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快速凝固精密合金材料有哪些特点

快速凝固精密合金材料从广义讲,为凝固速率大于1cm/s(相应冷却速率大于102℃/s)形成的材料的通称。但对现代科学和现代工业而言,是指在105~1010℃/s冷却速率下形成的微晶、纳米晶或非晶态合金材料。本节所指快速凝固精密合金材料属后一类材料,亦可称超快速凝固材料。

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制备粉末精密合金材料预合金粉末的冷却速率在102~104℃/s范围,如果将冷却速率提高到超过105℃/s,粉末颗粒将更细,晶粒尺寸更小,晶粒尺寸通常在几个m以下。同时在快速凝固条件下可以获得非常优异的非平衡态组织,主要强化相不仅仅是


用双辊法制备René 80、IN738LC和FSX414精密合金材料条带,冷却速率达5×104~5×105K./s,条带横截面具有细小柱晶组织,二次枝晶臂约0.5m,一个细小晶粒由几个晶胞组成,晶胞尺寸可以看出,三种合金条带的室温拉伸性能明显高于常规铸造合金,强度和塑性同时提高,这是由于条带晶粒组织细化的结果。

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高温拉伸强度与应变速率的关系,应变速率敏感指数m也在图上给出。可以看出IN738LC在900℃和950℃ m值都是0.52,René 80在900℃为0.29,950℃为0.47。FSX414合金在900℃和950℃ m值较低,分别为0.16和0.28。m值高于0.3是合金具有超塑性的必要条件。因此,IN738LC和René80条带应具有超塑性。而FSX414条带中三叉晶界形成的Cr23C6碳化物,抑制晶界滑动,不能使合金产生超塑性。


用溅射离子镀方法在精密合金材料表面制成与基体同成分的纳米晶涂层,可以大幅度提高精密合金材料的抗氧化性能。镍基铸造精密合金材料和定向凝固镍基合金纳米晶涂层的抗氧化特征基本相同。纳米晶涂层的氧化速率比铸态合金低很多,并略优于渗铝涂层。三种合金溅射纳米晶涂层在循环氧化条件下氧化膜不剥落,相反铸态合金在循环氧化时表面生成的氧化膜大量剥落。而且,纳米晶涂层在高达1000℃高温具有良好的组织稳定性。


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