崔春娟
,
张军
,
苏海军
,
王红
,
刘林
,
傅恒志
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01019
采用电子束悬浮区熔装置(EBFZM)制备了Si-TaSi2共晶自生复合场发射材料, 系统地研究了Si-TaSi2共晶的定向凝固组织特征. 当凝固速率在0.3～9.0mm/min范围内变化时, 均可获得Si-TaSi2共晶自生复合材料, 具有高精确取向的TaSi2纤维在硅连续基体中均匀分布. 随着凝固速率的增大, TaSi2纤维的直径和平均间距减小, 面密度和体积分数增大. 采用零功率法考察了不同凝固速率时的固-液界面形貌. 当凝固速率由0.3mm/min变化到5.0mm/min时, 固-液界面经历了平界面→浅胞状界面→胞状界面→平界面的演化过程.
关键词:
定向凝固
,
electron beam floating zone melting
,
Si-TaSi2 eutectic in situ composite
,
solid/liquid interface
苏海军
,
张军
,
刘林
,
傅恒志
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2007.06.001
采用激光区熔高温度梯度快速定向凝固技术从熔体中直接制备Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合陶瓷,以研究其在超高温度梯度(1.0×106 K/m)下的快速凝固组织特征及与激光工艺参数的关系,并对其力学性质进行分析.研究结果表明:凝固组织强烈地受激光扫描速度与功率密度的影响,当二者匹配时,Al2O3相和Y3Al5O12(YAG)相呈现均匀一致,连续分布的层状耦合共晶结构,共晶间距细小(1～2 μm),且随扫描速度的增大逐渐减小;所制备的Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶陶瓷硬度高达19.5 GPa,断裂韧性达到3.6 MPa·m1/2.
关键词:
Al2O3/Y3Al5O12(YAG)
,
共晶自生复合陶瓷
,
激光区熔
邓杨芳
,
张军
,
苏海军
,
宋衎
,
刘林
,
傅恒志
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00841
采用激光区熔快速定向凝固技术制备出Al2O3/Er3Al5O12(EAG)共晶自生复合陶瓷, 研究了不同激光扫描速率下材料的凝固组织特征及其演变规律, 并对其力学性能和增韧机制进行了分析. 结果表明: 激光区熔Al2O3/EAG由连续的Al2O3和EAG两相组成, 两相相互交错分布, 形成均匀的三维网状结构; 共晶间距细小, 在0.2~2.1μm之间, 并随着扫描速率的增加规律性地减小. 在低的扫描速率下, 微观组织呈现典型的层片状非规则共晶组织; 当扫描速率增至800μm/s时, 出现了胞状及EAG树枝晶. 共晶陶瓷的硬度和断裂韧性分别为18.7GPa和2.45MPa·m1/2. 微观组织高度细化以及裂纹扩展过程中沿两相界面偏转、分叉等机制提高了材料的韧性.
关键词:
氧化物共晶陶瓷
,
laser zone remelting
,
microstructure
,
fracture toughness
于建政
,
张军
,
苏海军
,
宋衎
,
刘林
,
傅恒志
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2012.11627
采用激光区熔凝固技术制备大尺寸Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合陶瓷, 考察双面区熔条件下大尺寸氧化物共晶陶瓷的熔化及凝固成形规律, 采用扫描电镜、能谱和X射线衍射对其凝固组织特征进行了表征和分析. 研究结果表明:在优化的凝固工艺下, 激光双面区熔增加了熔凝层的厚度, 获得了熔凝层厚度8.2 mm, 长度65.0 mm, 致密度达98.5%±1%的Al2O3/YAG共晶陶瓷; 共晶熔凝层厚度随激光扫描速率的减小而增加, 随激光功率的增大而增大, 并且致密度随着激光功率的增大呈现先增大后减小的趋势; 双面区熔后的Al2O3/YAG共晶陶瓷微观组织由均一分布、相互交织的Al2O3和YAG共晶相组成, 共晶层片间距较小(1.0~3.5 μm), 且与凝固速度满足Jackson-Hunt公式; 共晶间距随扫描速率的增大逐渐减小; 双面区熔界面处共晶组织生长具有连续性, 界面结合良好; 共晶陶瓷的Vickers硬度为(18.6±1.0) GPa.
关键词:
Al2O3/YAG; 共晶陶瓷; 激光双面区熔; 制备; 表征
王海锋
,
苏海军
,
张军
,
黄太文
,
刘林
,
傅恒志
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00288
采用熔体超温处理技术对新型含Re和Ru的镍基单晶高温合金熔体进行不同温度的超温处理, 利用EPMA研究了定向凝固过程中合金元素的溶质分布状态及溶质分配系数随熔体超温处理温度变化的演化规律. 结果表明, 在平界面定向凝固条件下, 随熔体超温处理温度的升高, Al, Ta元素在固液界面前沿液相一侧的分布呈现先增大后减小的趋势, 而Re, W, Ru, Co元素则呈现与之相反的规律, Mo, Cr元素无明显变化; 而熔体超温处理温度对Ru, Co, Mo, Cr元素的溶质分配系数影响较小. 熔体超温处理使合金熔体结构发生变化, 进而影响元素分布, 是导致溶质分配系数发生变化的主要原因.
关键词:
熔体超温处理温度
,
溶质分配系数
,
固液界面
苏海军
,
张军
,
刘林
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.04.014
采用激光区熔定向凝固技术制备了Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合材料.利用SEM,XRD,EDS及TEM对共晶形貌特征、相组成、界面结构.组织演化及相析出规律进行了研究;利用分形维数对非规则微观组织形态进行了定量表征.在此基础上,分析讨论了氧化物共晶的非规则共晶生长机制.结果表明: Al2O3/YAG共晶自生复合材料由无规则均匀分布的Al2O3和YAG两相组成,两相之间相互交错,耦合生长,呈象形文字结构;凝固过程中,YAG相作为领先相析出;随扫描速率增大,共晶间距高度细化,最小层间距为0.2 靘;在低扫描速率下,共晶组织属典型的层片状非规则共晶组织,具有明显的分形特征,当扫描速率达到2000 靘/s时,出现胞状和树枝状组织,组织分形特征减弱;共晶两相高的熔化熵及激光快速凝固大的动力学过冷导致的小平面/小平面共晶生长是形成复杂非规则共晶组织的主要原因.
关键词:
定向凝固
,
Al2O3/Y3Al5O12
,
共晶自生复合材料
,
非规则共晶
,
微观组织
丁智
,
张军
,
王常帅
,
苏海军
,
刘林
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00544
研究了熔体超温处理工艺对DZ125镍基高温合金铸态及热处理态高温持久试样位错组态的影响.结果表明:铸态试样的高温持久寿命随熔体超温处理温度的升高而增加.热处理态试样的高温持久寿命随超温处理温度的升高表现为先增加后减少,当超温处理温度为1650℃时,持久寿命达到最大值.随熔体超温处理温度的升高,铸态试样位错密度增大且位错多呈波浪形和不规则网络状分布,热处理态试样中出现规则的多边形位错网,有利于持久性能的提高.位错网中位错的Burgers矢量为a/2〈110〉和a〈100〉.高温持久变形机制为位错的切割或攀移.随超温处理温度的升高,切入γ'相的位错数量减少,并且有位错列和位错对列攀移通过γ'相.
关键词:
熔体超温处理
,
高温持久寿命
,
位错组态
,
镍基高温合金
贾晓娇
,
张军
,
苏海军
,
宋衎
,
刘林
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00419
采用激光悬浮区熔定向凝固方法制备了高致密度Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷材料,研究多元复相陶瓷在高温度梯度、不同生长条件下的凝固组织形态演化规律,定量表征凝固速率与氧化物陶瓷共晶间距的关系,在此基础上,考察其力学性能并分析凝固组织与断裂韧性的关系.研究结果表明:激光悬浮区熔Al2O3/YAG/ZrO2三元自生复合材料呈现与热流方向平行、定向性良好的非规则层片共晶形貌,共晶组织随凝固速率的增大而快速细化,凝固速率为200 μm/s时,最小层片间距达到0.46 μm.平均层片间距λav与凝固速率V之间符合关系:λavV0.5=12.4μm1.5·s-0.5,且明显小于同等凝固速率条件下Al2O3/YAG二元共晶的平均层片间距.Al2O3/YAG/ZrO2三元共晶平均硬度为(19.0±1.0)GPa,室温断裂韧性为(3.31±0.2) MPa·m1/2.与二元共晶相比,裂纹捕获、偏转以及共晶相热胀系数失配是三元共晶室温断裂韧性提高的主要原因.
关键词:
激光悬浮区熔
,
定向凝固
,
三元共晶
,
自生复合材料
,
凝固组织
,
断裂韧性
宋衎
,
张军
,
贾晓娇
,
苏海军
,
刘林
,
傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00594
利用自行研制的激光悬浮区熔设备制备了Al2O3/YAG/ZrO2三元过共晶自生复合材料.在过共晶成分下获得了不含初牛相的全共晶层片状组织.详细分析了固/液界面形貌形成原因,井由界面形貌出发阐述了Al2O3/YAG/ZrO2三元过共晶组织织构化趋势.结果表明,低凝固速率下,三元过共晶成分下层片间距大于三元共晶成分下层片间距,而在高凝固速率下则相反,这主要是由于ZrO2的加入影响了体系的传热及传质条件,通过经典非规则共晶模型综合分析了传输条件对层片间距的影响.过共晶平均层片间距(λav)与凝固速率(V)满足λavV0.5=14.7 μm1.5·s-0.5,符合JH模型.对于激光加工中经常出现的带状组织形成机理也进行了讨论.
关键词:
Al2O3/YAG/ZrO2
,
过共晶
,
固/液界面
,
组织
王海锋
,
苏海军
,
张军
,
黄太文
,
刘林
,
傅恒志
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00288
采用熔体超温处理技术对新型含Re和Ru的镍基单晶高温合金熔体进行不同温度的超温处理,利用EPMA研究了定向凝固过程中合金元素的溶质分布状态及溶质分配系数随熔体超温处理温度变化的演化规律.结果表明,在平界面定向凝固条件下,随熔体超温处理温度的升高,A1,Ta元素在固液界面前沿液相一侧的分布呈现先增大后减小的趋势,而Re,W,Ru,Co元素则呈现与之相反的规律,Mo,Cr元素无明显变化;而熔体超温处理温度对Ru,Co,Mo,Cr元素的溶质分配系数影响较小.熔体超温处理使合金熔体结构发生变化,进而影响元素分布,是导致溶质分配系数发生变化的主要原因.
关键词:
熔体超温处理温度
,
溶质分配系数
,
固液界面
