全层TiAl基合金断裂机理的原位拉伸研究

通过对不同缺口类型试样的SEM原位观察分析，研究了全层TiAl基合金的断裂机理．结果表明，在整个断裂过程中：1)几乎都是穿层断裂；2)出现大量的微裂纹．全层TiAl基合金裂纹的形成、扩展有沿层和穿层两种方式，断裂方式取决于拉伸轴与层片位向之间的相应关系，当拉伸轴和层片位向近似平行时，断裂行为是穿层断裂和沿晶断裂行为，断裂过程的驱动力是拉伸应力，缺口类型只影响裂纹的起裂，而对随后的断裂几乎没有影响．     

TiAl基合金双态组织试样室温断裂的研究

采用预制缺口试样，测试了Ｔｉ－３３％Ａｌ－３％Ｃｒ－０．５％Ｍｏ（质量分数）合金双态组织材料的室温ＫＩＣ值．使用扫描电子显微镜，研究了薄板状试样内裂纹扩展动态过程；并采用透射电子显微镜，进一步研究了薄膜试样内裂纹扩展动态过程，以及裂纹尖端附近区域上的变形亚结构．试验结果表明，ＴｉＡｌ基合金双态组织试样表现出低的室温断裂韧性，归因于γ相晶粒内容易形成剪切带，造成了γ相晶粒对裂纹扩展表现出低的阻力．     

加载速度对TiAl基合金断裂机理的影响

通过拉伸、拉伸卸载实验及扫描电镜(SEM)断口观察,研究了在位移控制加载方式下,加载速度对具有全层(FL)组织和双态(DP)组织的TiAl基合金断裂机理的影响.实验结果表明:全层组织断裂应力随着加载速度的上升略有上升趋势;加载速度比较慢(如0.007 5 mm/min)时,断口上显示出较多的沿层断裂面及沿晶断裂面.加载速度在7.5 mm/min时,断口呈现出更多河流纹走向的解理断口.双态组织的断裂应力随加载速度的上升而增加,微裂纹面密度随加载速度的增加明显下降;随着加载速度的加快,河流纹断裂形态逐渐变得明显,同时断口形貌变得更加粗糙.     

全层状TiAl基合金断裂过程的进一步研究

通过对层状TiAl基合金进行拉伸卸载试验及拉伸试验，同时通过断口分析，研究了全层状TiAl基合金平板拉伸试验的断裂过程．结合宏观试验结果与断口分析发现，随着预损伤程度的增加，裂纹面密度增大；平板拉伸直接断裂试样的断裂过程与拉伸一卸载后拉断试样的断裂过程一致，单位面积断裂功基本不变．这说明预损伤并不影响这种材料的断裂过程和最终的断裂性能．     

TiAl基合金双态组织原位拉伸-卸载试验研究

通过对TiAl基合金不同类型的缺口试样进行原位拉伸-卸载实验及其SEM断裂表面观察,研究了TiAl基合金的断裂机理.研究发现,对于缺口试样,裂纹起裂于缺口根部,其断裂过程主要是主裂纹首先起裂、扩展并最后断裂.对于双态组织,由于晶粒尺寸小,应力集中出现在缺口根部,裂纹沿晶粒边界和层间起裂并扩展,裂纹路径比较平直.在拉伸过程中,试样产生微裂纹导致材料发生损伤,随后卸载再加载时,与先前相比,裂纹更易扩展.预损伤加快了裂纹的产生和扩展,使损伤进一步加重,促使材料抵抗裂纹产生、扩展的能力下降.     

TiAl基合金断裂情况的研究现状及发展趋势

对TiAl基合金断裂情况的研究现状进行了论述 .从显微结构的控制提高其断裂韧性及其它性能 ,加载率、温度和环境对TiAl基合金的断裂及韧化机理的影响 ,变形和断裂行为 ,韧化机理和断裂机理的研究情况等五个方面对前人的工作进行了分析与比较 ,有助于对TiAl合金的变形与断裂 ,断裂过程及其韧化机理更进一步的理解 .同时进一步提出了TiAl基合金的断裂模型是什么 ,传统的COD法能否合理地测试TiAl合金的断裂韧性 ,用什么方法才能更好地评定此类合金的断裂韧性等需解决的问题 ,并对TiAl基合金发展趋势进行了初步的探讨 .     

双态组织γ-TiAl基合金的室温拉伸断裂机理的研究

通过对双态组织的扫描电镜原位拉伸实验、相应的断裂表面观察以及有限元计算,研究了TiAl基合金双态组织拉伸的断裂机理.研究表明,许多裂纹在塑性变形前沿着层间起裂和扩展,断裂发展的驱动力是拉应力.在直缺口试样中,许多裂纹直接起裂于缺口根部,而且起裂于γ晶粒,并沿着层间扩展.随着拉应力的增加,主裂纹和新裂纹也可以通过障碍晶粒的穿层解理断裂来连接.然而在V型缺口试样中,裂纹则起裂于距缺口根部一定距离处.通过有限元计算得到沿层断裂强度大约为110MPa,穿层断裂强度大约为250MPa,这就是裂纹更容易沿着层间形核及扩展的原因.     

冷却速度对锻造TiAl基合金组织演变的影响

利用光学显微镜,研究了冷却速度对锻造Ｔｉ４８Ａｌ２Ｃｒ（原子数分数,％）组织演变的影响．结果表明：冷却速度主要影响锻造ＴｉＡｌ基合金组织演变产物的形貌,而对晶团尺寸的影响较小．锻造ＴｉＡｌ基合金在α相转变温度θα以上等温热处理后,采用炉冷、空冷、油冷和水冷,会依次转变为全层状组织、层状组织加魏氏体组织、块状转变组织加魏氏体组织、块状转变组织加羽毛状组织     

TiAl基合金热机械处理新工艺技术的研究

探讨了包套锻复合热机械处理新工艺技术对（Ｔｉ－３３％Ａｌ－３％Ｃｒ）－０．５％Ｍｏ（质量分数）合金显微组织、变形亚结构和室温、高温力学性能的影响。试验结果表明，经过包套锻复合热机械处理，可以在ＴｉＡｌ基合金整个试样上获得均匀、细小的各种典型形态的显微组织。其中，具有均匀、细小全层片状显微组织的试样，显示出良好的室温和高温综合力学性能。     

全层TiAl合金架桥韧带的作用研究

通过对直缺口近全层组织的扫描电镜原位拉伸实验以及相应的断裂表面观察,研究了全层铸状TiAl基合金组织两个团厚度拉伸试样的拉伸断裂机理.研究结果表明:新裂纹形核过程中架桥韧带的形成过程实质上降低了裂纹扩展抗力;在架桥韧带撕裂瞬间出现外加应力的增加,实际上是由于裂纹从一沿层开裂向穿层开裂过渡的结果.许多裂纹是表面裂纹,所以显微裂纹屏蔽的作用并不明显.     

超塑性变形 TiAl 基合金中的孔洞

研究了超塑性Ｔｉ－３３Ａｌ－３Ｃｒ－０．５Ｍｏ（质量分数,％）合金中孔洞的形成和发展过程及其与合金的断裂之间的关系．研究结果表明,ＴｉＡｌ基合金在超塑性变形过程中产生的孔洞有３种类型,它们分别形成于三叉晶界处、晶界上和晶粒内．三叉晶界上的孔洞一般呈Ｖ型,而晶界和晶内的孔洞则呈圆形或椭圆形．分析认为,孔洞的长大、扩展和聚集是造成ＴｉＡｌ基合金超塑性拉伸断裂的主要原因．     

低碳合金结构钢的微观结构与断裂性质

本文研究了几种典型的低碳马氏体高强度钢的微观结构和强度、韧度、裂纹扩张阻力曲线特性随回火温度的变化以及相互之间的关系。研究结果表明:随回火温度提高,低碳马氏体位错亚结构由均匀、弥散分布变化为位错缠结,形成位错胞壁继而趋于逐渐消夫;碳化物按魏氏分布析出,由细小、均匀、弥散的针状转变为球状;板条束间存在的残余奥氏体膜在中温回火发生分解,形成碳化物膜。低碳马氏体具有高的强度和抗启裂韧度,但抵抗裂纹继续扩张的能力较弱。在J_R阻力曲线中,J_j表征材料抵抗启裂能力的大小,斜率dJ/da表征在给定试样几何条件下材料抵抗裂纹继续扩张的能力。当材料的强度级别较高时,dJ/da是由dJ_e/da和dJ_p/da二部分构成;当材料级别较低时,dJ/da主要由dJ_p/da构成,无量纲参数c有可能用来判别材料抵抗裂纹扩张的能力。     

TiAl基合金双温热处理原理及其相变特征的研究

使用多种分析及检测手段，较详细地研究了双温处理细化ＴｉＡｌ基合金热锻试样的显微组织的机理，并研究了双温处理显微组织特征，提出了双温处理下ＴｉＡｌ基合金的显微组织转变及相变模型     

用循环热处理细化铸造TiAl基合金的显微组织

设计了一种新的循环热处理工艺,并用正交设计试验（Ｌ１６（４５））研究了各热处理工艺参数,即加热速度、保温温度、保温时间、冷却速度和循环次数对铸造ＴｉＡｌ基合金显微组织和显微硬度（ＨＶ５）的影响．结果表明：循环热处理工艺均能不同程度地提高显微硬度,提高的最大幅度达４０％;各因素的影响按大小排列依次为加热速度,保温时间、保温温度、冷却速度、循环次数．利用循环热处理可获得不同类型的显微组织．在正交试验的基础上确定了优化的热处理工艺,并用它获得了细小的显微组织．     

包套锻复合热机械处理技术中TiAl基合金显微组织细化的机理

对比研究了常规热机械处理和包套锻复合热机械处理技术中，材料的显微组织和热学行为．揭示了常规热机械处理下，由于应力分布不均匀和变形过程中充分地发生着动态再结晶，造成材料的显微组织不均匀；而在包套锻复合热机械处理技术下，由于实现快速变形，热变形材料储能高，随后的等温再结晶退火可获得均匀的显微组织．     

TiAl＋Ca合金断裂及变形亚结构研究

运用ＳＥＭ和ＴＥＭ等分析手段研究了ＴｉＡｌ＋Ｃａ三元合金的室温断裂行为和变形亚结构．结果表明，少量Ｃａ的添加可以大幅度提高Ｔｉ－３４％Ａｌ合金的室温力学性能．合金断裂时不再表现为单纯的穿晶解理断裂而在γ单相中出现了河流状的解理纹，断口上还出现较多的撕裂梭；ＴＥＭ分析表明，Ｃａ的添加有助于１／２＜１１０］正常位错的启动；Ｔｉ－３４％Ａｌ－１．０％Ｃａ合金压缩变形时产生大量的位错环，当Ｃａ含量达到２．０％时，在γ相中出现了由于位错分解而产生的层错．     

热处理制度对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金断裂韧性的影响

本文研究了不同时效制度对Al-2.52Li-1.21Cu-0.70Mg-0.15Zr(8090型)合金断裂韧性的影响。结果表明,采用预变形加双级时效工艺可以明显地提高这种合金的断裂韧性。断裂韧性的改善与组织结构有关,即采用这种工艺增加了S′相的析出,并缩小晶界无析出带宽度,因而使变形较为均匀,减少沿晶低能断裂倾向。依据组织观察结果,讨论了时效制度、显微组织和断裂韧性之间的关系。     

TiAl 基合金固相焊接界面及其显微组织分析

采用惰性气氛下热压方法，研究了Ｔｉ－３３Ａｌ－３Ｃｒ（质量分数，％）合金粗大（α２／γ）层片组织材料／粗大（α２／γ）层片组织材料及粗大（α２／γ）层片组织材料／细小双态组织（γ＋α２／γ）材料焊接界面及其显微组织，以及随后的热处理退火制度对此界面的影响．试验结果表明，粗大（α２／γ）／粗大（α２／γ）界面的显微组织特征受界面粗大层片状晶团位向的影响．此类界面经过１２５０℃退火，其显微组织变化不明显，但促使γ相等轴晶退火孪晶的形成；而经过１２８０℃退火，原焊接联接界面变宽，在（α２／γ）晶团界面上发生部分再结晶现象；而经过１３５０℃退火（Ｔｉ－３３Ａｌ－３Ｃｒ合金的ｔα≈１３０５℃），整个联接件材料发生重结晶，形成新的、粗大的全层片状组织，原焊接联接界面消失．采用细晶双态组织材料与粗大全层片状组织材料对焊，可得到良好的固态焊接结合面．