采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了Mg2-xNdxNi(x=0,0.1,0.2,0.3)储氢合金.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了合金的相结构和表面形貌,利用等容压差法分析测试了合金的压力-组成-温度(PCT)曲线和吸放氢动力学性能,研究了烧结温度、稀土元素Nd对储氢合金微观组织结构和储氢性能的影响,比较了SPS技术与真空感应熔炼法制备的Mg基合金组织结构和储氢性能的异同.结果表明:SPS制备的Mg2-xNdxNi(x=0~0.3)系列储氢合金具有多相结构,储氢合金的吸放氢动力学性能良好;Nd元素有利于Mg合金化,不利于储氢量;烧结温度对储氢量、PCT曲线平台性能有明显影响;当Mg2-xNdxNi系合金中含有Mg和NdMg12相,PCT曲线出现双平台现象;与铸态合金相比,SPS制备的Mg1.7Nd0.3Ni储氢合金的吸放氢动力学性能较好,但储氢容量、放氢率和PCT曲线平台性能更差

在铁基粉末冶金材料中,为了获得强韧化效果,磷已被作为添加元素之一。本研究利用俄歇能谱、扫描电镜及能谱仪等研究了含0.6%磷的Fe-P-C-Cu-Mo合金中磷的分布及其对性能的影响。发现在1080℃～1200℃烧结,磷在晶界的浓度高于其在晶内的浓度。在此温度范围内,烧结温度越低,磷在晶界的偏聚程度越高。当烧结后的合金中含有大量的铁素体时,磷的这种偏聚状态对合金冲击韧性的影响被合金组织的影响所掩盖。在1080℃～1240℃烧结的合金断口均为穿晶断裂。此外还观察到回火后磷的分布对合金断裂方式及机械性能影响很大。合金淬火后在200℃回火,固溶在基体中的钼具有抑制磷向晶界偏聚的作用,合金断口表现为穿晶断裂;在400℃回火,由于钼形成了碳化钼（Mo2C）,失去了抑制磷偏聚的作用,这时磷主要偏聚在晶界,造成合金沿晶断裂,冲击韧性下降;在600℃回火,由于温度较高,减少了磷向晶界偏聚的趋势,并有利于磷作长程扩散,此时磷主要偏聚在孔隙表面,使合金具有较高的冲击韧性,合金断口呈韧窝状

从加工方法、微观结构以及各类性能三方面介绍了难熔高熵合金(Refractory high-entropy alloys，RHEAs)，最后对难熔高熵合金的发展和未来进行了展望。以MoNbTaVW为代表的难熔高熵合金在高温下表现出优于传统镍基高温合金的压缩屈服强度，且屈服强度随温度的变化更加缓慢，高温力学性能优异；以MoNbTaVW、MoNbTaTiZr、HfNbTiZr等为代表的难熔高熵合金，与商用高温合金、难熔金属、难熔合金以及工具钢相比，展现出更优的耐磨性能。以W38Ta36Cr15V11合金为代表的难熔高熵合金在辐照后，除了析出小颗粒第二相外，不存在位错环缺陷结构，抗辐照性能优异。提出了难熔高熵合金未来发展的两大方向：建立高通量的实验和计算方法继续探索更多的难熔高熵合金组成和结构模型；探索多场耦合环境下难熔高熵合金的服役行为

研究不同Al和W含量对四种Co-Al-W三元合金的初熔温度、热处理组织和硬度的影响.结果表明:四种Co-Al-W三元合金的固、液相点温度均超过镍基单晶高温合金液相点温度;在1300℃/8h固溶处理后,三种合金均仅得到γ(fcc)单相组织,而高W合金在晶界和晶内均有μ相Co7W6析出;在800℃/100h和900℃/50h时效处理后,四种合金在基体γ相中均析出Ll2型γ'相Co3(Al,W),其γ+γ'两相组织形貌与镍基高温合金相似;高W(12%)和高Al(12%)合金分别促进了μ相Co7W6和富Al相析出.综合以上结果并结合时效合金的硬度结果,初步确定了含γ+γ'两相组织的合金成分范围

采用富氧燃烧实验方法,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段对GH4169和GH4202高温合金燃烧试样进行分析,建立合金燃烧质量、热量和氧传输模型,探究两种合金的富氧燃烧机理并提出提高新型高温合金抗燃烧性能的措施.结果表明:GH4202与GH4169合金在富氧条件下均发生燃烧,GH4202抗燃烧性能优于GH4169;两种合金以液相进行燃烧,在合金燃烧前沿存在由未完全燃烧的金属颗粒和氧化物组成\燃烧层\,燃烧层中合金元素的燃烧行为是决定合金整体燃烧的关键性因素;合金元素在燃烧前沿呈现\选择性燃烧\规律,Nb、Ti、Al、Cr等元素易于与氧发生燃烧,Ni滞后燃烧且燃烧热低,起到良好的抗燃烧作用

利用热力学计算软件Thermo-Calc及镍基合金数据库,计算了三种700℃以上超超临界电站用过热器管道材料Inconel740、Inconel617和GH2984合金的热力学平衡相图,并对比了三种材料主要析出相的析出行为.计算结果表明:三种合金主要的析出相包括γ、γ'、碳化物、σ、η、δ、μ及α-Cr等,凝固过程中Mo、Nb和Ti元素偏析严重,会降低合金的初熔点,因此后期均匀化退火处理十分重要.另一方面,750℃时Inconel740合金γ'相析出量大于另外两种合金,并且Al和Ti含量对γ'相和η相析出行为有较大影响.碳化物的计算表明,Inconel617合金一次碳化物与另两种合金不同,并且其二次碳化物的析出温度范围最大.GH2984合金中Fe含量较大时会导致σ相出现,对合金的性能产生不利影响

研究了添加B和Cr对多晶Fe83Ga17合金磁致伸缩和拉伸力学性能的影响.结果表明:在Fe83Ga17合金中添加原子分数1%的B,不仅提高了合金的磁致伸缩性能,而且还大幅提高了合金的室温力学性能,抗拉强度达到548MPa,延伸率达到3.56%.B元素以Fe2B相的形式偏聚在晶界,细化了合金晶粒,增加了合金晶界结合力,抑制了沿晶脆断.添加原子分数2%的Cr,Cr固溶在Fe83Ga17合金中,同时提高了合金的磁致伸缩性能和室温力学性能,(Fe83Ga17)98Cr2合金最大磁致伸缩系数达到7×10-5,延伸率也较Fe83Ga17合金有所增加,达到0.6%

以提高钛合金热挤压润滑效果为目的,研究了一种以磷酸盐玻璃、SiO2和NaCl为主要组成的新型玻璃润滑剂,通过模拟挤压实验、扫描电子显微镜以及换热系数测量装置,重点分析了不同组成比润滑剂的黏度-温度曲线、高温下润滑剂对钛合金的腐蚀作用、润滑条件下钛合金与模具钢之间的换热特征.结果表明,磷酸盐玻璃、SiO2和NaCl的质量比为70:20:10的润滑剂,在600~900℃之间的黏度变化幅度较小,为1.3×105~9.4×105 Pa·s,有利于提高钛合金挤压润滑效果.950℃下润滑剂与钛合金的接触时间不超过3 min时,润滑剂对钛合金坯料表面的高温腐蚀作用很小,且具有消除坯料表面原有氧化层的作用;但随高温接触时间的延长,钛合金表面的高温腐蚀程度逐渐增大.当TA15钛合金和H13模具钢的初始温度分别为900和400℃、新型润滑剂最终厚度约0.1 mm时,钛合金和模具钢之间的界面换热系数随实验时间的延长由185增加到1714W·m-2·s-1,而传统钛合金热挤压用硅酸盐玻璃润滑剂为286~2025 W·m-2·s-1,表明新型玻璃润滑剂具有较好的高温热障性能

第五章三元合金相图 工业上所使用的金属材料,如各种合金钢和有色合金,大多由两种以上的组元构成,这 些材料的组织、性能和相应的加工、处理工艺等通常不同于二元合金,因为在二元合金中加 入第三组元后,会改变原合金组元间的溶解度,甚至会出现新的相变,产生新的组成相。 因此,为了更好地了解和掌握金属材料,除了使用二元合金相图外,还需掌握三元甚至 多元合金相图,由于多元合金相图的复杂性,在测定和分析等方面受到限制,因此,用的较 多的是三元合金相图,简称三元相图(Ternary Phase Diagram)

10Cr-15Co-Ni基高温合金以W、Mo、Al、Ti及微量Mg、B等进行强化,相当于苏联某牌号Ni基合金,使用温度为900～950℃。从苏联这种合金的实物叶片解剖情况来看,此合金的使用状态是晶内有大小两种γ'相,晶界为锯齿状,晶内与晶界强化得到了良好配合。但是,用苏联5·1797-73标准给出的此合金热处理工艺,处理后为平直晶界。因此,热处理工艺的研究,是这种合金涡轮叶片试制的重要课题之一。我们全面的研究了固溶处理后缓冷、γ'相回溶再析出、固溶处理后等温等热处理工艺对此合金组织和性能的影响。在确切掌握弯晶形成规律的基础上,得出固溶处理后在1070℃等温处理的效果最好,晶内与晶界状态相似于苏联的实物叶片,机械性能也达到了实物叶片的水平。这种合金的晶界碳化物以M6C为主,对弯曲晶界形成起主要作用。热处理过程中,使M6C以较慢速率在晶界形核,并以较快速度长成粗大颗粒,即可获得弯曲晶界。在晶内充分强化的基础上,使晶界锯齿化,可以有效地提高合金的高温持久强度和塑性。上述最佳等温工艺可以使晶内和晶界强化得到较好的配合,这一工艺经几个批次试验的效果稳定,在实际生产上切实可行