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热处理工艺对Ti-5Ta-5V-8Cr-1Al合金耐沸腾硝酸腐蚀性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1992-1998页

作者：吴俊宇徐建平刘后龙李欢西安稀有金属材料研究院有限公司陕西西安710016

后处理工业所涉及的关键设备如溶解器、蒸发器等长期处于高浓度、高放射性的沸腾硝酸中,保证设备安全可靠运行是首要目标。本工作采用全浸腐蚀和电化学腐蚀实验手段研究了热处理工艺对Ti-5Ta-5V-8Cr-1Al(Ti5581)合金在6 mol/L沸腾硝酸... 详细信息

后处理工业所涉及的关键设备如溶解器、蒸发器等长期处于高浓度、高放射性的沸腾硝酸中,保证设备安全可靠运行是首要目标。本工作采用全浸腐蚀和电化学腐蚀实验手段研究了热处理工艺对Ti-5Ta-5V-8Cr-1Al(Ti5581)合金在6 mol/L沸腾硝酸溶液中的腐蚀行为的影响。结果表明,仅固溶和460℃时效时Ti5581合金具有较低的腐蚀速率,腐蚀240 h后腐蚀速率为0.022 mm/a。进一步采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等方法分析了Ti5581合金腐蚀后表面钝化膜的结构和成分,表明腐蚀后表层钝化膜平滑且致密,表层钝化膜为Ti和Ta的混合氧化物。研究发现Ti5581合金表层钝化膜的形成与α相的数量和形态相关:与550℃高温时效相比,460℃低温时效时α相尺寸较小且Ta元素质量分数较高,腐蚀均匀性更好,易于形成致密钝化膜且钝化膜更稳定。

关键词： Ti-Ta-V-Cr-Al合金耐硝酸腐蚀热处理钝化膜 α相

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MCrAlY涂层的研究进展

表面技术 2024年第7期53卷 31-39页

作者：门引妮李进卢金文徐研郭阳阳西安瑞鑫科金属材料有限责任公司西安710016

随着发动机的服役温度日益升高,工作环境日益恶劣,涡轮叶片极易在高温环境中氧化,大大降低了叶片的使用寿命。如何在低成本下制备保护性能好的高温防护涂层,是当前国内外研究的重点。MCrAlY包覆涂层可分为NiCrAlY涂层、CoCrAlY涂层和NiC... 详细信息

随着发动机的服役温度日益升高,工作环境日益恶劣,涡轮叶片极易在高温环境中氧化,大大降低了叶片的使用寿命。如何在低成本下制备保护性能好的高温防护涂层,是当前国内外研究的重点。MCrAlY包覆涂层可分为NiCrAlY涂层、CoCrAlY涂层和NiCoCrAlY涂层,这3类涂层的抗氧化性能和抗腐蚀性能较好,又有很好的塑韧性和抗热疲劳性能,因此可作为涂层或热障涂层的黏结层材料。综述了涂层中主要元素(Al、Cr、Co、Y)、掺杂合金元素(Ta、Re、Si、Pt)、涂层制备工艺和预处理工艺对MCrAlY涂层性能的研究进展。结果表明,可以通过调节MCrAlY涂层的成分来实现涂层性能的调控。向MCrAlY涂层中掺入Si、Ta和Re等活性元素,可显著提高涂层的抗高温氧化性能,以进一步提高发动机的工作效率和满足高温的工作环境需求。总结了采用细化涂层晶粒、掺杂纳米颗粒和制备梯度复合涂层等方法来提高MCrAlY涂层的抗氧化性能和抗腐蚀性能的研究现状,对MCrAlY涂层的发展趋势进行了展望。

关键词： MCrAlY涂层活性元素制备工艺抗氧化性能抗腐蚀性能

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退火温度对TZM高温合金组织和性能的影响

金属热处理 2024年第6期49卷 106-109页

作者：张慧霞魏凯赵万方西安格美金属材料有限公司陕西西安710089

研究了不同退火温度下锻造TZM高温合金组织、硬度、力学性能以及拉伸断口形貌,并分析了产生不同断口形貌的原因。结果表明,变形量为82%的TZM合金,采用不同温度对其进行退火,组织性能以及断口形貌发生了明显的变化。随退火温度的升高,合... 详细信息

研究了不同退火温度下锻造TZM高温合金组织、硬度、力学性能以及拉伸断口形貌,并分析了产生不同断口形貌的原因。结果表明,变形量为82%的TZM合金,采用不同温度对其进行退火,组织性能以及断口形貌发生了明显的变化。随退火温度的升高,合金的组织也由锻态组织变为再结晶组织,并逐渐长大,合金的强度、硬度也随着退火温度的升高呈下降趋势。TZM合金退火温度不同,断口形貌也不尽相同,退火温度较低的为解理河流花样,退火温度较高的为解理河流花伴随部分沿晶断裂;当TZM合金经过1300℃×90 min退火后,组织和力学性能较好,断裂方式为韧性断裂。

关键词： TZM高温合金退火温度显微组织力学性能断口形貌

射频超导腔用高纯铌板的力学性能与微观组织演变

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中国有色金属学报 2024年

作者：成佳鹏任军帅高婷宋健西北有色金属研究院稀有金属材料公司

射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术，高纯铌板主要用于制造射频超导腔直线加速器用谐振腔，其性能与组织将直接影响射频超导腔的加工难度与腔体质量。本文对高纯铌板进行不同方式轧制变形，并对其进行热处理，随后测试力学性能，... 详细信息

射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术，高纯铌板主要用于制造射频超导腔直线加速器用谐振腔，其性能与组织将直接影响射频超导腔的加工难度与腔体质量。本文对高纯铌板进行不同方式轧制变形，并对其进行热处理，随后测试力学性能，结合微观组织观察、织构与断口形貌分析，研究高纯铌板在不同轧制变形下的力学性能与微观组织演变。研究表明，高纯铌材在轧制变形中，晶面择优由{111}向{100}转动，晶向择优依据变形方式的不同由分别转为与，且其形变织构会对再结晶方式产生影响。在拉应力载荷下，轧制方式可改变高纯铌板的Schmid因子分布与断裂行为，高纯铌板可产生微孔聚集型断裂、滑移剪切型断裂及混合型断裂。

关键词：射频超导腔高纯铌力学性能织构断裂行为

基于ANSYS的双金属复合铸造工艺数值模拟及验证

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特种铸造及有色合金 2024年第5期44卷 679-682页

作者：张健健王振虎于梦娜西部金属材料股份有限公司西安710076

利用有限元软件ANSYS对使用复合铸造方法生产球墨铸铁-硬质合金复合辊环的残余应力进行数值模拟。根据数值模拟结果,采用球墨铸铁/硬质合金包覆面积比为0.344∶1、截面积比为0.4∶1,球墨铸铁浇注温度为1 320℃、硬质合金预热温度为800℃... 详细信息

利用有限元软件ANSYS对使用复合铸造方法生产球墨铸铁-硬质合金复合辊环的残余应力进行数值模拟。根据数值模拟结果,采用球墨铸铁/硬质合金包覆面积比为0.344∶1、截面积比为0.4∶1,球墨铸铁浇注温度为1 320℃、硬质合金预热温度为800℃,成功制得扩散区宽达6 mm且无缺陷的复合辊环。

关键词：复合辊环球墨铸铁残余应力数值模拟

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质子交换膜燃料电池双极板密封研究进展

电池 2024年第4期54卷 578-583页

作者：陈诗怡卢广轩安邦李禹辰西部金属材料股份有限公司陕西西安710200

作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件,双极板的密封性能是影响电堆工作效率的关键。在目前燃料电池的应用中,因密封不良引发泄漏而导致的电堆失效是不容忽视的问题。综述近年来燃料电池双极板常用密封材料的性能差异、不同密封结... 详细信息

作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件,双极板的密封性能是影响电堆工作效率的关键。在目前燃料电池的应用中,因密封不良引发泄漏而导致的电堆失效是不容忽视的问题。综述近年来燃料电池双极板常用密封材料的性能差异、不同密封结构的特点、密封元件的设计等方面的研究进展,探讨密封性能对PEMFC电堆性能的影响,并对未来发展方向进行展望。

关键词：泄漏质子交换膜燃料电池(PEMFC) 双极板密封材料密封结构密封工艺

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难熔高熵合金研究进展

航空材料学报 2024年第2期44卷 45-59页

作者：吴昊于佳石贾志强张龙陈昊西安诺博尔稀贵金属材料股份有限公司西安710201 西安赛福斯材料防护有限责任公司西安710200

综述难熔高熵合金目前的研究现状,阐述难熔高熵合金成分设计,归纳包括金属元素和非金属元素对难熔高熵合金结构与性能的影响。另外描述不同制备方法下,难熔高熵合金的微观结构与力学性能,讨论难熔高熵合金基复合材料及其强化机制。对难... 详细信息

综述难熔高熵合金目前的研究现状,阐述难熔高熵合金成分设计,归纳包括金属元素和非金属元素对难熔高熵合金结构与性能的影响。另外描述不同制备方法下,难熔高熵合金的微观结构与力学性能,讨论难熔高熵合金基复合材料及其强化机制。对难熔高熵合金未来发展进行展望,并对其未来研究方向提出以下建议:通过不同相之间界面设计,多相协同增强难熔高熵合金;设计并优化难熔高熵合金成分,开发出室温易加工的难熔高熵合金;结合高通量计算方法,快速筛选出难熔高熵合金成分和微观结构;利用增材制造技术对难熔高熵合金组织与结构进行调控;对难熔高熵合金基复合材料进行构型化设计,均衡难熔高熵合金基复合材料的强塑性匹配。

关键词：难熔高熵合金成分设计制备方法微观组织力学性能

EB态TA10钛合金高温变形行为及热加工图

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1555-1565页

作者：张启飞储双杰梁高飞杨帅王美晨毛博上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 宝山钢铁股份有限公司上海201900 宝武特种冶金有限公司上海200940 西部金属材料股份有限公司西安710201

以电子束冷床(EB)炉单次熔铸的TA10钛合金扁锭为研究对象,利用Gleeble−3800热模拟试验机开展高且宽应变速率范围(0.01~30 s^(−1))下的等温压缩试验,研究该合金在800~1000℃下变形60%时的高温力学行为及铸态组织演变特征,建立基于峰值应... 详细信息

以电子束冷床(EB)炉单次熔铸的TA10钛合金扁锭为研究对象,利用Gleeble−3800热模拟试验机开展高且宽应变速率范围(0.01~30 s^(−1))下的等温压缩试验,研究该合金在800~1000℃下变形60%时的高温力学行为及铸态组织演变特征,建立基于峰值应力的高温塑性本构方程,绘制考虑应变的热加工图,深入讨论能量耗散效率因子与宏观、微观组织、力学响应间的关联关系。结果表明:随着变形温度升高或应变速率降低,TA10钛合金流变应力减小;变形温度高于或低于相变点时,峰值应力与变形温度均呈线性相关。Arrhenius方程能较好地预测该合金变形抗力与工艺参数间的变化规律。该合金不适合单道次大变形,较为适合变形量中等且较慢应变速率下的成形方式,可尝试开展高速率多次小变形的方式成形。该合金在两相区慢应变速率下热变形时的流变软化机制为动态球化或塑性流动局部化,而高应变速率下应力塌陷现象的主要原因为宏观失稳,且其在单相区的软化机制以动态回复为主。

关键词： TA10钛合金高温力学行为铸态组织演变高温塑性本构方程热加工图

Al和Cr协同作用提高核用高强钢耐水蒸气氧化性能

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金属学报 2024年第3期60卷 357-366页

作者：彭祥阳张乐李聪聪侯硕刘迪周建明路广遥蒋虽合中广核研究院有限公司设备研究所深圳518000 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

前期研发的Fe-Ni-Al基超高强度马氏体时效钢表现出了良好的力学和抗辐照性能,然而典型Cr_(2)O_(3)氧化保护膜的耐热钢在轻水反应堆高温高压含水蒸气的服役环境中极易失效,亟待研发兼具抗高温水蒸气氧化、优异力学和抗辐照性能的先进材... 详细信息

前期研发的Fe-Ni-Al基超高强度马氏体时效钢表现出了良好的力学和抗辐照性能,然而典型Cr_(2)O_(3)氧化保护膜的耐热钢在轻水反应堆高温高压含水蒸气的服役环境中极易失效,亟待研发兼具抗高温水蒸气氧化、优异力学和抗辐照性能的先进材料。本工作在前期研发的Fe-Ni-Al系超高强度马氏体时效钢基础上添加不同含量的Cr元素,在保持新型马氏体钢优异力学性能的同时,对其在干燥空气和含水蒸气环境中的氧化性能进行研究。采用非自耗真空电弧炉制备合金铸锭,并对时效处理后的高强钢进行600℃干燥空气和潮湿空气2种环境中的抗氧化性能测试,对氧化后样品的表面和截面形貌进行微观组织表征。结果表明,添加9%Cr后的Fe-13Ni-2.3Al高强钢在600℃空气+10%水蒸气的气氛中氧化100 h的平均单位面积增重仅为0.1 mg/cm^(2),是添加5%Cr的Fe-13Ni-2.3Al高强钢和Fe-18Ni-3Al马氏体时效钢的1/50。对氧化后高强钢微观组织表征分析表明,在Al和Cr元素协同作用下,Fe-13Ni-9Cr-2.3Al高强钢在600℃空气+10%水蒸气条件下表面自发形成了富Fe、Cr、Al的复合氧化膜,提高了抗高温水蒸气氧化性能,其中Cr通过第三组元效应降低氧化物膜-基体界面氧分压,从而促进在高温水蒸气条件下在基体表面形成致密连续的富Al氧化膜。

关键词：超高强度钢水蒸气氧化氧化膜第三组元效应协同效应