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。     

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.     

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.     

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.     

热处理对TiAl基合金的组织结构和室温力学性能的影响

本研究采用非自耗电弧熔炼制备了以2.0wt%Mn为添加元素,Al/Ti比分别为32/68、33/67、34/66和35/65的四个系列TiAl基合金。探讨了不同条件的热处理和热等静压(HIP)对显微组织结构和室温延性、强度的影响,得出以下结论:(1)随Al/Ti从32/68增加至35/65,合金最终组织中块状单相晶粒含量增多,片层组织减少,Ti_3Al(α_2)相对含量减少。合金的延性、强度值在Al/Ti比为34/66时达到最高值。(2)在高温下,压力对相平衡有显著的影响。当压力为1500atm时,对于合金Ti-34Al-2Mn(wt%),其α/(α γ)转变温度可降至1150～1200℃之间。(3)具有(γ α_2)片层结构晶粒和γ单相晶粒组成的双态组织的合金有较高的延性。     

Cr元素对Al-Ni合金凝固组织及显微硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)和硬度测试等手段研究Cr元素对Al-Ni合金的相组成、凝固组织及显微硬度的影响。结果表明,AlNi2.5Crx合金凝固组织主要为α(Al)相和共晶组织Al-Al_3Ni;Cr的添加细化了合金凝固组织,当Cr的原子分数为0.2%时,α(Al)细化效果最佳,当Cr的原子分数为0.3%时,Al_3Ni细化效果最佳;随着Cr含量的增加,合金硬度得到提高,当Cr的原子分数为0.5%时,合金硬度达到最大值51.2HV,这是固溶强化、细晶强化和晶格畸变共同作用的结果。     

TiAl基合金晶粒细化重要影响因素研究进展

目的 TiAl基合金密度小,高温下具有很高强度以及很好抗蠕变性和抗氧化性,但是其属于金属间化合物型合金,晶粒细化有助于提高它的塑性和韧性。总结TiAl基合金在晶粒细化方面的研究进展,为TiAl基合金的进一步研究提供参考。方法在参考国内外近40篇文献的基础上,仔细研究有关TiAl基合金晶粒细化的实验方法、结果及分析,最后进行综合归纳和总结。结果从添加合金元素、粉末冶金、热处理、热机械加工、氢化处理等方面,对于TiAl基合金组织细化研究进展进行了简要总结;尽管各种工艺的机理有所不同,但是均能实现TiAl基合金组织细化,有助于改进TiAl基合金材料的相关性能。结论在已有研究的基础上,晶粒细化对TiAl合金焊接接头综合性能的改善研究有待进一步深化和加强。     

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.     

LSM法制备TiB2/Al复合材料的反应模式和微结构

热力学分析表明,铝熔体中TiB2比TiAl3和AlB2更稳定·TiAl3和AlB2可以继续反应生成TiB2·试验结果表明,混合盐中Ti和B按一定比例时,在铝合金熔体中K2TiF6和KBF4通过反应得到的TiB2/Al复合材料组织中未发现除TiB2以外的其他反应产物,TiB2为接近等轴的多面体·用TEM观察金属薄膜中TiB2形貌能有效避免盐膜包覆对SEM观察效果的影响·     

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。     

TiB2粒子细化铝合金的电子理论分析

利用固体分子经验电子理论对在铝合金细化过程中起主要作用的TiB2 粒子的价电子结构进行了分析和计算。结果表明 ,TiB2 中的共价电子主要集中在最强的B B键上 ,其晶体中的B B键可形成稳固的六边形结构。大量弥散分布的TiB2 粒子在铝熔体中形成了与石墨类似的连续网状结构 ,为TiAl3 在其上成核提供了平面衬底。TiB2与TiAl3 之间的润湿角较小 ,使成核所需的能量较低。加之TiAl3 与α Al之间具有良好的晶格对应关系 ,从而形成了大量的异质晶核 ,使铝合金得到细化。     

Sb对AE42镁合金中稀土元素的替代作用

真空条件下,以质量分数0.8%Sb元素替代AE42镁合金中部分稀土元素,研究了合金显微组织和力学性能的变化。研究结果表明:AE42镁合金的铸态显微组织主要由α-Mg基体、针状Al11RE3相组成;合金中加入Sb元素后,合金基体中针状Al11RE3相数量减少、形态变短变细,同时基体中出现了-βMg17Al12相和弥散颗粒质点,该弥散颗粒主要为RE2Sb相。实验合金中Sb元素含量保持不变,随着合金中RE含量的增加,合金的力学性能逐渐提高;当RE含量达到1.3%时合金的力学性能达到了AE42镁合金的水平。     

内冷搅拌法细化AZ系镁合金半固态浆料初生相的研究

提升镁及其合金强度和室温韧性是扩展镁及其合金应用的关键技术,对镁合金凝固过程半固态处理是改善微观组织、提高产品质量的一个重要工艺途径。因此,本文提出内冷搅拌法制备非枝晶AZ系镁合金半固态浆料,采用快速淬火研究内冷搅拌过程AZ系镁合金半固态浆料初生相演变规律。通过观察金相微观组织发现,在金属熔体与平衡体质量比为3:1、平衡体温度为室温、熔体温度高于液相线20oC时,随着平衡体旋转速度增加,熔体整体温度梯度减小,凝固组织从粗大枝晶逐渐变为细小近球晶;随着旋转平衡体搅拌时间延长,浆料组织分散变得均匀,后续由于晶粒生长,晶粒出现团聚;Al元素含量增加能够细化自然凝固初生相α-Mg,而内冷搅拌法对AZ系镁合金半固态处理发现,Al元素含量虽然一定程度上细化初生相α-Mg,随着内冷搅拌条件引入,Al元素含量增加细化程度较小,而内冷搅拌条件是细化初生相α-Mg的主要因素。     

电渣重熔连续定向凝固FGH96合金非金属夹杂物研究

本文通过真空感应熔炼＋惰性气氛保护电渣重熔连续定向凝固制备FGH96合金,对FGH96合金中的非金属夹杂物进行对比研究。结果表明,活泼元素Al、Ti、Zr、Ce、B等有轻微的烧损,主要元素含量都在合金要求的范围之内,氧含量略有降低,达到了真空熔炼的水平,氮含量有较大幅度的降低,主要存在两种类型的夹杂物,呈球形的夹杂物是Al、Ti、Mg的复合氧化物和TiN。图像统计分析结果表明,和传统电渣重熔相比,电渣重熔连续定向凝固工艺重熔后FGH96合金中的非金属夹杂物面积百分比、100个视场中的夹杂物个数降低了50%以上,夹杂物的最大尺寸由16μm降低到5.5μm,这主要是与熔池的形状、深度和结晶方式有较大关系,传统电渣重熔过程中金属熔池的形状是V字形,深度约占铸锭直径的50%左右,而电渣重熔连续定向凝固过程中形成的熔池呈扁平状,深度占直径10-20%。     

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.     

电磁铸造对金基合金微观组织和溶质分布的影响

为了更好地提高金基合金镀膜产品的性能,分别采用电磁铸造和传统模铸工艺制备了真空溅射靶材用Au-Cu系多元金基合金,研究了电磁场对该金基合金显微组织和各溶质元素分布的影响.结果表明:和传统模铸相比,采用电磁铸造技术制备的金基合金其凝固组织的枝晶化程度明显降低,各溶质元素的偏析程度也在很大程度上得到了抑制,并对在电磁场作用下金基合金凝固组织的细化机理和溶质元素的分布规律进行了探讨.     

电脉冲孕育处理对Al-5%Cu-0.8%Mn合金组织及性能的影响

通过凝固组织观察、力学性能测试、断口分析等实验,研究了不同电脉冲孕育处理对Al-5%Cu-0.8%Mn合金组织和性能的影响.实验结果表明,不同电脉冲处理参数均使Al-5%Cu-0.8%Mn合金凝固组织细化,单位面积晶粒数提高2倍以上;合金力学性能较未处理试样明显改善,抗拉强度增加了21%～35%,伸长率提高1.8～2.5倍;且当脉冲电压500V、时间30s、频率3Hz时,合金的凝固组织细化效果最好,力学性能最佳.     

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.