Ni-Ti合金中的析出相及其影响

Ti合金的相变

3Ti合金组织观察 3Ti合金组织观察
图3-16 Ti-10V-2Fe-3Al 工艺：α+β固溶 700°C/8h/WQ + 时效 600°C/4h/AC. 组织：初生等轴αand 针状α （SEM ）
32
3Ti合金组织观察 3Ti合金组织观察 3.4、其他Ti合金组织
Ti-Al合金：Ti3Al基合金和 TiAl基合金 α2(Ti3Al)、O (Ti2AlNb),
36
欢迎老师和同学批评指正！
3Ti合金组织观察 3Ti合金组织观察
图3-9 Ti-6Al-4V
1020℃/20min/WQ 马氏体组织+晶界初生β
图3-10 Ti-6Al-4V
1020℃/20min/FC 魏氏组织α 相+初生β相晶界α 28
3Ti合金组织观察 3Ti合金组织观察
a b
图3-11 Ti-6Al-4V
a:960℃/60min/WC 等轴α 相+转变β相
少量等轴α 30+针状 α+ β( 转变态β)
片状α( 转变态β)+ β 初生β晶界α
片状α( 转变态β)+ β + 初生β晶界α
3Ti合金组织观察 3Ti合金组织观察 3.3、 β-Ti合金组织
Ti-10V-2Fe-3Al
图3-14 工艺： 820°C/8h/WQ 组织：等轴β相
31
图3-15 工艺：820°C/8h/WQ + 时效 600°C/8h/AC. 组织：β相基体上细小的α相析出
10
图2-3 Ti-Mo相图
2Ti合金相变原理 2Ti合金相变原理 2.2Ti合金相变类型
1、马氏体相变高冷速通过切变协调原子的运动（非扩散型）。两种类型的马氏体：六方α′马氏体和斜方α″马氏体。其中六方α′马氏体有两种形态：板条状马氏体和针状马氏体。马氏体转变过程被抑制， β相沉淀析出形成ω相。 β稳定元素含量少时α′马氏体、β稳定元素含量高时 α″马氏体、临界浓度附近时亚稳定的ω相。 α相和β相满足Burgers取向关系： {0001} α // {110} β，<11-20> α // <111> β

中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响

中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响张延玲1)　刘海英2)　阮小江2)　李国忠2)　白李国1)　王福明1)1)北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083　2)兴澄特种钢铁有限公司,江阴214429摘　要　带状组织是影响中低碳齿轮钢内在质量的主要缺陷之一.本研究利用光学显微镜观察到了20CrMnTiH 和SAE8620H 齿轮钢工业样品的带状组织,电子探针分析表明两钢种样品中均存在着Cr 、Mn 、Si 等合金元素的带状偏聚.分析结果表明,元素偏聚只是产生带状组织的必要和前提条件,而非充分条件.除了微观偏析之外,合金元素对γ→α转变温度A r3的影响趋势、在钢液中的溶解度或含量、对C 活度的影响趋势、以及对CCT 曲线的影响趋势等均对带状组织的形成或消除具有重要影响.减弱或消除带状组织的形成,一方面需要获得细小的铸坯二次枝晶间距,促进元素均匀分布,另一方面即便是在存在元素偏聚的条件下,若控制适当的轧制冷却工艺及合适的奥氏体晶粒尺寸,也有可能从根本上消除带状组织.关键词　齿轮钢;合金元素;带状组织;20CrMnTiH ;SAE8620HMicrosegregation behaviors of alloy elements and their effects on the formation of banded structure in pinion steelsZHA N G Yan 2ling 1),L IU Hai 2ying 2),RUA N Xiao 2jiang 2),L I Guo 2z hong 2),BA I L i 2guo 1),W A N G Fu 2ming 1)1)School of Metallurgical and Ecological Engineering ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China 2)Jiangyin Xingcheng Special Steels Co.Ltd.,Jiangyin 214429,ChinaABSTRACT Banded structure is one of the main defects which influence inner quality of medium 2and low 2carbon pinion steels.In this paper ,the banded structures of industrial pinion steel samples of 20CrMnTiH and SAE8620H were observed by optical micro 2scope ,and the results of EPMA analysis showed obvious banded segregation of alloying elements ,such as chromium ,manganese and silicon in these two types of samples.However ,the results revealed that element segregation is ,not a sufficient ,but a necessary con 2dition of forming banded structures ,since in some examples even the banded segregation of elements was observed while the banded structures did not exist.In addition to micro segregation ,other properties of alloying elements ,such as their effect trend on the tran 2sition temperature from austenite to ferrite (A r3),their solubility or content in steel ,their effect on the carbon activity and CCT curves ,also give significant influence on the formation of banded structures.In order to weaken or eliminate banded structures ,sever 2al possible ways were suggested for the industrial practice.KE Y WOR DS pinion steel ;alloy element ;banded structures ;20CrMnTiH ;SAE8620H收稿日期:2009210215基金项目:江阴兴澄特种钢铁有限公司博士后流动站资助项目作者简介:张延玲(1972—),女,副教授,博士,E 2mail :zhangyanling @ 中低碳齿轮钢中的带状组织是指沿钢材轧制方向形成的、以先共析铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此堆叠而成的组织形态.带状组织是影响齿轮钢内在质量的主要因素之一,它破坏了钢的连续性,会使齿轮钢的性能产生明显的各向异性.通常认为,元素偏析是产生带状组织最根本的原因.从目前所获得的资料来看[1-10],前人的研究主要集中在合金含量较低的低碳钢中带状组织的形成机理及控制措施方面.在这类研究样品中,人们发现C 、Mn 元素(也有部分文献[5,7]中发现P 元素)的带状偏聚是产生带状组织的主要原因,带状组织的消除也主要是从消除C 、Mn 等元素的微观偏析入手,包括[1,3-4]:加快钢液凝固时的冷速,减小C 、Mn 元素偏聚程度,降低偏聚浓度差;采用较高的铸坯均热第31卷增刊12009年12月北京科技大学学报Journal of U niversity of Science and T echnology B eijingV ol.31Suppl.1Dec.2009温度和较长的均热时间,加快C、Mn等元素的扩散速度,但实际条件下往往难以达到元素尤其是Mn 元素均匀化所需要的时间和温度;以及轧制过程中进行热加工,高温大变形量热轧使枝晶间距变小,有利于元素扩散及成分均匀化.但对于合金含量较高的钢种如齿轮钢等,除了C、Mn等元素以外,其他合金元素如Cr、Si、Ti、Mo、S等同样容易产生带状偏聚,且由于不同的合金元素对C元素活度的影响差别较大,对钢材冷却过程中CCT曲线转变的影响趋势不尽相同,进而对奥氏体向珠光体/铁素体的转变均具有较大影响.因此研究这类合金钢中各合金元素的偏析行为、及其对带状组织形成的潜在影响机理,对于减弱或消除带状组织具有重要意义.本论文结合某企业齿轮钢生产实际,工业生产中分别对20CrMn TiH和SAE8620H两钢种取样,利用光学显微镜观察了样品带状组织状况,同时利用电子探针分析了C、Mn、Cr、Ti、S、Ni等合金元素的微观偏析状况,分析了这类合金元素的微观偏析行为对带状组织的影响趋势及潜在机理,并探讨了消除中低碳齿轮钢带状组织的可能措施.1　实验材料和方法111　实验材料样品取自于工业生产中的轧材,钢号为20CrMn TiH和SAE8620H两个钢种,分别在轧材的表面、中心、半径二分之一处取样.各钢种合金元素成分含量及样品编号如下表1所示.表1　各钢种主要合金元素成分钢种合金元素含量/%C Si Mn P S Cr Ni Mo Ti 样品编号20CrMnTiH01220127019701010100511140104501050105I332,I336,I337 SAE8620H011901250178010101020148014601170102I373,I374112　实验分析方法(1)对样品进行粗磨、细磨、抛光后,用4%硝酸酒精溶液侵蚀样品表面,利用光学显微镜观察带状组织状况.(2)利用电子探针观察样品表面的背散射情况,对应于带状组织部位进行面扫描,分析C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、S等元素的微观分布状况.2　结果分析211　实验样品带状组织概况图1、图2所示分别为本实验获得的20CrMn TiH及SAE8620H齿轮钢轧制样在光学显微镜下观察到的、具有代表性的金相组织照片.可以看出,对于20CrMn TiH,在编号为I332的样品中发现了明显的带状组织(图1(a)、(b)),带宽在几十个微米至百微米之间;而在编号为I336、I337的样品中(图1(c)、(d))几乎没有发现带状组织,与I332相比,I336、I337样品中的珠光体颗粒尺寸较大,直径约有几十微米甚至近百微米.SAE8620H中,两样品中发现的带状组织状况类似,带宽约几十微米至近百微米,如图2所示.212　合金元素微观偏析状况21211　20CrMN TiH钢种图3所示为利用电子探针观测到的20CrMn TiH齿轮钢I332样品中心部位的背散射图像.根据背散射分析原理可知,图像亮度越高说明具有高原子序数的元素含量越高.图3显示的结果说明I332样品中具有高原子序数的元素呈现明显的带状偏聚.对图3中的某一亮带部位利用电子探针进行面扫描,结果如图4所示.可以看出样品中存在着明显的Cr、Mn、Si、C元素的带状偏聚,且偏聚带对应着金相样中的珠光体带(C含量较高),而Ti、Ni元素分布较为均匀.由图3至图5的结果可以发现,本研究所获得的20CrMn TiH齿轮钢三个样品中均存在着Cr、Mn、Si三种元素较为明显的带状偏聚,所不同的是有的样品中Cr、Mn、Si元素的带状偏聚能够导致C 元素的带状偏聚,进而产生珠光体/铁素体带状组织,如I332样品.而有的样品,如I336、I337,在即便是上述三种元素存在带状偏聚,但C元素却均匀分布,进而在奥氏体转化过程中各部位珠光体、铁素体均匀形核,有效抑制了带状组织的形成.由图1可以看出,与I332样品明显的带状组织相比,I336、I337样品中没有发现带状,却出现了尺寸较大的珠光体颗粒或“珠光体结瘤”.已有研究[9]也发现了同样的问题,即在没有出现带状的样品中发现了大量尺寸较大的“珠光体结瘤”(Pearlite Nodule),作者认为这些“珠光体结瘤”是由轧制过程中尺寸较大的奥氏体晶粒转变而来的(奥氏体晶界作为铁素体形核·2·北　京　科　技　大　学　学　报2009年增刊1图1　20CrMnTiH 样品金相组织:(a )I332样品中心部位;(b )I332样品二分之一半径处;(c )I336样品中心部位;(d )I337样品中心部位图2　SAE8620H 样品金相组织:(a )I373样品中心部位;(b )I374样品中心部位图3　I332样品(20CrMnTiH )背散射图像核心,C 进一步扩散到原奥氏体晶粒内部,最后形成珠光体).从目前可获得的文献来看,国外有较多研究发现[6,8-10]即便是在存在合金元素带状偏聚的条件下,如果原始奥氏体晶粒尺寸相对于二次枝晶间距较大(有文献[9]认为是二次枝晶间距的215～3倍,也有文献[10]认为是017倍以上)时,带状组织也不会形成.这说明元素偏析只是引起带状组织的必要条件,而非充分条件.即便是在存在元素带状偏析的条件下,如果采取合理措施也有可能从根本上消除带状组织.从本研究来看,可能的情况是与I332相比,I336、I337样品中原始奥氏体晶粒较大,铁素体形核核心较少,难以形成带状,而在尺寸较大的奥氏体晶粒内部最终转化成了尺寸同样较大的“珠光体结瘤”.21212　SAE8620H 钢种图6、图7所示分别为SAE8620H 齿轮钢中I374样品在电子探针下的背散射图像及面扫描结果.可以看出,该样品中Cr 、Si 、C 元素存在着带状偏聚,进而导致产生珠光体/铁素体带状组织(图2),Ni 、Mo 元素分布相对均匀.而Mn 元素主要以MnS 夹杂物形式存在,且MnS 带嵌在珠光体带之间,二者方向一致.从本结果来看该样品中出现的带状组织并不是由通常认为的Mn 元素的带状偏析引起的,主要是由Cr 、Si 、C 三元素的带状偏析引起.·102·V ol.31Suppl.1张延玲等:中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响图4　I332样品面扫描结果:(a )背散射图像;(b )面扫描分析结果图5　I336样品中的背散射图像及面扫描结果:(a )背散射图像;(b )面扫描结果图6　I374样品(SAE8620H )背散射图像213　合金元素的其他性质对带状组织的影响(1)合金元素的偏析倾向.有的研究结果已表明带状组织是在钢液由液相向固相转变时产生的枝晶偏析的基础上形成的,因此各合金元素在钢液凝固过程中偏析倾向的大小对最终形成带状组织的级别具有重要影响.元素偏析倾向通常用其在已凝固金属中的浓度与液相中的浓图7　I374样品(SAE8620H )面扫描结果度之比k (如下式(1))来表示.k 越小,说明偏析的倾向越大.k =C B /C 1(1)式中,C B 为元素在已凝固相中的浓度;C 1为液相中的浓度.由目前可获得资料中查到的、常见元素在固液·202·北　京　科　技　大　学　学　报2009年增刊1相中的浓度分配比k如下表2所示.可以看出,元素如C、S、P等偏析倾向较大,其次是Cr、Mn、Mo、Si等.不同的文献给出的k值并不相同,尤其是对于Cr元素,不同研究者得到的k 值差别较大.本论文研究的20CrMn TiH、SAE8620H齿轮钢种,是富含Cr、Mn、Ti、Mo等合金元素的钢种,这几种元素在钢液向固相转变过程中产生的枝晶偏析会对轧材中的带状组织具有重要影响.表2　元素在钢液凝固过程中在固液相的浓度分配比元素Cr C Mn Si Ni Mo P Sk 0186[11],0195[5],0133[6]0134[11],0113[5]0179[11],0184[5],0171[6]018[11],0166[5]019[11],0183[5],018[6]016[11],018[5]0106[11],0113[5],0114[6]0103[11],0102[5] (2)合金元素对γ→α转变温度Ar3的影响.目前所讨论的钢中带状组织缺陷通常指的是钢在γ→α固相相变的过程中产生的二次带状(区别于钢液由液相向固相转变过程中由于选择性结晶引起的原生或一次带状,有时又称其为树枝状结晶组织).前面讨论的合金元素的偏析倾向会使得元素在一次带状的枝干和枝间的浓度不同,进而引起枝干和枝间的Ar3温度不同.在轧制过程中钢锭中的粗大枝晶沿变形方向被拉长,并逐渐与变形方向一致.在Ar3温度较高的地方会先形成铁素体,并促使碳原子向Ar3温度较低因而仍保留为奥氏体的相邻区域扩散,在这些富集碳的地方,最后形成珠光体.不同合金元素对γ→α转变温度Ar3的影响趋势不同,进而对珠光体/铁素体的影响趋势也不同.一般情况下,奥氏体形成元素将降低Ar3,使转变的过冷度减小,转变的驱动力减小,增加过冷奥氏体的稳定性.而铁素体形成元素将使Ac3温度升高,使转变的过冷度增大.资料表明P、Al、Ti、Si、Mo、V等元素会升高Ar3温度,而C、Mn、Cr等元素的偏聚会降低Ar3温度[12].下式(2)所示为研究[12]得到的各合金元素对Ac3温度的影响,从中可间接反映出各元素对Ar3温度的影响程度及趋势.本文所讨论的20CrMn TiH、SAE8620H钢种所含合金元素中,Cr、Mn、Ni等降低Ar3温度,而Si、Ti、Mo等提高Ar3温度.A C3(℃)=910-203%C-1512(%Ni)+ 4417(%Si)+104(%V)+3115(%Mo)+1311(%W)-[30(%Mn)+11(%Cr)+20(%Cu)-700(%P)-400(%Al)-120(%As)-400(%Ti)](2)(3)元素在钢液中的溶解度或含量.各合金元素在钢液中的溶解度或含量也是影响带状组织的一个重要因素.(2)式中,从公式内部的系数来看,P、Ti等影响A r3的趋势非常大,但如果二者含量较低,由其偏聚引起的ΔA r3(A r3温度变化)的绝对值并不大,进而对带状组织的影响也并不明显.反而如Mn元素,其影响A r3的程度并不大(公式中的系数较小),但通常由于Mn含量较高,它的偏析反而成了影响带状组织形成的重要因素.有研究结果[5,7]也表明,在低合金钢中P的偏析是产生带状的主要原因之一,而在如20CrMn TiH等合金元素含量相对较高的钢中,由P偏析起的作用会被其他合金的偏聚所掩盖,对带状组织的形成起不到主导作用.(4)合金元素对C活度的影响.γ→α转变的实质是C元素的重新分配.C元素的扩散方向和区域直接决定了珠光体/铁素体带的形成.C的扩散是由活度高的地方向其活度低的地方进行,即便是浓度较低的地方如果活度高,它也会扩散到活度低而有可能浓度高的地方(即爬坡扩散).而C活度的大小受其他合金元素的影响较大.本研究所探讨的20CrMn TiH、SAE8620H钢中如Cr、Mn等是碳化物形成元素,这类元素偏聚的地方C的活度较小,而Si、P等元素的存在会使C活度升高.因此,不同性质的元素偏聚会引起C的扩散方向和程度不同,进而对形成带状组织的影响趋势也不同.(5)元素对CCT曲线的影响.合金元素对过冷奥氏体恒温转变动力学曲线的影响趋势不同,由此产生的对带状组织的影响趋势也不同.Ti、V、Nb、W、Mo等强碳化物形成元素强烈推迟珠光体转变,对贝氏体转变推迟较少,同时升高珠光体最大转变速度的温度,降低贝氏体最大转变速度的温度.而Cr、Mn等中、弱碳化物形成元素推迟贝氏体转变的作用更加显著.有文献表明[13-14],由于Mo元素能够推迟珠光体转变,促进针状铁素体组织的形成,在某些钢种成分中通过添加适量的Mo元素能够有效抑制带状组织的形成.·32·V ol.31Suppl.1张延玲等:中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响3　减弱或抑制带状组织形成的措施本研究结果表明,减弱或消除中低碳齿轮钢带状组织可从以下几个途径进行:(1)改善铸坯凝固组织,获得细小二次枝晶.如前所述,钢液在凝固过程中产生的元素偏析是形成带状组织的最直接原因,因此促进元素的均匀分布对于减弱或消除带状组织的形成具有至关重要的作用.从连铸工序来看,首先需要降低或抑制铸坯宏观缺陷如疏松、裂纹的产生,其次致密、细小的凝固组织的获得是促进合金元素均匀分布的前提条件.目前通常用铸坯的二次枝晶间距大小来表征元素偏析状况,二次枝晶间距越小表明元素分布越均匀,进而形成带状组织的级别越低.如前文所提到的国外较多研究[8-10]表明,即便是在存在合金元素带状偏聚的条件下,若奥氏体晶粒尺寸相对于二次枝晶间距较大,换一种说法是二次枝晶间距相对于奥氏体晶粒尺寸较小时,带状组织也不会形成.连铸工序方面,影响二次枝晶间距的因素非常复杂,受到化学成分、断面尺寸、过热度、冷却速率等多方面的共同影响,需要系统研究、优化各工艺参数,以保证获得尽可能小的二次枝晶间距.(2)控制合适的轧制冷却工艺及奥氏体晶粒尺寸.如前所述,元素偏聚是产生带状组织的必要和前提条件,但并不是充分条件.本研究及前人研究结果均表明,即便是在存在元素偏聚的情况下,若采取合理的措施,带状组织是有可能从根本上消除的.这里提到的合理措施,主要是包括适当的轧制冷却制度及合适的奥氏体晶粒尺寸.文献[5]所研究的低合金钢中的带状组织主要是由于P元素的偏析而引起的,其通过控制轧制冷却速率进而消除带状组织的大致思路如图8所示.图8中曲线1、曲线2分别表示的是高P钢和低P 钢的恒温转变曲线,进而也可以分别代表同一钢中由P偏析引起的高P区域和低P区域的恒温转变曲线.如果控制冷却速率较慢,如(a)所示,铁素体将会率先在M点即高P区域形核.由于P能够提高C的活度系数,因此高P区域C的活度较高,相应的其实际浓度却偏低,此处铁素体的形核将会推动C元素向低P区域、即原本C浓度就很高(活度低)的区域进一步扩散,进而会加剧C元素的偏聚,形成严重的带状组织;而如果控制冷却速率较快,如(b)所示,铁素体将会率先在N′点即低P区域形核,会促进C元素向高P区域、原本C浓度较低的区域扩散,进而会使C的分布更均匀,促进铁素体和珠光体随机形核长大,削弱甚至抑制带状组织的形成.根据其研究结果作者很好地改善了所研究钢种中的带状组织状况.图8　文献[5]研究结果另一方面,若能适当增加奥氏体晶粒尺寸会削弱甚至消除带状组织的形成.这与前面提的细化二次枝晶相辅相成,奥氏体晶粒尺寸大小主要是与二次枝晶间距相对而言.图9显示的是文献[9]模拟研究二次枝晶间距及奥氏体晶粒尺寸对带状组织的影响.图中双黑实线代表元素偏聚带.奥氏体晶粒尺寸较小时,较多的奥氏体晶界为铁素体形核提供了非常有利的条件,较多的铁素体晶粒很容易随着轧制的进行被延伸成带状,而将C进一步扩散到奥氏体晶粒内部形成珠光体.而若奥氏体晶粒较大,铁素体形核核心较少,会有利地降低不同区域铁素体形核速率的差异,进而难以形成带状.研究[9]认为当奥氏体晶粒直径是元素偏聚带距的215～310倍时,带状组织不会形成,也有研究[10]认为只要奥氏体晶粒直径大于元素偏聚带距的017左右,带状组织也基本不会形成.其实从理论上讲,带状组织产生的最根本原因是奥氏体转变过程中不同区域形核速率的差异,如果各部位形核速率基本相同,铁素体与珠光体也会均匀分布.元素偏聚只是最直接、或者说是表面原因,元素偏聚会引起各区域A r3温度不同,进而铁素体形核先后顺序及速率不同.目前有部分研究[15-17]认为,若各区域形核速率差异小于6%～8%,带状组织基本不会形成.而形核速率的差异,除了与元素偏聚有关以外,还与形核核心、温度梯度等因素密切相关.(3)适当调整化学成分.如前所述,各合金元素方方面面的性质都会影·42·北　京　科　技　大　学　学　报2009年增刊1图9　奥氏体晶粒尺寸与带状组织的形成[9]响到带状组织的形成和消除.对于合金元素种类较多的钢种,研究带状组织的形成或消除是一项较为复杂的工作,需要考虑到多方面的原因.但不同性质的元素的相互配合或协调,也可有效改善轧材上带状组织的状况.例如提高A r3温度和降低A r3温度的不同元素的搭配可有效降低各区域A r3温度的差别.另外如提高C活度与降低C活度的不同元素的配合也可以有效促进C元素在各部位的均匀分布.有研究[4]表明,在Mn含量较高的钢中适当增加Si的含量,可减轻或延缓C向富Mn区的扩散,进而能够有效防止带状组织的形成.4　结论本论文在20CrMn TiH和SAE8620H齿轮钢工业生产样品中,发现有不同程度的带状组织存在.电子探针分析结果表明,各样品中均存在着Cr、Mn、Si等合金元素的带状偏聚.对于20CrMn TiH, I332样品中发现了C、Cr、Mn、Si等合金元素的带状偏聚,同时也观察到了轧制样品中的带状组织,而在I336、I337样品中虽然也存在着Cr、Mn、Si合金元素的带状偏聚,但C元素却均匀分布,相应地轧制样品中没有观察到珠光体/铁素体带状.与I332样品相比,I336、I337样品中发现了尺寸较大的珠光体颗粒或“珠光体结瘤”.可能的情况是与I332相比, I336、I337样品中原始奥氏体晶粒较大,铁素体形核核心较少,难以形成带状,而在尺寸较大的奥氏体晶粒内部最终转化成了尺寸同样较大的“珠光体结瘤”,也有其他人的研究发现了同样的问题.这说明元素偏聚只是产生带状组织的必要和前提条件,而非充分条件,即便是在存在元素偏聚的条件下,若控制适当的轧制冷却工艺及合适的奥氏体晶粒尺寸,也有可能从根本上消除带状组织.参　考　文　献[1]　Liu Y X.Reason of formation,harmful effect and removal ofband structure in low carbon alloy 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镍基高温合金的强化原理

镍基高温合金的强化原理引言：镍基高温合金是一种具有优异高温力学性能的材料，被广泛应用于航空航天、能源和化工等领域。

其高温强化原理是该合金具有复杂的微观组织结构，其中包含了多种强化相，这些强化相通过不同的机制增强了合金的力学性能。

一、固溶强化镍基高温合金中的镍基固溶体是合金的主要组成部分，通过固溶强化可以提高合金的强度和硬度。

固溶强化是指通过将合金中的合金元素溶解到固溶体中，形成固溶体溶解度的限制，从而增强合金的力学性能。

固溶强化的效果受溶质元素浓度、溶解度和固溶体晶格结构等因素的影响。

二、析出强化镍基高温合金中的强化相主要是通过析出来增强合金的力学性能。

在合金的固溶体中，一些合金元素具有较低的溶解度，当合金冷却时，这些元素会从固溶体中析出形成强化相。

这些强化相的形态和尺寸对合金的强度和硬度起着重要的影响。

常见的强化相有γ'相、γ''相和硬质相等。

1. γ'相γ'相是一种具有面心立方结构的强化相，其组成为Ni3(Al, Ti)。

γ'相的形成可以通过固溶强化和析出强化两种机制。

固溶强化是指通过固溶体中的Al和Ti元素形成γ'相的过程，而析出强化是指通过在固溶体中析出Al和Ti元素形成γ'相的过程。

γ'相具有优异的力学性能，包括高强度、高硬度和良好的抗高温蠕变性能。

2. γ''相γ''相是一种具有体心立方结构的强化相，其组成为Ni3Nb。

γ''相的形成是通过在固溶体中析出Nb元素形成的。

γ''相具有良好的抗高温蠕变性能和高强度，但硬度相对较低。

3. 硬质相硬质相是指在镍基高温合金中析出的一些质量分数较低的元素形成的相，如硼化物、碳化物等。

硬质相具有高硬度和抗热腐蚀性能，可以有效提高合金的抗蠕变性能和抗热疲劳性能。

三、位错强化位错强化是指在晶格缺陷处形成的位错对合金的强化作用。

高温合金中的相

高温合金材料的金属间化合物(Inter-metallic compound phase of super-alloy) 过渡族金属元素之间形成的化合物。

按晶体结构可分两类，一类称几何密排相（GCP相），另一类称拓扑密排相（TCP相）。

1. 几何密排相为有序结构，高温合金中常见的有如下几种相:丫相化学式是Ni3A1，是Cu3Au型面心立方有序结构。

铁基高温合金中丫与丫基体的点阵错配度一般较小，镍基高温合金中错配度在0.05%〜1 %之间，随着使用温度升高，错配度减小。

由于丫与丫基体的结构相似，所以丫相在时效析出时具有弥散均匀形核、共格、质点细而间距小、相界面能低而稳定性高等特点。

丫相本身具有较高的强度并且在一定温度范围内随温度上升而提高，同时具有一定的塑性。

这些基本特点使丫相成为高温合金最主要的强化相。

时效析出的丫相常为方形和球形，个别情况呈片状和胞状，主要取决于析出温度和点阵错配度。

错配度较小或析出温度较低时易成球形，错配度大或析出温度高时易成方形，错配度很大而析出温度又较低时可成为片状和胞状。

高温时效时，丫相不仅在晶内弥散析出，还可以在晶界析出链状的方形丫相。

在长期时效和使用过程中，丫' 相会聚集长大。

铸态的一次（丫+洪晶呈花朵状。

丫相中可以溶入合金元素，钻可以置换镍，钛、钒；铌可以置换铝；而铁、铬、钼可置换镍也可置换铝。

丫相中含铌、钽、钨等难熔元素增加，丫相的强度也增加。

当合金中丫相含量较少时，丫相尺寸大小对强度的影响十分敏感，通常0.1〜0.5/xm比较合适。

当了’相数量达40%以上时，丫相尺寸大小对合金强度的影响就不大敏感了，允许有大尺寸的丫相存在。

n相化学式Ni3Ti为密排六方有序相，其组成较固定，不易固溶其他元素.相可以直接从丫基体中析出，也可以由高钛低铝（Ti/Al M2 5）合金中亚稳定的Ni3（Al，Ti）相转变而成。

n相的金相形态有两种，一种是晶界胞状，另一种为晶内片状或魏氏体形态。

Ni-Ti形状记忆合金纤维相变的电阻特性

ＸＵＬｉＡｉＨＡＮＧＳｕｉｅ，ＷＮＧＲｕ，Ｚｈｊｅ
（ｃｏｌｆＴｘｌ，Ｔａｊｏｙｃｎｎｅｉ，ｉＳｈｏｏｅｔｅｉｎｎＰｌｅｈｉＵｉｒｔＴａｉｓｉｔｃｖｓｙ３０６，Ｃｉ）０１０ｈｎａ
ＡｂｓｒｃＰｓｒｎｓｔｏｅｅａｕｅｒｈｅａａｅｅｓｔａｃｄｈｒｃｓｉｇａｄｏｅａｉｇｔａｔｈａｅｔａｉｉｎｔｍｐｒｔｒｓａｅｔｅｋｙｐｒｍｔｒｈｔｄｅｉｅｔｅｐｏｅｓｎｎｐｒｔｎｔｍｐｒｔｒｓｏｓａｅｅｅａｕｅｆｈｐｍｅｒａｌｙｉｂｒ．Ｔｈｒｌｔｎｈｐｅｗｅｎｈｒｓｓｉｉｙｎｄｅｅａｕｅｍｏｙｌｆｅｓｏｅｅａｉｓｉｂｔｅｔｅｅｉｔｖｔａｔｍｐｒｔｒｏｄｒｎｈａｅｔａｓｏｍａｉｎｗａｎｅｔａｅｓｎ — ｌｏｂｒｎｄａｌｃｒｃｌｒｓｓａｃｄｌｕｉｇｐｓｒｎｆｒｔｓｉｖｓｉｔｄｂｙｕｉｇＮｉＴｉａｌｙｆｅ，ａｎｅｅｔｉａｅｉｔｎｅｍｏｅｏｇｉｏ・ｌｏｉｒｗａｅｅｏｅａｅｎｔｎｉｅｆｂｒｌｇｓｉＳｍａｔｎｉｏｕｅｇｏｈｍｏｅｎｆＮｉＴｉａｌｙｆｂｅｓｄｖｌｐｄｂｓｄＯｈｅｉｓｄｉｅｏｉｔｃ’ ｒｅｓｔｖｌｍ ’ ｒｗｔｄｌａｄｅｒｓｓａｃｘｎｕｅＴｅａｉｎｓｐｂｔｅｈｅｉｔｉｎｅｅａｕｅｏ — ｌｙｆｂｒｕｎｅｅｉｔｎｅｍｉｉｇｒｌ．ｈｅｒｌｔｏｈｉｅｗｅｎｔｅｒｓｓｉｔａｄｔｍｐｒｔｒｆＮｉＴｉａｌｅｄｒｖｙｏｉｆｅｃｎｉｉｎｓｒｅｏｄｔｏｗａｒｓａｃｅ．Ａｔｍｐｅａｕｅｍｅｓｒｓｓｅｓｅｅｒｈｄｅｒｔｒａｕｅｙｔｍｂｓｄｎｈｅｅｉｔｖｔａｓｇｌａｅｏｔｒｓｓｉｉｙｎｄｉｎａａｑｉｉｏｙｔｍｒｉｉｎｄｔａｕｅｔｅｒｓｓａｃｎｅｅａｕｅｏｈ — ｉｅｎｅｒｅｃｕｓｔｎｓｓｅｗｅｅｄｓｇｅｏｍｅｓｒｈｅｉｔｎｅａｄｔｍｐｒｔｒｆｔｅＮｉＴｉｆｂｒｕｄｒｆｅｉｃｎｉｏｓＢｙｔｅｄｅｉａｉｎｏｒｓｓａｃ－ｅｏｄｔｎ．ｉｈｒｖｔｆｅｉｔｎｅｔｍｐｅａｕｅｃｒｅｏｒｔｒｕｖｓ，ｔｅｍｅｓｒｄｐａｅｔａｓｔｏｈａｕｅｈｓｒｎｉｎｉ

镍基合金简介

耐蚀性能
抗应力腐蚀开裂性能
合金
NAS NW276 NAS 254N NAS 329J3L SUS 316L
20% (108) ○ ○ ○ ○
MgCl2浓度(下段为沸点℃)
25% (110) 30% (115) 35% (126) 38% (134)
○
○
○
○
○
○
○
○
○
×
×
×
×
×
×
×
42% (142) ○ ○ × ×
沸腾50%H2SO4-Fe2(SO4)3水溶液
试验条件：试验时间24小时腐蚀速度单位：
可由g/m²・h换算成mm/y mm/y = g/m2・h × 8.76/d (d为密度) [d]：NAS NW276：8.90g/cm³, NAS 254N：8.06g/cm³, NAS 329J3L：7.80g/cm³, SUS 316L：7.98g/cm³
物理性能
密度（g/cm³）比热(J/kg･K)
电阻率(μΩ･cm) 热传导率(W/m･K)
热扩散率(m²/s)
平均热膨胀系数(10-6/℃)
Байду номын сангаас 机械性能
区分标准 HR 14mmt CR 12mmt CR 2mmt
纵向弹性模量(MPa) 刚性模量(MPa) 强磁性熔点(℃)
YS(N/mm2) ≧ 283 372 319 366
用途
C276合金在化工和石化领域得到了广泛的应用，如应用在接触含氯化物有机物的元件和催化系统中。这种材料尤其适合在高温、混有杂质的无机酸和有机酸（如甲酸和乙酸）、海水腐蚀环境中使用。（1）.纸浆和造纸工业，如煮解和漂白容器（2）.FGD 系统中的洗涤塔、再加热器、湿汽风扇等（3）.在酸性气体环境中作业的设备和元件（4）.乙酸和酸性产品的反应器（5）.硫酸冷凝器（6）.亚甲二苯异氰酸盐（MDI）（7）.不纯磷酸的生产和加工（8）.其它：热交换器、离心分离机、干燥机、反应槽、制盐成套设备、排烟脱硫装置等

ni基高温合金组织

ni基高温合金组织
Ni基高温合金是一种由镍为基础元素的高温合金，在高温环境下具有优异的耐高温性能和抗氧化能力。

其组织结构主要由固溶体、析出相和晶粒界组织组成。

1. 固溶体：固溶体是指合金中不形成独立相的固溶体溶解的元素。

在Ni基高温合金中，通常添加的铬、钼、钨等元素能够固溶在镍基体中形成固溶体。

固溶体的形成可以提高合金的强度和塑性，并改善其高温下的力学性能。

2. 析出相：除了固溶体外，Ni基高温合金还会在高温下形成亚稳相或稳定相的析出相。

析出相能够提高合金的高温强度和耐蠕变性能。

常见的析出相有γ'相、γ''相和γ' + γ''双相。

- γ'相：一般指富铝（或钛）的Ni3Al（或Ni3Ti）相，其具有良好的高温强度和耐氧化性能，是Ni基高温合金中最重要的强化相。

γ'相的形成可以通过时效处理来实现。

- γ''相：一般是指富钛（或钽）的Ni3Ti（或Ni3Ta）相。

γ''相具有较高的弥散强化效果，可以改善合金的高温力学性能和蠕变性能。

3. 晶粒界组织：晶粒界是指相邻晶粒之间的边界区域。

在高温合金中，晶粒界是强迫位错和析出相的富集区域，它对合金的强度和韧性具有重要影响。

合金的晶粒界组织通常由黏土状氧化物、硫元素等组成。

综上所述，Ni基高温合金的组织结构包括固溶体、析出相和晶粒界组织。

这些组织的形成和相互作用决定了合金的高温力学性能和抗氧化能力。

形状记忆合金(SMA)讲解

Ti-Ni合金呈现记忆效应的两种相变过程依成分和预处理条件的不同母相母相马氏体 R相马氏体加铁、时效
相变过程都是热弹性马氏体相变
R相变出现记忆效应由两个相变阶段贡献
R相变不出现记忆效应由单一相变贡献
（二）合金元素对Ti-Ni合金相变的影响
加入合金元素调整相变点
例：加Cu置换Ni 形状记忆效应、力学性能，合金的价格显著降低 , 加入 Cu 对相变温度有显著影响 , 相变温区 ( M s - M f ) 、 ( A f - A s ) 都变窄 , 窄滞后记忆合金例：加Nb 可得到很宽滞后的记忆合金
马氏体相变的特征温度（形状记忆效应的特征温度） Ms:马氏体相变开始点 Mf:马氏体相变结束点 As :逆马氏体相变开始点 Af :逆马氏体相变结束点
定义(As-Ms)为马氏体相变的热滞后马氏体与母相的平衡温度
∆G（T）PM是母相转变为马氏体的驱动力； ∆Gc PM是母相转变为马氏体的化学驱动力（∆Gc PM=G M -G P）；∆Gnc PM是非化学驱动力，主要是相变时新旧相体积变化而产生的应变能；∆Gs是指弹性应变能以外的相变阻力，近似看作定值。
马氏体相变的临界温度
Ms:马氏体相变开始点 Mf:马氏体相变结束点 As :逆马氏体相变开始
点
Af :逆马氏体相变结束点
应力诱发马氏体相变
Stress Induced Martensitic Transformation
3.1形状记忆机理
3.1.1热弹性马氏体相变
f.c.c. b.c.t
马氏体相变 (Martensitic Transformation)
• 马氏体相变概述
– – – – 命名，德国人 Adolph Martens 最初的认识：相变产物的特征深入研究：形核和生长的过程生长速度

ni-ti合金中的形状记忆效应

ni-ti合金中的形状记忆效应下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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高温合金中常见元素及其作用

高温合金中常见元素及其作用高温合金中常见元素及其作用高温合金是航空、航天、能源等领域中广泛应用的一种材料，具有优良的耐高温、抗氧化和抗腐蚀性能。

这些合金中包含多种元素，这些元素的种类和比例会直接影响合金的性能。

本文将介绍一些常见的高温合金元素及其作用。

一、镍（Ni）镍是高温合金中的主要元素之一，通常含量在50%以上。

它能够提高合金的强度、韧性、抗氧化性和耐腐蚀性。

镍还可以降低合金的冷脆性，提高可塑性和可焊性。

在高温下，镍能够保持较好的抗蠕变性和持久性，因此常用于制造高温下承受应力的零件。

二、铬（Cr）铬是一种抗氧化性和耐腐蚀性很好的元素，它能够提高合金的硬度、耐磨性和耐热性。

同时，铬还可以改善合金的加工性能。

在高温下，铬能够减缓合金的氧化过程，并形成致密的氧化膜，保护合金表面免受进一步氧化。

三、铁（Fe）铁是高温合金中的基本元素之一，通常含量在20%以上。

它能够提高合金的强度和硬度。

铁还可以改善合金的切削加工性能。

在高温下，铁能够减缓合金的氧化过程，并形成致密的氧化膜，保护合金表面免受进一步氧化。

四、钨（W）钨是一种高密度、高熔点和良好的抗腐蚀性的元素，它能够提高合金的强度、硬度和耐热性。

在高温下，钨能够提高合金的抗蠕变性和持久性，常用于制造高温下承受应力的零件。

此外，钨还可以提高合金的抗高温氧化性能。

五、钼（Mo）钼是一种高强度、高熔点和良好的抗腐蚀性的元素，它能够提高合金的强度、硬度和耐热性。

在高温下，钼能够提高合金的抗蠕变性和持久性，常用于制造高温下承受应力的零件。

此外，钼还可以提高合金的抗高温氧化性能。

六、钛（Ti）钛是一种低密度、高强度和高熔点的元素，它能够提高合金的强度、韧性和耐腐蚀性。

在高温下，钛能够形成稳定的氧化膜，保护合金表面免受进一步氧化。

此外，钛还可以改善合金的加工性能和抗腐蚀性能。

七、铝（Al）铝是一种轻质、高强度和良好的抗腐蚀性的元素，它能够提高合金的强度、硬度和耐热性。

铝合金中各元素对铸造与铸件的影响

铝合金当中各项元素及微量元素对铸造性能和铸件性能有什么影响？以下对几个主要元素略作说明：硅(Si)硅(Si)是改善流动性能的主要成份。

从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。

但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。

另外，硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。

铜(Cu)在铝合金中固溶进铜(Cu)，机械性能可以提高，切削性变好。

不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。

作为杂质的铜(Cu)也是这样。

镁(Mg)铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范围很大，所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。

作为杂质的镁(Mg)，在AL-Cu-Si这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。

铁(Fe)杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说是有害成份。

含量低于0.7 %则有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8~ 1.0 %反而好压铸。

含有大量的铁(Fe)，会生成金属化合物，形成硬点。

并且含铁(Fe)量过1.2 %时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。

镍(Ni)和铜(Cu)一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。

想要改善高温强度耐热性，有时就加入镍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响。

锰(Mn)能改善含铜(Cu)，含硅(Si)合金的高温强度。

若超过一定限度，易生成Al-Si-Fe- Mn四元化合物，容易形成硬点以及降低导热性。

锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒。

再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。

MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响。

锰(Mn)是铝合金的重要元素，可以单独加入Al-Mn二元合金，更多的是和其他合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰(Mn)。

Ni-Ti基形状记忆合金的研究与应用

｝名＼｝气＼｝气＼｝‘＼｝｛ｑ，ｉ吧／｝“一综述～Ｎｉ—Ｔｉ基形状记忆合金的研究与应用秦桂红，严彪，殷俊林（同济大学材料科学与工程学院、上海市金属功能材料开发应用重点实验室，上海２０００９２）摘要：Ｎｉ—Ｔｉ合金是一种性能优良的形状记忆材料。

本文主要介绍了它的基本特性、相图和马氏体晶体结构，并简单介绍了Ｎｉ—Ｔｉ—ｃｕ和Ｎｉ—Ｔｉ—Ｎｂ两种具有代表性的Ｎｉ—Ｔｉ基合金，以及Ｎｉ—Ｔｉ基合金在工程和医学中的应用。

关键词：Ｎｉ—Ｔｉ基形状记忆合金；相图；马氏体晶体结构；应用中图分类号：ＴＢｌ４６文献标识码：Ａ文章编号：１００８－１６９０（２００４）０４－－００１２－００５ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＮｉ—ＴｉＢａｓｅｄＳｈａｐｅＭｅｍｏｒｙＡｌｌｏｙｓＱＩＮＧｕｉ－ｈｏｎｇ，ＹＡＮＢｉａｏ，ＹＩＮＪｕｎ－ｌｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎ舀ｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２；ＳｈａｎｇｈａｉＫｅｙＬａｂ．ｏｆＡ＆ＤｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭｅｔａｌｌｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｉ—Ｔｉａｌｌｏｙｉｓａｋｉｎｄｏｆｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍａｎｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＮｉ—Ｔｉａｌｌｏｙ．Ｎｉ－Ｔｉ－ＣｕａｎｄＮｉ—Ｔｉ—ＮｂａｌｌｏｙｓａｓｔｙｐｉｃａｌＮｉ—ＴｉａｌｌｏｙａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＮｉ—Ｔｉｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｔｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｍｅｄｉｃａｌｆｉｅｌｄｈａｖｅｂｅｅｎｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＫｅｙＷｏｒｋｓ：Ｎｉ－Ｔｉｂａｓｅｄｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｈｏｙ；ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ；ｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ１前言Ｎｉ—Ｔｉ形状记忆合金是６０年代发展起来的一种新型功能材料，它也是所有记亿合金中记忆性能最好、最稳定、发展最早、研究最全面的合金，即使是多晶合金也具有８％的超弹性，而回复应力可达５００ＭＰａ。

合金元素与杂质含量对钢材及焊缝性能的影响

工业纯铁的塑性很好，但强度很低，一般不能满足实际需要。

通常加入Si、Mn等合金钢元素改善钢材性能，以满足实际要求。

另外，钢材在冶炼的过程中不可避免的含有C，S，P等杂质元素。

它们的存在，对钢材的性能也有很大影响1 对钢材力学性能的影响1.1 杂质的影响1.1.1 碳的影响碳与铁可以形成一系列化合物：Fe3C，Fe2C，FeC等。

碳能提高钢材的强度和硬度，但会降低钢材的塑性。

碳含量增加0.1%，钢材的抗拉强度可提高70MPa，屈服点提高28 MPa。

含碳量大于6.67%的合金脆性大，不具有实际使用价值。

海洋工程用钢根据碳的含量一般可分为三类（Section 8, API RP-2A-WSD, 1994）：①普通钢。

含碳量小于或等于0.4%。

最小屈服应力为280MPA。

②高强度钢。

碳含量为0.45%或更高。

屈服应力在280MPA和360MPA之间。

③对于屈服应力大于360MPA的超高强度钢要限制使用。

1.1.2 硫的影响硫通常以FeS的形式存在于钢材中。

FeS塑性差，熔点低。

钢水结晶时FeS分布于晶界周围。

在800 0C~1200 0C时，轧制或铸造会导致晶界开裂，此现象即通常所说的钢的热脆现象。

若钢材中有Mn，则可形成高熔点的MnS（1600 0C）。

钢水在结晶时，MnS呈颗粒分布于晶内，这样就可以大大降低硫的危害。

作为有害杂质，钢材中的硫含量通常限制在≤0.04%。

1.1.3 磷的影响钢材中的磷能全部溶于中，使其在室温下的强度升高，塑性降低，产生冷脆现象。

除上述有害方面外，磷对钢材有很高的强化作用。

磷提高钢材的屈服强度比镍高10倍，比锰高5倍，比铬锰在焊缝金属中的作用还取决于硅的含量。

在低锰硅比下，焊缝内氧含量较高并使焊缝金属组织发生变化，使韧性明显下降。

当Mn/Si比低于2%，特别是1%时，焊缝金属中还可观察到不同长度的裂纹。

③硅的影响。

焊缝金属中硅的主要作用是使焊接熔池金属脱氧，硅对低强度焊缝金属有轻微的强化作用。

ni-ti形状记忆合金薄膜的研究和应用

ni-ti形状记忆合金薄膜的研究和应用随着耐热高刚性Ni-Ti形状记忆合金（SMAs）的发展，应用范围也不断拓展。

在航空、航天、汽车、高科技装备、仪器和地铁方面，SMAs的应用日益推动着科技进步。

超薄膜（约25 nm到500 nm厚度）的SMAs是任何形状的薄膜的重要材料选择，在多学科领域（如电子，传感器，穿戴技术，创新纸，生物医学和太阳能集成）中，微流控芯片具有极其重要的作用。

Ni-Ti形状记忆合金薄膜（SMATF）是为这些应用制备超薄膜的重要材料选择。

SMATF的研究覆盖了众多令人兴奋的特性。

这些特性使其在微流控芯片系统中受到欢迎，并且取代了传统的金属制备膜材料（如钛及其合金）。

其中包括其独特的形状记忆性能，抗蝇卵功能，横向抗压（LCP）和抗压力学性能，优异的热稳定性，少至无需镀层，低热导率和抗化学性能。

此外，SMATFs还具有优良的多孔属性，表面粗糙度和微机械性能，增加其适用性。

SMATF能够通过多种方式制备，其中包括太阳能，光刻技术，集成型机械金属切削（IMMC），模板技术和化学气相沉积（CVD）法。

CVD是业界重要的技术，用于小型膜料技术。

SMATF膜成功地利用CVD技术制备，可以节省开发成本，同时提高产品的质量。

SMATF在生物医学领域有许多有趣的应用。

比如，Ni-Ti的触觉潜感铠甲，可以提供人类未来进行机器人结合的服装产品，这将是一个有趣的领域。

SMATFs用于癌症诊断或治疗中。

例如，如果你需要检查对抗原的存在，一个以SMATFs为基础的传感器是一种有用的工具。

SMATFs还在药物控释中用于制备控释机制，可以有效控制药物的控释速度。

Ni-Ti形状记忆合金薄膜可以在各种研究和应用领域中受益，尤其是在微流控芯片应用研究中。

它们也在生物医学应用方面出现了巨大的发展，这对改善和提高人们的健康以及科技的发展有着重要意义。

Ni-Ti形状记忆合金薄膜的发展将有助于开发新的器件，并改善现有技术。

合金中的常见相

合金中的常见相铁基、镍基和钴基合金的基本组织是合金化的γ 相基体和弥散分布的强化相，如各类碳化物、氮化物和金属间化合物及强化晶界的一些碳化物或金属间化合物。

析出的强化相的质量分数应为百分之十几至几十。

当某些金属间化合物的形态呈片针状或胞状，在晶界上连续分布时，或碳化物呈块状排列，且数量又较多时，则可能损害合金的长期性能。

在新研制的合金中，通过“相计算”法，从化学成分上有效地控制有害相(如σ相)的析出。

1. GCP相(金属间化合物Ⅰ) --------几何密排相a.γ′相(Ni3Al)γ′相是铁-镍基和镍基高温合金中的重要析出强化相，弥散均匀分布，属Cu3Au型面心立方有序结构，其中Cu位置可部分被Co、Cr、Mo 等置换，Au可部分被Ti、Ta、Nb等置换。

液态析出的初生γ′相在镍基铸造合金中常为(γ+ γ′)共晶形式，呈白色花朵块状，分布于晶界和枝晶间。

块内的点、条和网状为γ基体。

先析出的共晶中含Al、 Ti较少，后期Al、Ti偏聚，γ′相增多，造成(γ+γ′)共晶内富Al、Ti，贫Co、Fe、Mo等元素。

在共晶外围Fe、 Co、Mo元素富集而易形成σ相。

初生γ′相共晶对持久强度影响不大，但降低塑性，易成为合金热疲劳开裂的源。

故应通过提高浇注时的冷速等方法来避免初生γ′共晶呈大块状或群团状出现。

铸态或固溶冷却时析出或时效析出的γ′相，即固态析出γ′相，主要以二种形态在晶内弥散分布，在合金化程度较低的镍基变形合金和所有铁镍基合金中，γ′ 相呈球状，其尺寸较小;在共格错配度大的合金中，则可呈立方体形，尺寸也较大，有的仅在高倍金相显微镜下能观察到;个别情况呈片状或胞状。

在合金长期时效或使用过程中，γ′相聚集长大，失去强化作用，强度和塑性均明显下降。

当其发生过时效长大时，通过固溶和时效可重新恢复析出强化的效果。

b. η相(Ni3Ti)具有密排六方晶格的η相其组成较固定。

它可直接从γ基体中析出，也可由γ′相转变而来。

Ni-Ti合金中Ni表观活化能的测定

（．ｌｇｆＭａｅｉｌｃｅｃｎｅａｌｒｙＥｇｎｅｉｇｏｉｈｕＵｎｖｒｉ１ＣｏｌｅｏｔｒｓＳｉｎｅａｄＭｔｌｇｎｉｅｒｎｆＧｕｚｏｉｅｓｔｅａｕｙ，Ｇｕｙｎ０３ｉａｇ５００，Ｃｈｎ；５ｉａ２．ＧｕｚｏｙＬｂｆｒＳｒｃｕｅｏａｅｉｌｎｅｈｎｃｌｅａｉｒｉｈｕＫｅａｏｔｕｔｒｆＭｔｒｓａｄＭｃａｉａｈｖｏ，Ｇｕｙｎ５０３，Ｃｈｎ；ａＢｉａｇ５００ｉａ３ＴｈｅｉｉａｌｇｆＧｕｙｎ．ｅＭｄｃｎｌＣｏｌｅｏｉａｇ，Ｇｕｙｎ５０２Ｃｈｎ；ｅｉａｇ５００，ｉａ
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３．８ｋ／ｌ７４Ｊｍｏ。结果表明，的溶解由表面化学反应及原子扩散混合控制。Ｎｉ关键词：ｉＴ合金；；Ｎ — ｉＮｉ理论机理；化能活中图分类号：Ｔ３文献标识码：Ｂ４Ａ文章编号：０６９６２０）５０４３１０ —７０（０８０ —００ —０

Ni-Ti合金对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

陶瓷相多为球形；而加入Ｎ－ｉ的金属陶瓷随着Ｎ－ｉ入量的增多，组织逐渐细ｉＴ后ｉＴ加化，出现了多边形的陶瓷相，瓷相与粘结相的界面呈现直线关系。同时，属陶瓷的陶金
氏体相变实现的网我们可以利用形状记忆合金的，
马氏体相变这一特性，把Ｎ — ｉ状记忆合金复合ｉＴ形
到Ｔ（，）金属陶瓷材料中，过发生马氏体相变ｉＮ基Ｃ通
来提高材料的韧性。目前，国内外在此方面尚无系
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第２第４期４卷
拳
硬质合金
ＣＥＭＥＥＤＮＴＣＡＲＢＩＤＥ
２０７１Ｏｒ年２月
Ｄｅ．０ｅ２０７
Байду номын сангаас
ｖｏ－４ｌＮｏ４２．
材带料蒂科带学带
Ｎ— ｉｉ合金对Ｔ（，）ＴｉＮ基金属陶瓷组织和性能的影响Ｃ
统地进行研究。本文就Ｎ— ｉ金对Ｔ（，）金属ｉＴ合ｉＮ基Ｃ
陶瓷组织和性能的影响进行了研究。
１实验方法
根据实验目的设计了Ｎ — ｉｉＴ合金（ｉＴ等原子Ｎ、ｉ
比）加入量不同的五组试样，各组试样的成分如表１所示，实验中所用原料均为市售粉末。将初始原料
抗弯强度和断裂韧性随着Ｎ — ｉｉＴ合金加入量的增多有明显的提高，而硬度基本保持不

in718合金中δ相

in718合金中δ相
IN718合金是一种镍基高温合金，其中包含着多种相。

δ相是其中的一种重要相。

δ相是指在IN718合金中的一种固溶相，通常以Ni3(Al,Ti)的形式存在。

δ相的形成对于IN718合金的性能具有重要影响。

首先，δ相的存在可以提高合金的强度和硬度，这对于高温和高压环境下的工程应用非常重要。

δ相的形成可以通过固溶强化和析出强化来增强合金的力学性能，使其具有良好的高温强度和抗氧化性能。

另外，δ相的形成也会影响合金的加工性能和热处理行为。

在热加工和热处理过程中，δ相的存在会影响合金的塑性变形行为和晶粒长大行为，从而影响合金的加工性能和热处理工艺的选择。

此外，δ相的形成还会对合金的抗蠕变性能和抗疲劳性能产生影响。

δ相的存在可以有效提高合金的抗蠕变寿命和抗疲劳性能，这对于合金在高温和高应力环境下的使用具有重要意义。

总的来说，IN718合金中的δ相对于合金的力学性能、加工性
能、热处理行为、抗蠕变性能和抗疲劳性能都具有重要影响。

因此，对于研究和应用IN718合金来说，深入了解和控制δ相的形成和行为是非常重要的。

镍钛合金af温度

镍钛合金AF温度一、介绍镍钛合金（Nickel-Titanium Alloy）是一种具有形状记忆和超弹性的金属合金，常用缩写为NiTi或Ni-Ti。

其中，AF温度（Austenite Finish Temperature）是镍钛合金的重要参数，它代表了镍钛合金从奥氏体相变为马氏体的温度。

二、镍钛合金的特性镍钛合金具有以下特性： 1. 形状记忆效应：在低温下，镍钛合金处于马氏体相，具有较大的弹性形变能力；在高温下，镍钛合金转变为奥氏体相，形状记忆效应消失。

2. 超弹性：镍钛合金具有良好的弹性恢复能力，可以承受较大的变形而不会永久变形。

3. 耐腐蚀性：镍钛合金具有良好的耐腐蚀性能，可以在恶劣环境下使用。

三、AF温度的意义AF温度是镍钛合金的重要参数，它决定了镍钛合金的相变温度和形状记忆效应的出现与消失。

了解和控制镍钛合金的AF温度对于合金的设计和应用具有重要意义。

四、影响AF温度的因素影响镍钛合金AF温度的因素有很多，包括： 1. 合金成分：镍钛合金的AF温度受合金中镍和钛的比例影响，不同比例的镍钛合金具有不同的AF温度。

2. 热处理工艺：热处理工艺可以改变镍钛合金的组织结构，从而影响其AF温度。

3. 应变：应变可以改变镍钛合金的相变温度，进而影响其AF温度。

五、应用领域镍钛合金由于其独特的性能，被广泛应用于以下领域： 1. 医疗器械：镍钛合金可以制成支架、导丝等医疗器械，用于血管扩张、支持和修复等医疗操作。

2. 汽车工业：镍钛合金可以制成汽车发动机的控制元件，提高发动机性能和燃油利用率。

3. 航空航天：镍钛合金可以制成航空航天器的结构件，具有良好的耐腐蚀性和超弹性，适应复杂的工作环境。

六、未来发展趋势随着科技的不断进步，镍钛合金的应用领域将进一步扩大。

未来，我们可以期待以下发展趋势： 1. 合金成分优化：通过调整合金成分，进一步提高镍钛合金的性能和稳定性。

2. 制备工艺改进：改进制备工艺，提高镍钛合金的制备效率和质量。