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高温结构金属间化合物及其强韧化机理

郭建亭 , 周兰章 , 李谷松

中国有色金属学报

综述了自1988年以来中国科学院高温合金和金属间化合物研究组(郭建亭研究组)在高温结构金属间化合物NiAl及其合金、Ni3Al及其合金、FeAl和Fe3Al及其合金、TiAl合金以及金属间化合物环境脆性方面的主要研究成果:NiAl合金超塑性的发现及其机理研究;稀土元素改善NiAl合金的室温塑性和高温抗氧化性能;NiAl合金的韧脆转变行为及其机理;纳米晶NiAl合金及其复合材料的强韧化;内生颗粒增强NiAl基复合材料及强韧化机制;NiAl合金良好的耐高温摩擦磨损性能及自润滑机理的发现;NiAl中合金元素的作用与JJ-3合金的发展;在国际上首先发现适量Zr可韧化无硼Ni3Al合金;为使Ni3Al强韧化硼含量应加至溶解度附近;FeAl合金反常屈服峰的发现及其机理研究;微量Mg可明显改善FeAl和Fe3Al合金的室温塑性;TiAl-W-Si合金的组织、相转变和界面精细结构;金属间化合物的环境脆性实质是氢致脆性;在国际上首先用第一原理方法(DVM)研究了L12型CO3Ti的环境脆性.

关键词: 金属间化合物 , NiAl , Ni3Al , FeAl , Fe3Al , TiAl合金 , 环境脆性

热处理温度和应变速率对Ni-22 at%Al-1.0 at%Zr合金拉伸性能的影响

李玉芳 , 郭建亭 , 周兰章 , 李谷松 , 叶恒强

钢铁研究学报

热处理温度通过影响冷轧多晶Ni-22at%Al-1.0at%Zr合金的再结晶体积分数和晶粒尺寸而影响其力学性能.该合金的室温拉伸屈服强度随热处理温度升高而降低;抗拉强度和伸长率先增加后降低,在900℃达到最大值.应变速率并不影响900℃热处理合金的屈服强度,但显著影响抗拉强度和伸长率,这表明该合金仍存在环境脆性.

关键词: 多晶合金 , Ni3Al , 热处理 , 再结晶 , 力学性能 , 环境脆性

再结晶Ni3Al(Zr)合金的环境脆性

李玉芳 , 郭建亭 , 周兰章 , 叶恒强

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.05.011

研究了不同程度再结晶的Ni3Al(Zr)合金在真空和空气中的室温拉伸性能.结果表明,随着再结晶程度的增加,合金的塑性先增加后降低,不完全再结晶的样品表现出良好的拉伸塑性.合金的环境敏感指数随再结晶程度的增加而增加,完全再结晶的样品表现出强烈的环境敏感性.真空和空气中拉伸断口形貌的变化与力学性能变化趋势一致,再结晶程度低的样品的断口形貌为穿晶解理断裂,气氛对其几乎没有影响,而对再结晶程度高和完全再结晶的样品,空气使其沿晶断裂模式倾向增加.

关键词: Ni3Al , 再结晶 , 力学性能 , 环境脆性

K417G合金及NiCrAlYSi涂层从室温至400℃的磨损特性

彭真 , 王振生 , 苏新 , 郭建亭 , 周兰章 , 汪梅

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15101501

采用电弧离子镀(AIP)技术在K417G合金表面制备了NiCrAlYSi涂层,利用HRS-2M型往复磨损试验机测试了K417G合金及NiCrAlYSi涂层室温至400℃以下的摩擦磨损特性,利用扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对合金和涂层的磨损表面形貌和横截面形貌进行观察和分析.结果表明:K417G合金的磨损率低于NiCrAlYSi涂层,300℃以下,合金摩擦系数高于涂层.室温下,合金和涂层磨损机制是疲劳脱层和环境致脆,环境致脆磨损机制源于室温空气中Ni3Al相的环境脆性;磨损过程中,磨损表面形成的新鲜表面中的Ni3Al相中的Al+与水汽反应生成原子态H且逐渐聚集,导致氢致环境脆性,并逐渐作用于磨损表面;磨损表面的裂纹源在γ/γ'界面处形核,裂纹既沿着γ/γ'界面扩展,又进入γ'晶粒,呈现沿晶和穿晶混合状.随磨损温度升高,Ni3Al相的环境脆性消失,合金和涂层磨损表面的环境致脆特征消失,磨损机制转变为黏着、犁沟、块状剥落和氧化磨损机制.

关键词: K417G合金 , NiCrAlYSi涂层 , 环境脆性 , 疲劳脱层 , 摩擦磨损性能

V合金在聚变堆环境中的使用脆性

谌继明

腐蚀学报(英文) doi:10.3969/j.issn.1002-6495.2002.06.002

利用高温氧化和氢化等方法模拟在聚变堆环境中多种V-Cr-Ti-Al-Si合金因吸O和H而造成的脆性,并利用国外测试的V合金中子辐照后性能数据,分析了V合金的中子辐照脆性.V合金在450℃~600℃惰性气体中的高温氧化符合抛物线规律,除V4Ti3Al合金外,O含量升高使合金的延性降低.H、O联合作用下的V合金表现出了很强的氢脆敏感性.对含O量为800μg/g的V4Cr4Ti合金,当H含量超过50μg/g后表现出明显的拉伸脆性.中子辐照使V合金的屈服强度升高,而塑性降低,特别是低于400℃的低温中子辐照,V合金表现出很强的辐照致脆倾向.研究中发现V合金吸氢、中子辐照和形变后的强化具有等强的降低合金塑性的作用,为此建议采用细晶强化来解决V合金的氢脆和辐照致脆问题.

关键词: V合金 , 聚变堆 , 环境脆性

有序和无序态Ni3Fe的环境氢脆研究

王松 , 万晓景 , 姚美意

金属学报

研究了有序和无序Ni3Fe在室温下不同气氛中的力学性能. 结果表明:有序态或无序态Ni3Fe不存在由空气中水汽诱发的环境氢脆;无序态Ni3Fe也不存在由氢气诱发的环境氢脆, 但有序态Ni3Fe在H2中却有强烈的脆化作用, 且随形变速率降低而加剧;有序Ni3Fe的拉伸曲线出现了明显的屈服平台, 而无序态没有.

关键词: Ni3Fe , null , null , null

电刷镀技术对Fe_3Al基合金室温环境脆性的改善作用

张忠铧 , 孙扬善 , 刘桂君

金属学报

运用电刷镀技术在Fe_3Al基合金表面刷镀一层Cu或Ni可以适度抑制其室温环境脆性,合金的室温塑性提高近3倍.SEM分析发现,刷镀后在合金和镀层之间形成了过渡层,并在断口上出现了表征延性断裂的韧窝.

关键词: Fe_3Al , null , null

V合金在聚变堆环境中的使用脆性

谌继明

腐蚀学报(英文)

利用高温氧化和氢化等方法模拟在聚变堆环境中多种 V-Cr-Ti-Al-Si合金因吸O和H而造成的脆性,并利用国外测试的V合金中子辐照后性能数据, 分析了V合金的中子辐照脆性.V合金在450℃~600℃惰性气体中的高温氧化符合抛物线 规律,除V4Ti3Al合金外,O含量升高使合金的延性降低.H、O联合作用下的V合金表现出了很 强的氢脆敏感性.对含O量为800 μg/g的V4Cr4Ti合金,当H含量超过50 μg/g后表现出明显 的拉伸脆性.中子辐照使V合金的屈服强度升高,而塑性降低,特别是低于400℃的低温中子 辐照,V合金表现出很强的辐照致脆倾向.研究中发现V合金吸氢、中子辐照和形变后的强化 具有等强的降低合金塑性的作用,为此建议采用细晶强化来解决V合金的氢脆和辐照致脆问 题.

关键词: V合金 , fusion reactor , environmental brittleness

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