李勇
,
刘国怀
,
王昭东
,
付天亮
,
李新中
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00703
在Bridgman定向凝固炉中对Ti-46Al-(8,9,10)Nb合金进行定向凝固实验,研究了生长速率和Nb含量对TiAl-Nb合金的微观组织、相变路径以及溶质偏析的影响,获得了定向凝固TiAl-Nb合金相变过程与微观组织选择图.结果表明,生长速率的增加使得固/液界面发生了平界面-胞状界面-枝晶界面转变,并促进完全β相凝固转变为具有L+β→a包晶反应凝固过程,最终组织由a2/γ层片组织转变为具有a2/γ层片和B2相的多相组织.溶质Nb的添加对β相具有稳定作用,促进了完全β相凝固过程的发生以及a2/γ层片和B2相多相组织的形成.生长速率和Nb含量对相变过程和微观组织的影响与溶质偏析(S型偏析,β型偏析)过程密切相关.其中S型偏析程度的提高有利于促进包晶反应的发生,从而导致最终组织发生严重的溶质偏析以及大量B2相在枝晶心部的集中分布.β型偏析中溶质Nb在残余β相中的富集是形成B2相的主要来源,Nb的富集程度直接决定了B2相的形态和尺寸.根据关于生长速率和Nb含量的Ti-46Al合金相变过程和微观组织选择图可知,选择较高的Nb含量和较低的冷却速率能获得完全β相凝固过程,可以得到组织分布均匀、溶质偏析程度较低的定向凝固组织.
关键词:
TiAl-Nb合金
,
定向凝固
,
微观组织
,
溶质偏析
王富鑫
,
骆良顺
,
王亮
,
张东徽
,
李新中
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00326
对Al-xCu (x=30,40,45,50,质量分数,％)合金凝固组织进行了系统的观察.结果表明,随合金中Cu含量由30％(质量分数,下同)增加到50％,合金中初生Al2Cu相形貌由枝晶状逐渐转变为棱面状,表明Al2Cu相的生长方式由非小平面生长转变为小平面生长.冷却速率对初生Al2Cu相生长形貌具有重要影响,冷却速率较低时,初生Al2Cu相为规则的棱面状;随着冷却速率增大,初生Al2Cu相逐渐转变为不规则的非棱面状,表明Al2Cu相的生长方式由小平面生长转变为非小平面生长.对凝固过程中初生Al2Cu相形貌转变研究发现,Cu含量为45％时,初生Al2Cu相形貌由枝晶状向方形转变;Cu含量增加到50％时,初生Al2Cu相形貌由枝晶状转变为网状.
关键词:
Al-Cu合金
,
Al2Cu相
,
生长形貌
刘国怀
,
张元
,
李新中
,
陈瑞润
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
对Ti-50Al-6Nb (at％)合金进行不同生长速度下的定向凝固实验,研究了生长速度对微观组织演变、相变路径、微观偏析和硬度值的影响.结果表明,在较低的生长速度下(≤10 μm/s),凝固过程为完全β相凝固,固液界面随生长速度的增加发生平胞枝转变,最终得到α2/y层片组织(在10 μm/s时为α2/γ+B2相的组织),其中层片结构与生长方向呈45°或0°夹角.在较高速度(≥15 μm/s)时,初生相为α相,固液界面为规则枝晶生长.最终组织为α2/γ层片组织,并与生长方向呈90°夹角.该成分合金的硬度值随着生长速度的增加而增加.与其它合金相比,该成分合金的硬度值较小.
关键词:
TiAl合金
,
定向凝固
,
微观组织
,
相变路径
,
硬度
李新中
,
孙涛
,
于彩霞
,
苏彦庆
,
曹勇智
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
通过对Ti-(44%-54%)Al合金(原子分数)在较大的温度梯度与生长速率比值(G/v)范围内进行Bridgman定向凝固实验,研究了不同凝固条件下的固/液界面形态演化规律、包晶两相组织的形成规律及最终形成的片层结构的取向规律.采用充分形核假设及成分过冷判据,计算了不同成分Ti-Al合金相与组织随凝固参数演化的相选择图,计算结果与实验结果符合较好.
关键词:
Ti-Al合金
,
定向凝固
,
相选择
闫二虎
,
李新中
,
徐达鸣
,
赵光伟
,
周建新
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00346
采用液淬方法对Al-11.80Cu-24.22Mg(质量分数,％)三元包共晶合金在不同温度下淬火,而后,对其相组成和凝固组织进行了研究,对凝固组织的演化规律以及凝固机制进行了分析.实验结果表明,该合金凝固过程中确实发生了三元包共晶反应,初生相为S相(Al2CuMg),包共晶组织为α-Al相和T相(Al6CuMg4)组成,最终凝固组织由残余初生S相、包共晶组织(α-Al+T)、两相共晶(α-Al+T)及三相共晶(α-Al+T+β)组成；虽然包共晶组织中和两相共晶中含有相同的相,即α-(Al)相和T相,但二者的组织形态不同,包共晶组织呈“条带状”,而两相共晶呈规则的“蛛网状”和“球状”.此外,三元包共晶反应时,包共晶组织依附于初生S相的周围生长,随着冷却速率的增加,三元包共晶反应变慢甚至被抑制,致使初生S相剩余而滞留在基体中.
关键词:
三元包共晶
,
液淬
,
组织演化
,
凝固机制
张元
,
刘国怀
,
李新中
,
陈瑞润
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00398
采用Birdgman定向凝固系统,在恒定的温度梯度和宽的生长速度范围(v=10-120 μm/s),对Ti-46Al-2Cr-2Nb合金进行了定向凝固实验,并对合金的领先相类型、一次枝晶间距(λ1)、二次枝晶间距(λ2)和片层间距(λe)进行分析.结果表明,随着生长速度的增加,试样的领先相由β相转变为α相；通过计算领先相界面温度,发现基于最高界面温度判据的相选择模型能对Ti-46Al-2Cr-2Nb合金领先相随生长速度v的转变趋势进行预测；λ1随v的变化规律受领先相转变影响不大,满足λ1 =700.6v-0.24关系；但λ2随v的变化规律受领先相转变影响较大,当领先相为β和α时,分别满足λ2=44.0v-0.10和λ2=57.3v-0.23关系；λe与v之间满足λe=16.4v-0.76关系,不受领先相转变的影响.与TiAl二元合金相比,提高生长速度更有利于Ti-46Al-2Cr-2Nb合金片层细化.
关键词:
TiAl合金
,
定向凝固
,
领先相
,
微观组织
刘国怀
,
张元
,
李新中
,
陈瑞润
,
苏彦庆
,
郭景杰
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00444
以Ti-52％Al合金为研究对象,在Bridgman定向凝固炉中进行不同时间的热稳定处理实验及相关的定向凝固实验,研究了定向凝固前糊状区的形成及其微观组织演化、界面形态和溶质分布,并考察了热稳定处理对定向凝固组织的影响.结果表明,试样熔化后形成了由α相晶粒、晶粒间富Al液滴和液相通道组成的糊状区,糊状区前沿为完全液相区.随着热稳定处理时间的增加,糊状区内α晶粒逐渐融合且沿温度梯度方向定向排布,富Al液滴和液相通道逐渐消失,固/液界面变得光滑平整.热稳定处理时间足够长时,糊状区内为单一的α相,溶质A1的成分在生长方向近似沿着α固相线变化.根据溶质守恒计算得出完全液相区内溶质Al含量为52.21％,高于试样原始成分,与实验测量结果相一致.进一步研究热稳定处理对后续定向凝固组织的影响,发现合理的热稳定处理时间(≥30 min)确保了定向凝固启动界面处存在稳定的温度场和浓度场,柱状晶沿生长方向能够平行并列生长,试样具有良好的定向效果.
关键词:
TiA1合金
,
热稳定处理
,
定向凝固
,
微观组织
樊江磊
,
李新中
,
苏彦庆
,
陈瑞润
,
郭景杰
,
傅恒志
中国有色金属学报
doi:10.1016/S1003-6326(11)61285-5
通过改变定向凝固前的保温时间,研究热稳定处理对定向凝固Ti-46Al-0.5W-0.5Si(摩尔分数,％)合金组织和性能的影响.在稳定的温度梯度下(G=20 K/mm),定向凝固启动前试样分别保温5、15、30、45和60 min,然后试样以恒定的速度(ν=30 μm/s)进行定向凝固实验.测量定向凝固组织的一次枝晶间距(λ1)、二次枝晶间距(λ2)、层片间距(λL)和显微硬度(HV),并分析这些参数与热稳定处理时间(t)的关系.λ1、λ2和λL的值随着t的延长而增大,而HV则随着t的延长而减小.在定向凝固启动前,延长热稳定时间有助于获得良好的定向凝固组织,然而,过长的保温时间则会降低合金的力学性能.因此,需要优化定向凝固前的热稳定处理时间.根据实验结果,在当前实验条件下,定向凝固前热稳定处理时间选择30 min,既能够获得良好的定向凝固组织,又能保持合金较高的力学性能.
关键词:
金属间化合物
,
TiAl基合金
,
晶体生长
,
组织演化
,
力学性能
闫二虎
,
孙立贤
,
徐芬
,
李新中
,
郭景杰
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.09.014
Nb-Ni-Ti三元合金具有较低的成本、较高的氢渗透性、良好的抗氢脆性及热稳定性,被认为是新一代在高温氢分离应用中的首选膜材料之一.简要回顾了氢分离渗透膜在近年来的发展历史,总结了目前Nb-Ni-Ti合金系氢分离渗透膜的制备技术;同时结合笔者在本领域的研究,着重分析了该合金系氢分离渗透膜的氢渗透理论及影响因素;最后展望了Nb-Ni-Ti三元合金系氢分离渗透膜的发展趋势.
关键词:
渗氢机理
,
膜制备
,
金属膜
,
Nb-Ni-Ti合金
陈晖
,
苏彦庆
,
骆良顺
,
李新中
,
郭景杰
,
傅恒志
稀有金属材料与工程
对具有柱状晶组织的铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金纵向和横向试样进行了室温拉伸、室温压缩和三点弯曲试验,并对拉伸试样断口进行了分析.结果表明:铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金力学性能存在强烈的各向异性.横向试样的拉伸性能和弯曲性能远远优于纵向试样,但压缩屈服强度低.合金的力学性能取决于加载轴与片层界面的角度,而不是柱状晶轴的方向.横向拉伸试样的拉应力与片层界面平行,α2/γ片层相界面对裂纹的阻碍作用对提高拉伸性能起到了重要作用.纵向压缩试样的压应力与片层界面垂直,使片层间的微裂纹闭合不扩展,压缩屈服强度较横向试样高.
关键词:
TiAl合金
,
室温拉伸
,
室温压缩
,
全片层组织
