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高梯度定向凝固共晶高温合金的组织与性能

本文采用LMC和电子束区熔两种高温度梯度定向凝固装置,研究合金成分及工艺参数对初生相析出行为的影响,优化了自生复合材料的制备工艺。在此基础上开展了以Ni-TaC系共晶合金为代表的定向高温共晶复合材料的研究,借助金相技术、电镜技术、图象处理技术等多种分析测试手段,考察试样的界面形态、组织特征以及共晶共生范围等多方面的凝固特性,建立了凝固过程控制与凝固组织的对应关系。探讨了自生复合材料凝固组织对力学性能的影响以及室温和高温复合材料的断裂机制。本工作发现,温度梯度在一定程度上能够抑制初生相析出,较低的凝固速率对抑制初生相的析出有利。在LMC高温度梯度定向凝固条件下,凝固速率在7.14μm/s范围内,偏离共晶成分2.9wt.%Ni-Nb亚共晶合金都可制备出片层状共晶自生复合材料。生长速率平方根的倒数与共晶片层间距具有线性对应关系,该系统有λ~2R=83.14μm~3/s关系式。EBFZM的Ni-Nb近共晶合金在电子枪移动速率为1.67μ  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

《材料导报》2001年08期
材料导报

高梯度定向凝固共晶高温合金的组织与性能

~~高梯度定向凝固共晶高温合金的组织与性能@于金江$西北工业大学凝固技术国家重点实验室!西安710072 中科院沈阳金属研究所,沈阳110016制备共晶自生复合材料的生产效率低、增强相体积分数调节范围小等因素极大地制约了共晶自生复合材料的发展和商业应用。采用 LMC 和电子束区熔两种高温度梯度定向凝固装置,不但提高了自生复合材料的生产效率,而且还扩大了增强相体积分数的调节范围。在 LMC 高温度梯度定向凝固条件下,凝固速率在7.14μm/s 范围内,偏离共晶成分2.9wt%Ni-Nb 亚共晶合金都可制备出片层状共晶自生复合材料。生长速率平方根的倒数与共晶片层间距...  (本文共1页) 阅读全文>>

西北工业大学
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Ni,Cr,Al-TaC共晶自生复合材料的组织与性能研究

本文采用LMC高温度梯度定向凝固装置,对Ni,Cr,Al-TaC共晶自生复合材料进行了深入的研究,优化了该种自生复合材料的制备工艺。利用热电偶测温方法,对定向凝固过程中固液界面温度梯度及影响因素进行测试和分析。采用对试样液淬的方法获得该种共晶自生复合材料的各种固液界面形态。借助金相技术、电镜技术、图象处理技术等多种分析测试手段,考察试样的界面形态、组织特征以及共晶形貌等多方面的凝固特性,建立了凝固过程控制与凝固组织的对应关系。探讨了自生复合材料凝固组织对力学性能的影响以及室温和高温复合材料的断裂机制。本工作发现,在温度梯度基本保持不变的条件下,随着凝固速率的增大,Ni,Cr,Al-TaC共晶自生复合材料的凝固界面由平界面向胞状及枝状界面逐渐转化。同时共晶组织也由棒状向胞状及枝状转化。在该共晶自生复合材料中TaC纤维间距和凝固速率的函数关系为,横向面积与凝固速率的函数关系为S=-0.6597R+5.14,TaC纤维体积分数在一定范...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

高温度梯度定向凝固NiAl-Cr(Mo)合金组织及力学性能

随着航空航天工业的发展,人们对高温结构材料的使用温度和综合力学性能的要求越来越高。金属间化合物NiAl具有高熔点、低密度、高热导率和优异的抗氧化性等优点,但室温塑性差和高温强度低限制了其实际应用。将定向凝固和复相强化技术结合起来制备NiAl基共晶自生复合材料是提高NiAl合金性能的有效方法。本文采用高温度梯度定向凝固技术,向NiAl合金中添加不同含量的Cr、Mo元素,在NiAl-Cr(Mo)合金共晶到过共晶的大成分范围内深入分析了定向凝固工艺参数对相的生长和选择机理、固/液界面形貌和凝固组织特征等的影响。同时探讨了NiAl-Cr(Mo)合金凝固组织与力学性能的关系,分析了合金的强韧化机理。最终在定向凝固NiAl-Cr(Mo)过共晶合金中制备出含有大体积分数强化相、片层排列规则的全共晶组织,材料的室温断裂韧性和高温拉伸强度均有明显的提高。本文的主要研究结果如下:定向凝固NiAl-xCr-6Mo(x=28、32、36)合金的凝固组织...  (本文共160页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
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高梯度定向凝固Cu-Cr自生复合材料的组织与性能

定向凝固Cu-Cr自生复合材料由于具有高强度、高导电性,同时因其在凝固过程中自动形成而避免了人工复合材料中长期存在的界面污染、稳定性差等不足,因而在电气化铁路用电车线材方面有广阔的应用前景。本文就是以电车线的应用为背景,采用Cu-Cr合金作为研究对象,从凝固工艺和凝固机制两个方面,系统地研究了其在定向凝固工艺下的组织形态及其强化元素的析出行为。主要内容和成果有:1 自行设计了一台双区加热高梯度定向凝固装置。该装置采用了双区加热和液态合金直接冷却技术,再配以合适的辐射挡板,可以提高液固界面处的温度梯度。抽拉系统可以实现较大范围内(0.2—850μm/s)的连续调节,抽拉过程平稳可靠,低速抽拉时无爬行蠕动现象,同时具备液淬功能。2 揭示了Cu-Cr共晶的生长形态,发现其在共晶生长过程中,共晶体(α+β)依附在α相上生长;Cu-Cr因有较好的共格关系,其共晶形貌按照其结晶结构学特点生长,定向凝固下热流的方向影响不显著。3 在非平衡凝固...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>

《稀有金属材料与工程》2005年10期
稀有金属材料与工程

凝固速率对铌基共晶自生复合材料定向凝固组织的影响

1前言定向凝固技术是对金属材料进行凝固过程研究的重要手段之一,可用于模拟合金的凝固过程,也是研究固液界面形态及凝固组织行之有效的技术手段[1]。自生复合材料是共晶合金或偏晶合金,采用定向凝固的方法,通过合理地控制工艺参数,组织中的基体和强化相均匀分布,定向整齐地排列,强化相是在定向凝固时相变过程中析出的[2]。用定向凝固方法生产共晶自生复合材料的内在优越性是很明显的,它用成功的工艺技术一次便可从熔体直接生产出零件,而且,组成复合材料的各相在热力学上或多或少是稳定的[3]。从简单的二元金属共晶系发展到陶瓷共晶系、半导体共晶系、高熔点金属及其碳化物硅化物共晶系以及金属间化合物共晶系,出现了诸如Ni-NbC[4],Cr-Cr3Si,Al2O3-ZrO2,Si-TaSi2[5]和Ni3Al-Ni3Nb[6]等多种多样的新型结构和功能材料,应用于电子、信息、航空航天以及生物等高新技术领域。Nb基固溶体和Nb-Si金属间化合物组成的铌基共晶...  (本文共4页) 阅读全文>>

《稀有金属材料与工程》2008年05期
稀有金属材料与工程

热处理对铌硅基共晶自生复合材料组织的影响

目前,镍基高温合金已经难以满足先进航空发动机对热端部件材料的要求,迫切需要研发能使用在更高温度下的新型超高温金属结构材料[1]。铌硅基共晶自生复合材料因具有高熔点、低密度和优良的力学性能而引起了研究者的极大关注,有望成为镍基单晶高温合金的后继材料[2]。虽然由脆性硅化物Nb5Si3在高温增强和铌基固溶体在室温增韧的铌硅基共晶自生复合材料表现出良好的力学性能[3],但为了获得均匀稳定的组织从而进一步提高力学性能,对其进行热处理是十分必要的。铌硅基共晶自生复合材料的热处理必须在高真空或惰性气体保护下进行[4],一般可分为固溶热处理和时效热处理。固溶热处理的温度一般应低于1900℃;而时效热处理的温度不超过1700℃[5,6]。目前,国内外对铌硅基共晶自生复合材料热处理的研究还较少,对热处理过程中的组织变化规律还不是很清楚。本文研究了热处理对Nb-24Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf-1B-0.05Y多元合金组织的影响。1实验方...  (本文共5页) 阅读全文>>