稀土对铝钛硼中间合金组织及细化性能的影响

采用氟盐铝热反应法制取不同稀土含量的Al-Ti-B-RE中间合金,并对其微观组织和细化效果进行了分析,讨论了稀土元素对Al5Ti1B组织及性能的影响。X射线衍射及能谱分析证明:稀土元素和TiAl3结合生成了Ti2Al20RE,同时TiAl3尺寸减小、数量减少;TiB2尺寸、形态不受影响,但分布更加均匀弥散。细化效果试验表明稀土元素确实可以提高Al5Ti1B中间合金的细化效果。在5Ti1B系Al-Ti-B-RE中间合金中,稀土元素的最佳质量分数为3.53%,此时能取得最理想的微观组织和细化效果。     

稀土在Al-Ti-B-RE中间合金中的作用

采用氟盐法制备了Al-Ti-B-RE中间合金,并对其进行了细化效果实验,利用扫描电镜研究了Al-Ti-B-RE中间合金的微观组织特征.研究结果表明:加入稀土对TiAl3晶粒的大小、形貌及分布有显著影响;稀土增大了铝熔体与TiB2之间的润湿角,使TiB2不易聚集和沉淀,增强了中间合金的细化性能;稀土易聚集在晶界和相界面,减少晶核与液体间的接触面积,增大形核率,对TiAl3合金晶粒的细化效果明显.     

Al5Ti1B中间合金细化剂研制及同类产品对比

利用氟盐铝热反应法制备了Al5Ti1B中间合金细化剂,制定出完整的工艺路线和参数,并对其反应过程和原理进行了分析.制取的中间合金化学成分(质量分数)为:Ti,4.64%;B,0.84%.通过与荷兰KBM、英国LSM、国内某厂生产的同类产品进行化学成分、微观组织和细化效果三项指标对比分析,结果表明:自行开发的中间合金细化剂质量优于国内同类产品;同等条件下细化效果(TiAl3＜50 μm,TiB2＜1 μm)与KBM公司的同类产品接近,达到进口同类产品水平.     

超声制备Al-5Ti-1B中间合金中TiB2粒子尺寸分布及其晶粒细化性能

在连续高能超声作用下,制备出一种新型的Al-5Ti-1B中间合金,研究了该中间合金的微观组织、形核相TiB2粒子尺寸分布以及它对工业纯铝的晶粒细化效果.结果表明,与常规制备方法相比,在4 min连续高能超声振动作用下,可使Al熔体对混合氟盐的吸收率达到100%,大大缩短了制备反应时间.Al-5Ti-1B中间合金中,TiAl3相呈现10~20μm小团块状;TiB2粒子为规则多边状,并有清晰的外形轮廓,呈松散聚集团状分布;TiB2粒子的平均尺寸以及尺寸跨度大大降低,分别为646.9 nm、1.2μm.该中间合金的优良组织特性显著提高了其晶粒细化性能,用此中间合金可将工业纯铝的铸态晶粒尺寸细化至45μm.     

Al—Ti—CN中间合金的研制

纯铝的晶粒细化一直是铝生产厂家和科研工作者不断研究的课题,Al—Ti和Al—Ti—B作为中间合金细化铝已经相对成熟,Al—Ti—C中间合金还在开发中.本文详细论述了在Al—Ti—C中间合金基础上新开发的Al—Ti—CN中间合金的试验全过程,试验证明Al—Ti—CN中间合金细化工业纯铝效果优于Al—Ti和Al—Ti—B中间合金,有望成为新型纯铝晶粒细化中间合金.     

硼元素对TiAl基合金凝固组织的影响

实验采用真空水冷铜坩埚非自耗真空钨极电弧熔炼炉制备Ti-45Al-xB合金,对比研究了B元素对TiAl基合金凝固组织的影响.结果表明硼元素对TiAl基合金凝固组织具有细化作用,硼含量在0到0.6%范围内时,随着硼含量的增加,合金凝固组织细化程度增加,而与Ti45Al0.6B合金相比,Ti45Al0.8B合金的凝固组织出现粗化现象;相较于二元TiAl合金,硼的添加使合金的片层间距减小;但硼含量为0.4%～0.8%时,随着硼含量的增加,片层间距缓慢增加.硼含量在0～0.8%时,硼元素对Ti45Al合金的作用机理主要包括TiB2对固相生长的阻碍作用以及TiB2的辅助形核作用.     

新型细化剂AlTiBRE中间合金的纯净化处理效果研究

采用铝熔体熔剂净化技术对Al5Ti1B0.5RE中间合金细化剂熔体进行净化处理试验,优化出合适的排杂熔剂及其处理工艺,并采用OM、SEM、EDAX等进行夹杂物及细化相粒子的存在形态和成分分析.结果表明,XHJ1熔剂的净化效果好,与未净化的相比,除杂率达82.4%.当XHJ1熔剂加入量2%,处理温度750℃时细化剂中含杂量少,夹杂物数量也少、尺寸细小且弥散分布.有效的净化对改善细化剂中细化相粒子的分布形态起重要作用,即经净化后细化相粒子TiAl3分布更为均匀且多呈细小块状、平均尺寸11.16μm,TiB2相粒子呈疏松状均匀分布、平均尺寸3.28μm,此外还揭示了其改善的原因.     

Mn含量对铸造高铌TiAl合金组织和性能的影响

选择两种Mn含量不同的高铌TiAl合金Ti46Al8Nb2Mn0.2B和Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B,通过热等静压(HIP)及后续热处理,结合组织和力学性能的分析,研究了Mn含量对高铌TiAl合金的组织和性能的影响.XRD和SEM背散射电子实验结果表明:Mn含量较高的Ti46Al8Nb2Mn0.2B合金,经热等静压及循环热处理,得到的双态组织较粗大,并且有少量脆性β相存在;Mn含量较低的Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金,经热等静压后直接在双相区长时间保温处理,得到了细小的双态组织,并且完全消除了β相.室温拉伸实验表明,Mn含量的降低提高了Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金的力学性能,其延伸率、屈服强度和断裂强度分别达到2.4%、548MPa和660MPa.断口形貌分析表明,室温下两种合金都属于解理断裂.     

AlTiC和AlTiB中间合金细化效果比较

详细论述TiAl3形态对细化效果响应时间的影响以及AlTiC中间合金比AlTiB中间合金具有更好的细化效果和抗衰退性能。试验表明:AlTiC中间合金可以克服AlTiB中间合金的有关缺陷,含块状TiAl3粒子的AlTiC中间合金细化效果最佳。     

Al-Ti-B中间合金中第二相沉淀现象研究

采用氟盐铝热反应法制取Al-Ti-B中间合金细化剂,对其反应过程进行了分析.通过对比挤压前后的微观组织,研究挤压变形对组织造成的影响.结果表明,挤压使得TiAl3颗粒尺寸减小、表面趋于平滑,挤压过程中发生的再结晶现象使TiB2分布均匀弥散.另外通过静置实验研究了α-Al基体中第二相的沉淀现象,深入分析了沉淀过程及原因,提出了减少第二相颗粒聚集、沉淀的方法,着重强调了优化挤压工艺和添加适量稀土元素的作用.     

TiB_2粒子增强Ti-Al基复合材料的合成机理

采用Ti、Al和B元素粉末,经燃烧反应合成了TiB_2粒子增强的Ti Al金属间化合物基复合材料,并用DSC、EMPA和XRD等方法研究了其合成机理。结果发现,Ti和Al粉末间的放热反应促进了 TiB_2粒子的形成,所形成的 TiB_2粒子的尺寸约为2μm。将所得复合材料重熔后,TiB_2粒子的尺寸、相对含量和形貌没有明显变化,并且其显微组织比铸态Ti Al基合金组织明显细化。     

高能球磨Ti/Al复合粉固相反应烧结工艺

采用金相和能谱方法对Ti、Al箔的固相扩散反应行为进行了研究,建立了TiAl3相层厚度生长的计算公式.并在此基础上,探讨了球磨Ti/Al复合粉的两步固相烧结工艺.研究表明:两步固相烧结法可有效抑制烧结引起的粉末体变形,获得具有典型显微组织的致密烧结材料;尽管延长低温预烧时间可获得由TiAl与Ti3Al组成的热稳定性较好的组织,但组织致密度偏低,为了获得高致密的TiAl合金,仍需后续高温烧结.实验还表明,高能球磨促进了TiAl基合金组织细化,且球磨时间越长烧结组织晶粒越细小;双态组织中的层片组织含量随球磨时间延长而增加,但长时间球磨由于非晶化的出现又会引起层片组织含量下降.     

三元合金及金属间化合物中各组分活度系数的计算

根据Kohler三元溶体模型和Miedema二元系统生成热模型，建立了计算三元合金及金属化合物中各组分活度系数的方程。计算了三元合金Ti-5Al-2.5Sn,Ti-6Al-4V及不同温度下金属间化合物TiAl,Ti3Al和Ti2AlNb中各组分的活度系数。并与有关实验值进行了对比.计算结果表明此公式的计算结果与实验值吻合较好，解决了固态二元、三元合金及金属间化合物中各组分的活度系数的计算问题，Ti与A1活度系数均小于1，对Raoultl定律产生负偏差。根据所计算的活度系数和活度值，预测了SiC/TiAl,SiC/Ti3Al和SiC/Ti2AlNb复合材料的界面反应，表明SiC/Ti3Al界面反应较为严重。     

Effect of vanadium carbide on commercial pure aluminum

The effect of vanadium carbide (VC) on the grain size of commercial pure aluminum was experimentally investigated by varying the content of VC, the holding time, and casting temperature. The refining efficiencies of VC and Al5Ti1B were also compared. The refined samples of commercial pure aluminum were examined using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS). The results suggest that VC is a good refiner of commercial pure aluminum. The addition of only 0.3wt% VC can decrease the grain size of aluminum to 102 μm, whereas the casting temperature and holding time have little effect on the grain size. The refining efficiency of VC is better than that of Al5Ti1B. The VC particles in molten aluminum act as nuclei and the grain refinement of aluminum alloys by VC particles is achieved via heterogeneous nucleation.     

Ti6Al4V和Al2A12的扩散连接界面组织及力学性能

采用热等静压(HIP)工艺连接Al2A12和Ti6Al4V两种不同的航空航天用材料.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察连接过渡区的微观组织和组成的演化,并测试其主要的力学性能.结果表明:采用热等静压制备这两种材料的界面连接好;Ti/Al反应层界面处形成了不同的金属间化合物,例如,Al3Ti、TiAl2和TiAl;连接接头处硬度为163HV,界面连接处剪切强度达到了23MPa,比只添加镀层而无中间层的连接强度提高了约17.9%,但低于带有中间层的连接强度.由于过烧和孔隙的形成使得断裂方式是脆性断裂.由此可知,在热等静压成形过程中异种材料的元素发生了相互扩散,在扩散连接处形成了不同的金属间化合物,这些金属间化合物影响连接处的力学性能.     

添加钨和稀土元素对TiAl合金性能的影响

采用机械合金化结合粉末冶金技术制备Ti-44.7Al、Ti-44.7Al-xW、Ti-44.7Al-xLa-yCe合金材料,采用透射电镜和金相显微镜研究不同W、La、Ce添加量对机械合金化TiAl基合金的显微组织的影响,并对合金的力学性能进行测试.研究表明,在不添加任何元素时TiAl合金颗粒的平均尺寸为30～60 μm,但添加微量稀土元素La、Ce对TiAl基合金的细化作用非常明显,其平均尺寸为20 μm;通过机械合金化在TiAl基合金系统中添加微量W元素会形成新的固溶体相,这种新成分相大大提高TiAl基合金的抗弯强度σb,当W添加量为1.0%时,σb达到峰值,随后随着W原子数分数的增加,抗弯强度降低;TiAl合金的抗弯强度σb开始随着稀土元素La的增加而增加,在0.5%原子数分数处达到峰值,然后强度随稀土原子数分数的继续增加而下降;而合金的强度却随添加Ce的原子数分数的增加而直线下降,同时添加W的TiAl合金的强度高于加稀土La、Ce的TiAl合金的强度.     

探讨稀土元素在快速凝固Al-Ti合金中的作用

在快速凝固Al-Ti合金中加入稀土元素La可以有效的增加合金的过冷度,抑制平衡相Al3Ti,亚稳相Al4Ti,优先形成细小、园整、弥散的金属问化合物相Al20Ti2La,该化合物相具有优良的热稳定性,极大的改善了快速凝固Al-Ti合金的热强性能．     

外加Al2O3颗粒对Ti-Al-TiO2系合成产物微观结构的影响

Ti-Al-TiO2体系外加不同含量的Al2O3颗粒获得了Al2O3/TiAl基复合材料,研究了产物的相组成及微观组织.结果表明:Al2O3颗粒多分布在基体晶界处.随外加Al2O3含量的增大,晶粒变小,但增强相颗粒团聚严重.外加Al2O3量存在一个临界值.含量过高,易造成结构疏松,不致密,形成大的气孔,且由于TiO2的活化作用,会造成外加的Al2O3颗粒烧结呈板状联结分布;含量较低,颗粒与界面的结合不够紧凑,但颗粒的结晶度较好.