熔体热稳定处理对定向凝固Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金组织和性能的影响
哈尔滨工业大学材料科学与工程学科
哈尔滨工业大学材料科学与工程学科
第十三届博士生学术论坛
会议日程
注：参会博士生必须参加论坛全部议程，并于19日上午、下午报告开始前到本人所在会场秘书处签到；如无故缺席，本次中期检查视为无效；如有特殊情况，需提前向王宁老师和秦少华老师请假备案。
第一组 (物化+铸造)
地点：材料楼220
主席：黄永江
委员：方海涛隋解和李伟力孟祥龙李邦盛吴士平宁志良
第二组 (材料学)
地点：材料楼322
主席：郑明毅
委员：孙东立张学习王亚明黄陆军杨治华
第三组 (材料学+空间+光电)
地点：材料楼521
主席：王文
委员：邵文柱李保强黄小萧姜建堂吴宜勇国凤云张勇
主席：王国峰
委员：单德彬胡连喜王忠金刘钢徐永超徐文臣王春举
主席：闫久春
委员：冯吉才方洪渊刘会杰田艳红李卓然张丽霞
主席：黄永宪
委员：高洪明何鹏李俐群张广军陶汪。
定向凝固技术及其应用
定向凝固技术及其应用1.定向凝固理论基础及方法定向凝固又称定向结晶，是指金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种方法。
定向凝固技术是在铸型中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着热流相反的方向，按要求的结晶取向进行凝固铸造的工艺。
它能大幅度地提高高温合金综合性能。
定向凝固的目的是为了使铸件获得按一定方向生长的柱状晶或单晶组织。
定向凝固铸件的组织分为柱状、单晶和定向共晶3种。
要得到定向凝固组织需要满足的条件，首先要在开始凝固的部位形成稳定的凝固壳，凝固壳的形成阻止了该部位的型壁晶粒游离，并为柱状晶提供了生长基础，该条件可通过各种激冷措施达到。
其次，要确保凝固壳中的晶粒按既定方向通过择优生长而发展成平行排列的柱状晶组织，同时，为使柱状晶的纵向生长不受限制，并且在其组织中不夹杂有异向晶粒，固液界面前方不应存在生核和晶粒游离现象。
这个条件可通过下述措施来满足：（1）严格的单向散热。
要使凝固系统始终处于柱状晶生长方向的正温度梯度作用下，并且要绝对阻止侧向散热，以避免界面前方型壁及其附近的生核和长大。
（2）要有足够大的液相温度梯度与固液界面向前推进速度比值以使成分过冷限制在允许的范围内。
同时要减少熔体的非均质生核能力，这样就能避免界面前方的生核现象，提高熔体的纯净度，减少因氧化和吸氧而形成的杂质污染，对已有的有效衬底则通过高温加热或加入其他元素来改变其组成和结构等方法均有助于减少熔体的非均质生核能力。
（3）要避免液态金属的对流。
搅拌和振动，从而阻止界面前方的晶粒游离，对晶粒密度大于液态金属的合金，避免自然对流的最好方法就是自下而上地进行单向结晶。
当然也可以通过安置固定磁场的方法阻止其单向结晶过程中的对流。
从这三个条件我们可以推断，为了实现定向凝固，在工艺技术上必须采取措施避免侧向散热，同时在靠近固液界面的熔体中维持较高的温度梯度。
定向生长理论和它的应用很大程度上取决于先进定向凝固技术。
自从Bridgman和Stockbarger在20世纪20年达提出奠定了现代定向凝固和单晶生长技术基础的Bridgman定向凝固技术，定向凝固就被广泛运用于制备各种结构和功能材料。
定向凝固Al-La合金组织性能的研究
··最近，我们在对Al-La 二元合金系进行研究时，发现在La 含量（质量分数，下同）为30%、35%、40%的过共晶合金中也发现了这种共晶组织α-Al 和Al 11La 3断续分布在基体Al 中的特殊枝晶组织，这里把它定义为周期性双相组织。
如图1所示，图1a 、b 、c 分别是La 含量为30%、35%、40%的Al-La 合金试样背散射电子照片，图中箭头方向为枝晶主干方向，我们可以观察到这种枝晶与常见的枝晶组织不同之处是，常见的枝晶组织为单相，成分也不发生变化，而周期性双相枝晶是由α-Al 和Al 11La 3两相交替出现组成，沿其主干方向成分呈周期性变化。
目前，有两种方法分析这种断续的枝晶组织形成的机理，一种是在扩散生长基础上分析形成机理，另一种是Mazumder 和Trivedi [1]认为液相中的对流是产生周期性分布组织的主要原因。
本研究中主要应用定向凝固方法对Al-La 合金组织和性能做了进一步地研究，并对这种周期性双相组织的生长和形成机理进行分析。
1试验方法试验原料中高纯金属Al 和La 的纯度分别为99.99%和99.9%，Al 的熔点为660.4℃，La 的熔点921℃。
首先将配好的La 含量为35%，Al 含量为65%的原料放入ZGS-50真空感应炉内的石墨坩埚中，抽真空，使真空度达到4×10-2Pa ，加热升温至980℃，保温10~20min ，使Al 和La 充分熔解。
然后，将装有已熔化的Al-La 合金原料的坩埚取出，将熔液浇铸在备好的石墨型模具中，得到Φ8mm ×40mm 的铸态试棒。
再将铸态试样线切割成Φ5.8mm ×40mm 和Φ2.9mm ×40mm 的棒料，对其表面进行清洗和打磨去除表面杂质后，作为定向凝固的中间合金试样棒，并切取一部分进行研磨、抛光，在CAMNRIDGE S250-MK2型扫描电镜（SEM ）上观察董晓娟，王自东，张鸿，郑亚虹（北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083）摘要：采用Bridgman 定向凝固方法，制备出不同抽拉速度下尺寸分别为Φ6mm ×50mm 和Φ3mm ×50mm 的试样棒。
退火温度对TA4钛带组织及性能的影响
退火温度对 TA4钛带组织及性能的影响摘要：为了研究不同退火温度对TA4钛带组织和性能的影响，选取二次熔炼铸锭，经开坯、锻造、轧制后得到钛带，在同一卷钛带上取样进行不同的退火温度实验，并对TA4样片退火后的显微组织、拉伸性能和硬度进行测试。
结果表明：TA4带材随着随着退火温度的升高，显微组织形态及尺寸变化较大，再结晶晶粒数量随之增多，抗拉强度、屈服强度和硬度逐渐降低，弹性模量变化不是很明显，当温度达到550℃时抗拉强度、屈服强度和硬度开始缓慢下降，塑性提高，平面度较好，可以满足工艺要求。
为了获得综合性能良好的TA4带材，最佳的退火工艺是550℃×3h，炉冷。
关键词：TA4钛带；显微组织；力学性能；平面度中图分类号：文献标志码：文章编号：Effect of annealing temperature on Microstructure and propertiesof TA4 titanium stripLi Xiaofei, Wang Peijun, Yang Baolin, Han Weisong, Liu Yi, DuanPeng(Ningxia NFC Jinhang Titanium Industry Co., Ltd., Shizuishan753000, China)Abstract:In order to study the effects of different annealing temperatures on the microstructure and properties of TA4 titanium strip, the secondary smelting ingot was selected, and the titanium strip was obtained after billet opening, forging and rolling. Samples were taken on the same roll of titanium strip for different annealing temperature experiments, and the microstructure, tensile properties and hardness of TA4 samples after vacuum annealing were tested. Theresults show that with the increase of annealing temperature, the microstructure and size of TA4 strip change greatly, the number of recrystallized grains increases, the tensile strength, yield strength and hardness decrease gradually, and the change of elastic modulus is not very obvious. When the temperature reaches 550 ℃, the tensile strength, yield strength and hardness begin to decrease slowly, the plasticity increases and the flatness is better, It can meet the process requirements. In order to obtain TA4 strip with good comprehensive properties, the best annealing process is 550 ℃ × 3h, furnace cooling.Key words:TA4 titanium strip; Microstructure; Mechanical properties; Flatness工业纯钛的密度小、冷热加工性能优良、耐腐蚀性能卓越、无磁性，以及良。
第八章-凝固新技术—定向凝固
→ 液相线温度TL(x‘)随x’增大上升
→ 当GL（界面前沿液相的实际温度梯度）小 于液相线的斜率时，即:
GL
TL ( x ' )
x '
x' 0
出现“成分过冷” 。
T M
T
S C =C S0
C*
C% L C*
S
m
a)
L
C *=C /k
L
00
C (X') L
C%
b)
C 0
界面
界面
X'
T
T实 1
际
T 实际 2
第八章 凝固新技术
一、 定向凝固
• 1、定向凝固定义、概述 • 2、定向凝固原理 • 3、定向凝固工艺 • 4、定向凝固的应用
1、定向凝固定义
在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属 和未凝固熔体中建立起特定方向的温度梯度， 从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，获得 具有特定取定向柱状晶或单晶的技术。
金属所 LMC法制备的发动机叶片
金属所研制的大型“高温度梯度液态金属冷 却” （LMC）定向凝固设备
实验室用LMC定向凝固设备——沈阳可以生产
液态金属冷却法
影响因素： 冷却剂的温度 模壳传热性、厚度和形状 挡板位置 熔液温度
液态金属冷却剂的选择条件： 有低的蒸气压，可在真空中使用 熔点低，热容量大，热导率高
34
1.试样 2.感应圈 3.隔热板 4.冷却水 5.液态金属 6.拉锭机构 7.熔区 8.坩埚 超高温度梯度定向凝固装置图
35
电磁约束成形定向凝固（DSEMS）
在ZMLMC法基础上，凝固剂属国家重点实验室提出并 探索研究了近十年的电磁约束成形定向凝固技术。该技 术是将电磁约束成型技术与定向凝固技术相结合而产生 的一种新型定向凝固技术。利用电磁感应加热熔化感应 器内的金属材料，并利用在金属熔体部分产生的电磁压 力来约束已熔化的金属熔体成形，获得特定形状铸件的 无坩埚熔炼、无铸型、无污染定向凝固成形。
热处理工艺对铸造TiAl基合金组织及性能的影响
热处理工艺对铸造TiAl基合金组织及性能的影响包春玲;张有为;赵军;谢华生【摘要】The heat treatment process of quenching+tempering+short-time high temperature treatment for the Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy was designed and studied.The Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy test bars were melted and casted using a 80 kg consumable vacuum skull furnace.After hot isostatic pressing(HIP),the bars were treated by designed heat treatment process.For quenching,different cooling methods were studied includingoil cooling,water cooling and air cooling after 10-min holding at 1 390℃.Tempering treatment was performed at 1 230℃for 6 h.8-min holding at 1 320 ℃ was selected as the short time high temperature treatment process.The results showed that through the designed heat treatment,the grain size of Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy could be refined to30μm~50μm and the mechanical properties were improved as well.%设计并研究了淬火+回火+短时高温处理的热处理工艺对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观组织和力学性能的影响.首先采用80 kg真空自耗凝壳炉浇注了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金试棒,经热等静压处理后,进行淬火+回火+短时高温的热处理.其中淬火为1 390 ℃下保温10 min后分别采用油冷、水冷和空冷的不同冷却方式;回火处理为1 230 ℃下保温6 h;短时高温处理选择1 320 ℃下保温8 min.研究结果表明热等静压后Ti-48Al-2Cr-2Nb合金经淬火(水冷)+回火+短时高温处理热处理,晶粒尺寸可细化到30~50 μm,力学性能得到提高.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】6页(P49-54)【关键词】热处理;TiAl;组织;性能【作者】包春玲;张有为;赵军;谢华生【作者单位】沈阳铸造研究所钛部 ,沈阳 110022;沈阳铸造研究所钛部 ,沈阳110022;沈阳铸造研究所钛部 ,沈阳 110022;沈阳铸造研究所钛部 ,沈阳 110022【正文语种】中文【中图分类】TG156.1室温塑性低、热塑性变形能力差和在850℃以上抗氧化能力不足这三大缺陷是阻碍TiAl基合金实用化的主要障碍[1-2]，其中铸态TiAl基合金塑性低，是阻碍其作为高温结构材料实际应用的最大障碍。
铝和变形铝合金的热处理工艺指导书.doc
2010-12-01 实Q/JYZ九江中船仪表有限责任公司（四四一厂）标准Q/JYZ 292-2010代替Q/JYZ 292-1988变形铝及铝合金的热处理工艺2009-12-01 发布九江中船仪表有限责任公司（四四一厂）发布目次前言 (II)1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3工艺目的 (1)4设备和工具 (1)5热处理的准备工作及注意事项 (1)6工艺规范 (2)7变形铝及铝合金热处理的规定 (6)8热处理后的检验 (6)附录A （资料性附录）铝及铝合金新1 口牌号对照 (8)附录B （资料性附录）国内外常用铝及铝合金牌号对照 (9)木标准代替Q/JYZ 292-1988《铝和变形铝合金的热处理》。
本标准与Q/JYZ 292-1988相比主要变化如下：R增加了一些变形铝及铝合金合金材料的热处理工艺；b）对所引用的标准做了更新；c）按照新标准对工艺过程及数据做了修订；d）对已颁布新牌号的材料用新的牌号代替I 口牌号；本标准由九江小船仪表有限责任公司制造二部提出。
本标准III科技发展部标准化室归口。
本标准起草单位：九江中船仪表有限责任公司制造二部、科技发展部。
木标准主要起草人:水洪涛、朱志刚、郭玉芳。
木标准所代替标准的历次版本发布情况为：——Q/JYZ 292-1988。
变形铝及铝合金的热处理工艺1范围木标准规定了变形铝及铝合金的热处理目的、热处理过程使用的设备及工具、热处理前的准备工作及注意事项、工艺规范、变形铝及铝合金热处理的规定及热处理后的检验等。
本标准适用于本公司常用铝及铝合金工件的固溶、吋效、退火、稳定处理等。
2规范性引用文件下列文件屮的条款通过木标准的引用而成为木标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于木标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 230. 1-2009 金属材料洛氏硕度试验第1部分：试验方法GB/T 231. 1-2009 金属材料布氏唤度试验第1部分：试验方法GB/T 3246. 1〜3246. 2-2000变形铝及铝制品组织检验方法GB/T 288 金属材料室温拉伸试验方法3工艺目的3.1低温退火：铸件、焊接件、切削加工件、变形加工件，往往冇较大的残余应力，使合金的应力腐蚀倾向显著增加，组织及性能的稳定性卜-降，因此，必须进行去应力退火，去应力退火是一个回复过程, 去应力退火的温度低于再结晶开始温度，保温后缓慢冷却。
激光熔覆技术研究进展
激光熔覆技术的研究进展摘要：激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，具有广泛的应用领域。
本文综述了国内外激光熔覆技术的研究进展，重点介绍了激光熔覆工艺方法、激光熔覆材料及激光熔覆层的性能，最后对激光熔覆技术的发展趋势做了展望。
关键词：激光熔覆；熔覆材料；涂层性能Developments of laser cladding technology (School of Materials Science and Engineering, Shandong Architecture University, Jinan 250101) Abstract: Laser cladding is an advanced surface modification technique, which has a broad prospect of applications. The development of laser cladding technique weresummarized in China and abroad. The usual laser cladding materials, the lasercladding process and the properties of laser cladding coating were mainly introduced.Finally, the development tendency of Laser cladding was forecast.Keywords: laser cladding; cladding materials; coating properties0 前言激光熔覆，就是以激光作为热源，用不同的添料方式在被熔覆的基体上放置所选择的涂层材料，经过激光照射使之与基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料形成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化能力及电气特性的工艺方法[1]。
Ti6Al4V合金表面激光熔覆NiCrAlSi复合涂层的组织及高温抗氧化性能
Ti6Al4V合金表面激光熔覆NiCrAlSi复合涂层的组织及高温抗氧化性能徐江宁;刘秀波;乔世杰;翟永杰;涂溶【摘要】In order to enhance the high-temperature oxidation resistance of Ti6Al4V alloy, Ni80Cr20-40Al-20Si (mass fraction, %) precursor mixed powders were adopted to prepare the protective composite coating onTi6Al4V alloy by laser cladding. The phase compositions, microstructure and high temperature oxidation resistance of the composite coating were investigated, and the corresponding mechanisms were discussed. The results indicate that the coating which has metallurgical bonding with the substrate, has few pores, and is crack free, and mainly consists of primary Ti5Si3/Al3Ni2reinforced particles and the inter-primary Al3Ti/NiTi intermetallic compounds matrix. The composite coating can form dense oxide scale consisting of Al2O3and NiO on the surface, the oxidation dynamic curve is approaching parabolic, indicating good high-temperature oxidation resistance, after isothermal oxidation test at 800 ℃ for 32 h. While the Ti6Al4V alloy is oxidized severely because of the high affinity of Ti atoms to O atoms and the non-protective oxide scales of TiO2. Laser cladding NiCrAlSi composite coating is a promising way to improve the oxidation resistance of Ti6Al4V alloy.%为提高Ti6Al4V合金的高温抗氧化性能,以Ni80Cr20-40Al-20Si(质量分数,%)复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面制备复合涂层,系统地分析涂层的物相、显微组织结构及高温抗氧化性能.结果表明:复合涂层中没有发现裂纹,仅有少量气孔,且与基体实现良好的冶金结合;Ti5Si3/Al3Ni2作为增强相均匀分布于基体Al3Ti/NiTi中;经恒温800 ℃氧化32 h后,复合涂层的氧化膜主要由Al2O3和NiO组成,结构连续致密,氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,表现出较好的高温抗氧化性能;而Ti6Al4V合金的氧化膜主要为疏松的TiO2,表面氧化严重,表现出较差的抗氧化性能.激光熔覆NiCrAlSi复合涂层可望成为有效提高Ti6Al4V合金高温抗氧化性能的途径之一.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2018(028)001【总页数】7页(P46-52)【关键词】激光熔覆;复合涂层;显微组织;高温氧化【作者】徐江宁;刘秀波;乔世杰;翟永杰;涂溶【作者单位】苏州大学机电工程学院,苏州 215006;苏州大学机电工程学院,苏州215006;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070;苏州大学机电工程学院,苏州 215006;苏州大学机电工程学院,苏州 215006;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TN249;TG174.44钛合金具有高比强度、优异的耐腐蚀性，已被广泛应用于船舶、航空及医疗等行业。
铝合金热处理状态定义
铝合金T状态含义如下：T1-----铝材从高温热加工冷却下来，经自然时效所处的充分稳定的状态。
适用于热挤压的不进行冷加工的材料，或矫直等冷加工对其标定力学性能无影响的产品。
T2-----铝材从高温热加工冷却后冷加工，然后再进行自然时效的状态。
如为了提高强度，对热挤压产品进行冷加工，在通过自然时效可达到充分稳定的状态，也适用于矫直加工会影响其标定力学性能的产品。
T3-----固溶处理后进行冷加工，然后通过自然时效所达到的一种状态。
适用于固溶处理后通过冷加工能提高其自然时效状态的强度性能的产品，或矫直能影响其标定力学性能的产品；T31-----固溶热处理，冷加工月1%变形量，然后自然时效；T351-----固溶热处理，通过可控的拉伸量消除应力（薄板的永久变形量0.5%～3.0%，厚板的1.5%～3%，棒材的冷精轧量即冷精整变形量1%～3%，手锻件或环锻件及轧制环的永久变形量1%～5%），然后自然时效。
拉伸后不再进行矫直；T3510-----固溶热处理，通过可控的拉伸量对挤压材消除应力（挤压管、棒、型材的永久变形量1%～3%，拉伸管的永久变形量0.5%～3%），然后自然时效。
拉伸后不再进行矫直；T3511-----同T3510状态，但拉伸后作了镜面矫直，以达到标准规定的尺寸偏差精度；T352-----固溶热处理，压缩永久变形量1%～5%以消除应力，然后自然时效；T354-----固溶热处理，在精整模内冷整形以消除应力，然后自然时效，适用于模锻件；T36-----固溶热处理，冷加工约6%变形量，然后自然时效；T37-----固溶热处理，冷加工约7%变形量，然后自然时效；T39-----固溶热处理，适量的冷加工变形以满足既定的力学性能要求，冷加工可在自然时效前进行，也可在其后进行。
T4-----固溶热处理与自然时效。
T41-----在热水中淬火的状态，以防止变形与产生较大的热应力，此状态用于锻件；T42-----固溶热处理与自然时效，适用于自退火状态或F状态固溶热处理的实验材料，也适用于用户将任何状态的材料固溶热处理与自然时效；T451-----固溶热处理，通过一定量的拉伸以消除应力（薄板的永久变形量0.5%～3.0%，厚板的1.5%～3%，棒材轧制永久变形量或冷精整相等的变形量，自由锻件、环锻件和轧制环的1%～5%），然后自然时效。
熔体过热对Al-18%Si合金中初生硅形态的影响
0前言过共晶铝硅合金有着优良的耐磨性能和力学性能，是代替钢材制备汽车活塞和各种机械部件的理想材料[1]。
但由于过共晶铝硅合金中含有大量粗大板状的初生硅相，会使合金的力学性能大大降低，而且初生硅的硬度高，如不改善其形态则会严重降低合金的切削性能，也会导致其应用极大受限[2-3]。
为了使过共晶铝硅合金能有更好的力学性能和切削性能，使初生硅变得规则和圆整，改善初生硅的形态是重要的研究课题[4-5]。
熔体过热处理技术是熔体温度处理技术中最为简单的一种，即合金熔体过热到一个很高温度后，保温一段时间后再进行浇注[6]。
经过适当的熔体过热处理，可以控制熔体变化进程并获取对合金性能最有利的熔体结构，能够有效地改善和细化组织，提升其综合力学性能[7]。
该技术工艺简单，熔体纯净，效果较为显著，已成为国内外学者研究的热点。
目前对于铸造铝合金熔体温度处理技术中的熔体混合法的研究开展得较多[8-10]，而对于熔体过热技术，特别是对过共晶铝硅合金的应用研究报道较少[11，12]。
因此，本研究对Al-18%Si 合金进行了熔体过热处理，然后研究熔体过热温度及保温时间对合金中初生硅形态的影响。
1实验方法试验用原料为纯度99.95%的纯铝锭和99.95%纯硅，置于井式炉中熔炼制得含Si 量（质量分数）为18%的过共晶铝硅合金。
合金在井式炉中通过850℃、950℃、1050℃保温1h 的熔体过热处理后，浇入钢模具中凝固。
另外将合金升温至1050℃分别保温30min、1h、2h，然后浇入钢模具中凝固。
因铝的化学性质比较活泼，试验中加入C2Cl6精炼剂，在750℃下精炼15min。
将浇注完成的试样经打磨抛光，用0.5%的HF 腐蚀后，在双目倒置金相显微镜4XBII 下进行金相观察，并利用ImagePro 金相分析软件进行分析。
2实验结果2.1熔体过热温度对Al-18%Si 合金组织的影响从Al-18%Si 二元平衡相图中可知本次试验采用的Al-18%Si 合金的共晶温度为577℃，液相线为660℃，常规铸造的浇注温度一般选择在700~750℃。
W元素对定向凝固Ti-45AL-6Nb合金组织与性能的影响
W元素对定向凝固Ti-45AL-6Nb 合金组织与性能的影响硕士学位论文W元素对定向凝固’n-45A1．6Nb合金组织与性能的影响摘要高Nb—ml舍金具有密度低、强度高、抗蠕变性能与抗氧化性等优点，是最具优势的航空航天高温结构材料之一。
通过改变合金成分与定向凝固工艺参数实现TiAI合金片层组织的控制，使组织结构与性能得到优化。
本文采用感应悬浮熔炼法制备出Ti．45A1．6Nb、Ti45A1．6Nb．0．4W与Ti-45Al一6Nb．0．8W合金铸锭并重力铸造成合金棒，首先运用Bridgeman定向凝固技术，在1550℃保温温度下，分别以5删s、10 om／s和20删s的凝固速率进行凝固，制得稳定生长的定向凝固试棒。
其次采用光学悬浮区熔法定向凝固技术分别在5 mm／h、7 mm／h、10 mm／h、15 mm／h和20 mm／h的生长速率下制备稳定生长的合金试棒。
从光学悬浮区熔法定向凝固样品稳定生长区截取标准拉伸样品进行拉伸与氧化实验。
研究表明，W元素含量的变化引起片层取向与片层厚度的变化。
随W元素含量增加，a2／'r两相片层厚度先减小后增加。
凝固速率变化将使片层取向与片层厚度发生变化。
过快与过慢的凝固速率不利于获得平行于生长方向的片层组织，且随着凝固速率增加，片层厚度减小。
定向凝固工艺参数与加热方式对合金生长与组织影响显著。
较高的温度梯度会缩短竞争生长区，同时也使合金在较高的生长速率下获得与晶体生长方向平行的片层组织成为可能。
加热方式不同产生不同的稳定生长区组织，由于电磁搅拌作用，感应线圈加热方式使合金片层内部组织无室温偏析B2相，而光束加热使合金内部片层组织存在B2相。
对合金拉伸性能分析可知，晶粒数、片层取向以及偏析B2相对合金力学性能影响显著。
在片层与加载轴夹角相同的情况下，单晶合金力学性能优于柱状晶合金：对于单晶合金，当合金片层平行于拉伸轴时，合金力学性能最优，随着片层与加载轴角度的增大，合金性能逐步下降；合金内部偏析B2相显著降低合金性能。
第三章(高温合金的焊接)
70年代以后，我国开始引进欧美发动机WS-8、WS-9、WZ-6、 WZ-8，并研制生产出WP-13 等发动机，相应引进和试制了一批欧美体 系的高温合金，并按欧美标准进行质量管理和生产，使我国高温合金 生产水平接近西方工业国家的水平。与此同时，我国自行研究和开发 了一批新的镍基高温合金，如GH4133、GH4133B、GH3128、GH170、 K405、K423A、K419和537等。
● Al、Ti同时存在，部分Ti代替Al， γ′相变为Ni3（Al， Ti），Ti促进γ′相变析出，并提高γ′相的强度；。
● Al、Ti总量决定γ′相数量。 γ′相越多，合金高温性 能越高；
● W、Mo、Nb、Ta等原子半径大的元素，不同程度地进入 γ′，使合金的热稳定性提高；
● Ni基合金中Fe控制得很低。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
具体归纳为： (a) 在镍中能形成无限固溶体或者溶解度很大的元素。 (b) 原子半径比镍大的合金元素，加入到镍的固溶体中时，将会使点
阵常数增大。 (c) 高温蠕变时应考虑扩散型变形机构的影响，利于加强原子间的结
合力。 (d) 固溶体中溶质原子的补给、不均分布有助于合金热强性的提高。 (e) 溶质原子的加入，还可以通过改变位错的某种属性、阻止位错高
航空喷气发动机生产的需要是我国高温合金发展的动力。材料 标准是高温合金设计、生产、验收的技术依据，1956年我国正式 开始研制生产高温合金，第一种高温合金是GH3030，WP-5火焰筒 ，有抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、冶金部钢铁研究总院、航空材料 研究所和410厂共同承2担试制任务，1957年顺利通过长期试车后 投入生产。到1957年底，继GH3030合金之后，WP-5 发动机用的 GH4033、GH34和K412合金相继试制成功。
熔体温度、冷却速率对Al-Fe-V-Si耐热铝合金组织和力学性能的影响
第26卷 第5期2006年10月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o.l 26,N o .5O ctober 2006熔体温度、冷却速率对A-l Fe -V -Si 耐热铝合金组织和力学性能的影响谭敦强1,2,黎文献2,陈 伟3(1南昌大学材料科学与工程学院,南昌330047;2中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;3中国兵器科学院宁波分院,浙江宁波315103)摘要:采用OM,XRD 检测了不同熔体温度和冷却速度条件下A -l 8.5F e -1.3V-1.7Si (w t %)合金的微观组织结构,并检测了不同熔体温度下采用粉末冶金工艺制备的该合金室温力学性能。
结果表明:熔体温度、冷却速率对该合金组织和性能有着明显的影响。
在相同冷却条件下,熔体温度越高所得到合金的组织越细小,获得该合金最高力学性能则存在一个最佳的熔体温度;冷却速度对该合金的主要相组成起决定作用,并结合A -l F e -V-S i 合金的特性提出了该合金的熔炼工艺。
关键词:耐热铝合金;微观组织;熔体温度;冷却速率中图分类号:TG146.2 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2006)05-0014-04收稿日期:2005-04-29;修订日期:2006-02-10基金项目:国家重点基础研究发展规划资助项目(G1999064900)和中国博士后科学基金资助项目作者简介:谭敦强(1975)),男,副教授,博士,(E -m a il)tdunqiang @sohu .co m 。
金属材料的宏观性能是由其微观组织结构决定的,而微观结构又主要是由凝固前熔体成分、结构和凝固条件决定的。
就熔体结构而言,金属或合金的熔体中包含着不同的原子团簇,其具体特征不仅与金属的种类和合金的成分有关,而且也与熔体的温度有关;就凝固过程而言,冷却速率对所获得的金属材料及其制品的组织、性能具有显著的影响[1,2]。
过冷Ti-46Al-7Nb亚包晶合金的相选择
过冷Ti-46Al-7Nb亚包晶合金的相选择何坛;胡锐;王军;张铁邦;寇宏超;李金山【摘要】采用电磁悬浮方法，通过原位观察再辉曲线进行过冷Ti-46Al-7Nb亚包晶合金的快速凝固研究，获得的最大过冷度为240 K。
在一定过冷度下对悬浮的熔体进行铜基底悬淬，进而对凝固合金的微观组织进行分析。
超过一定的临界过冷度(ΔT*=205 K)，凝固模式将从具有包晶转变特征向包晶转变被抑制转化。
当熔体初始过冷度ΔT≤ΔT*时，遵循包晶合金的典型凝固规律，β相作为初生相析出，在随后的冷却过程中包晶相α以包晶反应、包晶转变的方式析出。
当ΔT>ΔT*时，β相直接凝固，包晶相α的析出被抑制。
包晶反应能否发生取决于包晶相α的孕育时间τP与再辉后熔体完全β相凝固所需的时间tβ的相对大小。
当过冷度相差不大时，通过改变凝固过程的冷速，组织中获得β相向α"相的马氏体转变。
%The rapid solidification of undercooled Ti-46Al-7Nb alloy was investigated by in situ observation of recalescence events during electromagnetic levitation. A maximum melt undercooling up to 240 K has been achieved. Levitated drops of controlled undercooling were quenched onto chill copper substrate and subjected to phase and microstructure analysis. Beyond a critical undercooling of 205 K, solidification mode changes from peritectic transformation into suppression of peritectic transformation. When the intial undercooling (ΔT) is lower than a critical value (ΔT*), the solidification follows a typical manner of peritectic alloys, i.e.βphase solidifies as primary phase, after which, peritectic α phase forms through peritectic growth which is controlled by peritectic reaction, peritectic transformation. IfΔT>ΔT*, the formation of peritecticαphase will besuppressed, and the solidification of singleβphase will prevail.This phenomenon can be explained by comparing the relationship between incubation time for peritectic reaction (τP) and post-recalescence time corresponding to pure β phase solidification (tβ).When the undercooling is no different,microstructure can obtain theβ/α"martensitic transformation by changing the cooling rate.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6页(P355-360)【关键词】亚包晶合金;临界过冷度;显微组织【作者】何坛;胡锐;王军;张铁邦;寇宏超;李金山【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TG146.23TiAl合金具有低密度、耐高温、抗氧化、优异的弹性模量及抗蠕变性能，成为当代航空航天以及民用工业等领域最具竞争力的高温结构材料之一[1]。
抽拉速率对定向凝固Ni-45Ti-5Al合金微观组织的影响
抽拉速率对定向凝固Ni-45Ti-5Al合金微观组织的影响杨春雷;郑立静;李岩;周磊;张虎【摘要】采用Bridgman型液态金属冷却定向凝固方法,研究Ni-45Ti-5Al(摩尔分数,％)合金在不同抽拉速率(20、100和200 μm/s)下定向凝固后的相组成及其形态特征.结果表明:Ni-45Ti-5Al合金定向凝固生长区呈现明显的柱状晶生长形态,定向效果良好,NiTi基体以[100]方向为择优取向,Ti2Ni析出相沿[111]晶向择优生长.随着抽拉速率的提高,Ti2Ni相更加细小、分散,由在胞晶界上几乎连续分布改变为断续分布.在20～200 μm/s的宽生长速率范围内,均以胞状晶形态生长,固/液界面形态没有发生显著变化；随着抽拉速率从20 μm/s增加到200 μm/s,定向胞晶组织明显细化,平均胞晶间距由85 μm减小到25 μm.%The phase compositions and shapes of directionally solidified (DS) Ni-45Ti-5Al (mole fraction, %) alloys were investigated in the Bridgman liquid-metal-cooling directional-solidification process at withdrawal rates of 20, 100 and 200 μm/s. The results show that the columnar grain growth is observed in the DS specimens. The preferred crystal orientation of NiTi matrix is [100] direction and that of Ti2Ni phase precipitated on the matrix is [111] direction. With the increase of withdrawal rate, the Ti2Ni phase becomes finer and distributes from continuously to discontinuously in the intercellular region. When the withdrawal rate varies from 20 μm/s to 200 μm/s, all the solid/liquid interface morphologies are cellular, the DS microstructure is refined obviously and the cellular spacing decreases from 85 μm to 25 μm.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2011(021)011【总页数】6页(P2763-2768)【关键词】Ni-45Ti-5Al合金;定向凝固;微观组织;固/液界面【作者】杨春雷;郑立静;李岩;周磊;张虎【作者单位】北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TG146.2NiTi金属间化合物材料具有优良的力学性能、良好的形状记忆效应以及生物相容性，在航空航天和医疗等领域得到了广泛应用[1]。
热处理工艺对ZL114A铝合金组织及力学性能的影响
热处理工艺对ZL114A铝合金组织及力学性能的影响康福伟;李如一;乔昕;张继敏;樊德智【摘要】为了研究热处理工艺对ZL114A铝合金组织和力学性能的影响,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸实验机等设备对不同热处理后的ZL114A铝合金进行组织观察和力学性能测试.结果表明,随着固溶温度从505℃升高到550℃,合金组织中的共晶硅依次发生熔断、球化和粗化等现象,而且硬度、抗拉强度和延伸率均出现先增加后降低现象,在535℃/12 h时达到最大值,分别为89.7 HB、280 MPa和6.6％;当固溶温度达到550℃时,晶粒粗大,出现过烧现象,硬度和抗拉强度急剧降低,因此,适合的固溶工艺为535℃/12 h.经此固溶工艺处理的ZL114A铝合金经不同温度6h时效处理,结果表明,随着时效温度从140℃升高到170℃,合金的抗拉强度从286 MPa增加至345 MPa,而延伸率则从6.2％降低至4.0％,在155℃时,其抗拉强度和延伸率分别为315MPa和5.2％,较铸态时抗拉强度提高了81.0％,延伸率提高了108.0％.从企业对产品实际性能需求出发,最佳的热处理工艺制度为535℃/12 h+155℃/6 h.【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》【年(卷),期】2019(024)001【总页数】5页(P113-117)【关键词】ZL114A合金;热处理;组织;力学性能【作者】康福伟;李如一;乔昕;张继敏;樊德智【作者单位】哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040;哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040;中航工业哈尔滨东安发动机(集团)有限责任公司,黑龙江哈尔滨150066;哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040;哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】TG166.30 引言ZL114A是一种典型的高强高韧铸造Al-Si合金，国外与之相似的合金牌号为A357(美国军标，Al-7Si-0.6Mg)，主要用于制造航空航天飞行器复杂零部件以及汽车等承受高负荷的零部件[1-2]。
AlMo0.5NbTa0.5TiZr难熔高熵合金微观组织及力学性能研究
AlMo0.5NbTa0.5TiZr难熔高熵合金微观组织及力学性能研究梁霄羽;要玉宏;吕煜坤【摘要】为明确AlMo0.5NbTa0.5TiZr难熔高熵合金在铸态条件下的相组成、元素偏析以及室温力学性能,文中通过氩气保护真空电弧熔炼法制备了AlMo0.5NbTa0.5TiZr合金.采用X射线衍射仪(XRD)、热分析仪(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)分别对该合金进行了物相分析、热稳定性分析以及组织分析.利用显微维氏硬度计测量了合金在室温下的硬度.通过电子万能试验机对合金进行了室温压缩试验.结果表明:铸态AlMo0.5NbTa0.5TiZr合金除bcc相的衍射峰外,无其他相的衍射峰出现,说明合金主要由bcc相组成;在400～1 350℃范围内,合金无吸热或放热现象出现,合金未发生固态相变,具有较高的热稳定性;合金的铸态组织为典型的枝晶状凝固组织,可分为三个微观区域,富Mo-Nb-Ta枝晶心部区域,富Al-Zr枝晶间区域以及富Al-Ti-Zr的枝晶边缘过渡区域;合金室温下的平均硬度可达625HV,抗压强度约为2 100MPa.%The paper is intended to clarify the phase composition, elements segregation and mechanical properties at room temperature of AlMo0.5NbTa0.5TiZr refractory high entropy alloy.The alloy was prepared by a vacuum arc melting with argon shield.Its phase, thermal stability and microstructure were studied by an X-ray diffractometer, a differential scanning calorimeter and a scanning electron microslope.Its hardness was measured with a vickers microhardness unit at room temperature.The compression tests at room temperature were conducted by an electron universal testing machine.The results are as follows.The diffraction peaks of the refractory high entropy alloy AlMo0.5NbTa0.5TiZrin the as-cast condition showed the presence of only bcc phase with no other phases present, which indicatesthat the alloy consists mainly of bcc phase.Any endothermic or exothermic phenomenon related to solidstate phase transition did not appear at the temperatures from 400 ℃ to 1350 ℃, indicating that the alloy has the higher thermal stability.The microstructure of the alloy is the dendritic structure consisting of the dendrites cores region, the interdendritic region and the transitional layer between the dendrites cores and interdendritic regions, corresponding to rich Mo-Nb-Ta region, rich Al-Zr region and rich AlTi-Zr region, respectively.The value of hardness of the as-cast AlMo0.5 NbTa0.5 TiZr alloy at room temperature was up to 625 HV, and its compressive strength was close to 2 100 MPa.【期刊名称】《西安工业大学学报》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】6页(P59-64)【关键词】难熔高熵合金;铸态;微观组织;力学性能【作者】梁霄羽;要玉宏;吕煜坤【作者单位】西安工业大学材料与化工学院, 西安 710021;西安工业大学材料与化工学院, 西安 710021;西安工业大学材料与化工学院, 西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TG146高熵合金又称多主元合金[1-2]，是一种新型金属材料。
2024铝合金的均匀化热处理研究
图５所示为２０２４铝合金铸锭经均匀化处理前后 主要合金元素的线扫描分析结果。可见，铸态合 金的主要元素ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ在合金内分布不均匀， 尤其是在晶界上存在明显的富集现象，其中ｃｕ的 偏析程度最大，Ｍｇ的次之，Ｍｎ的偏析程度最小；
·１０·
万方数据
刘成，等：２０２４铝合金的均匀化热处理研究
学术综论
谱，２０２４铸态铝合金主要由仪（Ａ１）、Ｓ（Ａ１２ＣｕＭｇ）和 ０（Ａｌ：Ｃｕ）平衡相组成。合金铸锭经４９５℃／２４ ｈ均匀 化处理后，０（Ａ１２Ｃｕ）相完全回溶到ｄ（ＡＩ）基体中，Ｓ （Ａ１２ＣｕＭｇ）相也基本回溶，经５１５０Ｃ／２４ｈ均匀化处理 后，０（Ａ１２Ｃｕ）相和Ｓ（Ａ１２ＣｕＭｇ）相完全回溶。
１ 实验材料及方法
实验用材料为东北轻合金有限责任公司提供的 ２０２４铝合金铸锭，其主要化学成分（质量分数／％）为 Ｃｕ ３．８－４．９，Ｍｇ １．２－１．８，Ｍｎ ０．３—０．９，Ａ１余量。铸 锭尺寸为８５ｍｍｘ３００ｍｍｘ２００ｍｍ。利用线切割将铸 锭切割成１５ｍｍｘｌ５ｍｍｘｌｏｍｍ（长×宽×高）的小块 试样。小块试样分别在４６５℃、４８００Ｃ、４９５℃、 ５０５℃、５１５℃下进行均匀化处理，处理时间为２４ ｈ。在选定的最佳均匀化温度下分别处理１２ ｈ、２４ ｈ、４８ ｈ和７２ ｈ。均匀化处理所用设备为程序控温 ＳＸ－４—５０箱式电阻炉，温度误差±２℃。采用 ＰＯＬＹＶＥＲ—ＭＥＴ显微镜观测金相组织，金相试样采 用ＫｅＨｅｍ试剂腐蚀；Ｓｉｒｉｏｎ２００场发射扫描电镜观 察铸锭枝晶组织、定性观测枝晶网络溶解程度和 残留相的大小、数量和分布特征。采用日本理学Ｇ， ｌｎａＸ ２５００Ｘ射线衍射仪分析合金中第二相。第二相 组成分析采用Ｓｉｒｉｏｎ２００扫描电镜上配套的ＥＤＸ设备