TiAl合金及其复合材料的研究进展与发展趋势

TiAl基复合材料具有低密度、高强度、优异的抗氧化性和抗蠕变性等特点,尤其是高温下的优异性能使其成为汽车、航空等领域最具有潜力的材料。但同时也存在较低的断裂韧性、低室温塑性等缺陷,限制其广泛应用。本文对TiAl材料的分类、应用以及性能缺陷等关键问题进行综述,重点介绍了合金化、表面处理、合成复合材料等技术对其组织性能的影响;其次,简要概述TiAl基复合材料的研究进展及应用领域,并指出TiAl基自润滑材料将成为未来研究的热点之一。     

离心喷射沉积钛铝金属间化合物的研究进展

回顾了采用离心喷射沉积成形技术制备Ti- 48Al- 2Mn - 2Nb金属间化合物的基本特征、组织结构、力学性能等以及制备工艺和组织结构对TiAl基合金力学行为特征的影响的主要研究结果 .结果表明 ,通过离心喷射沉积成形技术制备的TiAl基合金达到目前国内外较先进的性能水平     

TiAl基合金的摩擦学设计

基于TiAl基合金作为摩擦零件的性能要求，在综述TiAl基合金目前国内外研究现状和取得的成果的基础上，探讨了提高TiAl基合金的强韧性技术及实现其高温自润滑耐磨的设计准则，为研究开发新型的高温自润滑耐磨TiAl基合金提供技术途径。     

放电等离子烧结TiAl基合金的显微组织及力学性能

以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺制备出TiAl基合金,并研究了制备工艺、显微组织与室温力学性能三者的关系.结果表明,采用放电等离子烧结方法可制备出致密度高、组织均匀的TiAl基合金.烧结温度对合金的显微组织影响显著,且其室温力学性能与显微组织密切相关,显微组织越细小,室温强度和塑性越高.当烧结温度为1100℃时,制备出的TiAl-V-Cr合金显微组织类型为细小双态组织,具有35.2%的压缩率和3321MPa的断裂强度,显示出较好的室温压缩性能.     

TiAl基合金高温性能研究进展

TiAl基合金作为高温结构材料，其密度低、比强度高和比模量高，主要应用于航空航天发动机及其它高技术领域。本文中综述了TiAl基合金在抗氧化性、高温力学性能方面的研究成果，着重介绍了抗氧化及高温蠕变的机理及影响因素。     

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。     

Ti2AlC/TiAl复合材料的高温抗氧化性能研究现状

由于TiAl合金是高温结构材料,因此就要求具有优良的高温抗氧化性能。本文综述了TiAl合金的氧化过程以及最常用的三种提高高温抗氧化的手段：添加合金元素;热处理。指明了Ti2AlC/TiAl复合材料存在的问题及今后的发展前景。     

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.     

TiC/TiAl复合材料微观结构观察及强韧化机理分析

采用放电等离子烧结(SPS)技术，制备了质量分数为10％的TiC／TiAl复合材料，从微观结构上研究了TiC颗粒对TiAl基体材料力学性能的影响。实验结果表明：在TiC，TiAl复合材料中TiC颗粒主要分布于晶界，少量进入基体晶粒的内部，形成晶内型结构；TiC颗粒的引入细化基体晶粒的尺寸，有效地阻碍材料内部裂纹扩展，引起裂纹偏转，增加其扩展路径，改善材料的韧性，同时在晶界和晶内形成了一系列位错。位错强化与细晶强化是主要的强化机制，TiC／TiAl复合材料韧性的提高主要源于TiC粒子对裂纹的偏转。     

工艺因素对中锰球铁磨球组织与性能的影响

通过测取冲击试样在湿砂型中的冷却曲线及凝固参数，分析了孕育处理及高温冷却速 度对组织与性能的影响。结果表明，高温冷却能力降低时，试样硬度提高，冲击韧性降低。孕育 处理可有效提高磨球的综合机械性能。研究型内冷却时间对磨球组织、性能影响的结果表明，磨 球在８７０－９８０℃开箱有利于获得较好的组织和性能。     

金属材料表面激光热处理的研究与应用

从激光表面强化，激光熔覆、激光合金化及工程应用等4方面阐述了近年来金属材料表面激光热处理的研究与现状，提出其存在的问题与不足，并对其发展前景作了展望，提出了本课题研究内容及方向。     

新型铁基高温合金成分及组织分析

研究了新型铁基高温合金中各合金元素的成分含量及作用,通过理论分析和实验过程找到各种合金元素的最佳配比,并进行合金化设计。运用X-射线衍射仪、光学显微镜、硬度计等测试手段和电化学分析方法,探讨了合金成分、热处理工艺对新型铁基高温合金的组织及性能的影响。结果表明:奥氏体型耐热钢经固溶—时效处理后,其组织为奥氏体基体以及弥散分布的碳化物M6C,M23C6,MC和金属间化合物Laves相而M6C和Laves相为主要的高温强化相。     

纯铁表面机械研磨Fe-Ni合金化方法的研究

纯铁表面采用高能喷丸机械研磨处理,并在样品罐中添加镍粉,经过100 min的处理,镍粉均匀镶嵌在纯铁基体,并形成约100 μm铁镍合金层,经600℃热处理后,合金化程度进一步增强.界面微观研究表明,表面机械研磨时存在显著的原子扩散,可以在金属表面获得一定厚度的合金层,适当的热处理会进一步增强合金化程度,是一种新的金属表面合金化方法.     

实验室稀土合金样品制备的探索与实践

合金制备是一项科学的工作,对研究合金的物理性质具有直接影响．以Ce1-xLaxRu4Sn6系列样品制备为例介绍合金样品制备的规范操作过程,其中包括样品元素选择、样品准备、样品合成、样品切割以及样品的热处理等;同时,介绍常规仪器的使用和规范的制备操作．就实验物理学而言,该方法具有一定借鉴意义,值得推广．     

白口铁丸改性

针对白口铁丸在实际应用过程中不耐磨的现象，通过大量实验研究和试生产，找到通过添加合金元素生产合金铁丸，并通过适当热处理等手段。使其既具有较高硬度，又有良好的韧性，使用寿命得到提高，满足抛丸工作的需要，节约大量资金，提高了劳动生产率。     

长寿命连铸辊的堆焊材料和工艺开发

介绍了大型板坯连铸机连铸辊的工况特点、主要失效形式,阐述了连铸辊堆焊材料的研究现状和性能要求.在1Cr13NiMo堆焊材料的基础上,增加了功能合金元素,开发出新的堆焊焊带和匹配的烧结焊剂,新堆焊熔敷金属的组织、强度和冷热疲劳性能明显优于进口焊材;研究了不同堆焊层间温度和焊后热处理温度对堆焊材料性能的影响规律.结果表明,合理的堆焊层间温度和焊后热处理温度能够获得最理想的组织和机械性能;新型连铸辊的使用寿命优于国外同类产品.     

热处理对增材制造AlSi10Mg合金组织性能及残余应力的影响

 增材制造AlSi10Mg合金通常存在较大的残余应力,对材料的服役使用产生不利影响,故需要采用热处理对残余应力予以控制甚至消除。利用X射线衍射、光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、背散射电子衍射、维氏硬度和拉曼光谱试验,研究了成形态和退火态合金的显微组织、性能及残余应力。结果表明,成形态合金由过饱和Al固溶体和Si相组成,其中, Si相以网状共晶硅和弥散分布的纳米硅颗粒2种形态存在。同时,成形态合金的晶粒细小,其晶粒尺寸分布的d₅₀值约为10.4 μm。250~300℃退火使合金元素从过饱和Al固溶体中析出,形成平衡相Mg₂Si和Si相;且随着退火温度升高,合金元素析出越彻底。此外,退火还引起网状共晶硅和纳米硅颗粒粗化,促使晶粒长大并诱发再结晶。由于退火后合金中的细晶强化、固溶强化和弥散强化效果减弱,故合金的维氏硬度下降。然而,退火可以显著降低合金的残余应力,下降幅度达到60%~80%。因此,为更好地实现组织和性能调控,有必要针对增材制造铝合金的特点开发新的热处理制度。     

高碳钢表面激光硼合金化工艺与组织

用功率为２．５ｋＷ的ＣＯ２激光器对Ｔ１２ 钢表面进行激光硼合金化处理。通过 各种方法对合金化层的成分、组织与性能的变化规律进行了测试分析．试验结果表 明：激光硼合金工艺参数可以用Ｐ／ｄｖ综合表示；合金化层的深度及硬度随工艺参数 的改变而变化：合金化层是由Ｆｅ２Ｂ，Ｆｅ３（ＣＢ），ＦｅＢ，α－Ｆｅ多相组成，工艺参数 不同，各相的存在方式、相对含量及组织细化程度不同，最高硬度可达 Ｈｖ１７４０。     

纳米结构合金的机械合金化制备

简要回顾了机械合金化（MA）技术发展的概况，简述了MA在合金中引起的结构演变和非平衡相变的基本过程和机制，在此基础上，结合作者近年来的研究工作，介绍了纳米晶过饱和固溶体合金,纳米相复合合金，纳米结构储氢合金等非平衡态材料的MA制备，及其相关的微观结构与性能。     

钙的添加对铝合金热处理性能的影响

为了研究加钙的泡沫铝合金的固溶时效强化效果，研究了钙的添加对铝合金热处理后性能的影响．结果表明将钙加入到铝合金中，其铸态硬度有所降低；在铝合金中添加钙，会改变合金元素的存在形式，形成一种新的化合物相，该化合物相在加热时不溶于铝基体；随着钙的质量分数的增加，热处理后的硬度也逐渐降低，当钙的质量分数达到1．2％时，热处理前后的硬度无明显变化．