr-Sn-Nb合金室温和高温下薄片漏斗试样测试应变到漏斗根部轴向应变的转换模型。结合低周疲劳试验结果,建立了在室温和500℃高温条件下用于估算Zr-Sn-Nb合金疲劳寿命的Manson-Conffin模型。结果表明:Zr-Sn-Nb合金具有循环稳定性;高温严重影响了Zr-Sn-Nb合金低应变幅下的疲劳寿命,随着应变幅的增加,温度影响趋弱。

TiAl-Nb基合金多元合金化的研究进展和应用现状

综述了TiAl-Nb基合金的多元合金化方面的最新研究进展,主要内容包括TiAl-Nb基合金的性能特点、多元合金化的研究进展和应用现状。阐述了以近年发展的多元合金化方式改善Ti-Al-Nb基合金力学性能和高温抗氧化性能的研究成果,展望了TiAl-Nb基合金多元合金化的发展趋势和应用前景。

基于损伤力学的Cr25Ni35Nb炉管材料蠕变损伤有限元分析

基于修正的Kachanov-Rabotnov本构方程,编制了用于计算管单元的用户子程序,并且与ABAQUS有限元分析软件耦合。通过拟合不同温度和不同应力下的Cr25Ni35Nb钢炉管材料蠕变试验数据,得到了蠕变损伤力学本构方程中的材料参数,对炉管运行10万h后的蠕变损伤进行数值模拟,得到了整体损伤分布与最大损伤部位。

Nb对Zr基非晶合金在NaOH溶液中腐蚀行为的影响

采用真空单辊甩带法制备出(Zr_(56)Al_(16)Co_(28))_(100-x)Nb_x(x=0,2,4)的合金试样。利用X射线衍射、电化学极化曲线和扫描电镜研究了Nb对Zr-Al-Co非晶合金在1 mol/L Na OH溶液中腐蚀行为的影响。结果表明,在1mol/L Na OH溶液中,Zr-Al-Co-Nb非晶合金的耐腐蚀性能优于Cr18Ni8,且适量添加Nb能提高Zr-Al-Co-Nb非晶合金的耐腐蚀性。

Nb-Cr系多元合金的组织和性能

采用真空非自耗+真空自耗电弧熔炼的方法制备了Nb-Cr系多元合金的母合金锭;对母合金进行了1450℃,24h+1000℃,24h的热处理;采用三点弯曲方法测试了合金的室温断裂韧性;进行了950℃不同时间的氧化实验。发现热处理后Nbss基体由树枝晶转变为等轴晶,而Laves相Cr2(Nb,Ti,Hf)则由块状转变为边界圆润的棒状;合金的室温断裂机制由电弧熔炼态的解理断裂转变为热处理后的准解理断裂;950℃的氧化产物为CrNbO4、HfO2、TiO2、CrNb11O29和Ti2Nb10O29。

高温热处理对Nb-Cr系多元合金组织的影响

采用真空非自耗电弧熔炼然后真空自耗电弧熔炼的方法制备了Nb-Cr系多元合金的母合金锭,在超高温高真空热处理炉上进行了1250℃,24h;1350℃,24h和1450℃,24h的高温热处理。通过X射线衍射、光学金相、扫描电子显微镜和能谱分析等手段对材料的电弧熔炼态组织和热处理后组织进行了观察和研究。结果表明:电弧熔炼态组织由树枝晶的Nbss基体和枝晶间均匀分布的Laves相Cr2(Nb,Ti,Hf)块组成;热处理后,组织细化,Nbss树枝晶全部转变为等轴晶组织。随着热处理温度的升高,组织更加细化,组成相中Cr化物相含量增加。

稀土元素对Nb-Si基超高温合金的合金化作用和抗氧化涂层改性作用

由铌基固溶体和金属间化合物组成的Nb-Si基超高温合金是当前新型高温结构材料的研究热点,但是其抗氧性能较差制约了合金的应用,合金化和涂层制备是提高抗氧性能的重要途径,稀土在合金化和涂层改性两个方面都具有特定的益处。综述了在合金化时添加稀土(Y、Ce、Dy、Ho)对微观组织和力学性能的影响,论述了稀土或稀土氧化物(Y、Ce、Y_2O_3、CeO_2)对硅化物抗氧化涂层的改性作用机理。