热处理工艺对合金微观组织的影响范文

本站小编为你精心准备了热处理工艺对合金微观组织的影响参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

1铸态组织

图1为Ni42Ti8Al合金的铸态组织。可以看出，合金的晶粒尺寸为50μm左右，组织由浅灰色基体和沿晶界分布的网状共晶组织组成。表1为铸态Ni42Ti8Al合金的能谱分析结果。可以看出，Ni42Ti8Al合金与Ni44Ti6Al合金的成分类似，基体均为NiTi-Al相，只是溶入的Al量有差别。根据日本学者Koizumi的研究结果，NiTi合金中融入Al，会争夺Ti位并占据，致使析出Ti2Ni相或者Ni2TiAl相。这两种析出相都与Al含量有密切关系。研究发现当Al含量达到7%时，析出相主要为Ni2TiAl。因此，可以断定晶界网状共晶成分为NiTi和Ni2TiAl共晶产物，而深色析出相为Ni2TiAl[3]。图2为Ni2TiAl相的透射电镜观察结果。可以看出，析出相有两种形态分布，一种从晶体中间向外部发散分布，形态主要为椭圆形或环形，晶粒尺寸为100~200nm。另一种为交叉式分布，垂直交叉居多，有很明显的排布规律，晶粒尺寸为50nm左右。这两种形态均是在铸态组织的冷却过程中形成的。能谱与衍射分析表明，这两种相均为Ni2TiAl，此相在富镍区可和NiTi发生共晶反应，通常与基体半共格或共格析出。

2热处理对合金微观组织的影响

图3为Ni42Ti8Al合金经1090℃固溶处理5h后的微观组织。可以看出，经固溶处理后，合金铸态组织中的晶界共晶成分基本消失。这个结果与Ni45Ti5Al合金的结果类似。所谓固溶处理，通过使原子热运动，以至于使合金内的合金元素充分扩散，达到均匀分布的目的，并且合金的扩散速度随温度的升高而增高[4]。图4为经不同温度时效处理后Ni42Ti8Al合金的微观组织。可以看出，经600℃时效处理26h后，合金晶界处的网状共晶结构重新显现，但相比铸态合金明显细化，晶粒尺寸稍有减小，分布相对弥散。这一温度合金的过饱和度大，合金降低过饱和度通过加快析出相形核速率来实现。700℃时效处理后，组织共晶数量有所增加，且尺寸小呈弥散分布。800℃时，共晶同时长大，并且连为一体。

3力学性能

图5为Ni42Ti8Al合金高温压缩屈服强度与时效温度的关系曲线。可以看出，热处理后合金的屈服强度有所增加，并且随着温度的升高，屈服强度先增加后下降，在700℃时效处理后达到最高值。高温合金中，高温强化相的尺寸及其分布在很大程度上影响其高温性，通过观察其微观组织发现，Ni42Ti8Al合金由NiTi基体和网状共晶组织(NiTi和Ni2TiAl)组成，NiTi与Ni2TiA共格或半共格析出。研究发现，Ni2TiAl相在750℃时的强度比TiAl和NiAl要高出3倍多，可见该方法具有沉淀强化作用[5]。固溶处理后的Ni2TiAl基本溶解，但是经600℃时效处理后共晶体又重新析出，但是此时比铸态时的晶粒要小，析出相和合金元素分布均匀，因此比铸态时具有更好的耐高温性。同时受温度所限，当时效温度升高到700℃，合金的高温力学性能最高。

4结论

（1）铸态Ni42Ti8Al合金由基体和晶界网状共晶体组成，形成沉淀强化作用，增强其高温性能。（2）经高温固溶处理后，Ni42Ti8Al合金中的共晶相全部溶解。经时效处理后，新晶界重新析出，并且在700℃时效处理后分布更加均匀和弥散。（3）Ni42Ti8Al合金的屈服强度随时效处理温度的升高而先升高后下降，在700℃时取得最高值。

作者：卫江红 单位：德州学院 机电工程系