加热速度对TiAl基合金显微组织的影响

利用Gleeble-1500热模拟机研究了加热速度对铸态TiAl基合金显微组织的影响,提出了在相界处形成层片组织的物理模型.结果表明,5次快速加热循环热处理可将TiAl基合金晶粒细化至50 μm以下;单次快速加热可破坏TiAl基合金层片组织的稳定性,使层片组织破碎.快速加热条件下的重结晶形核以晶界形核为主,并可在相界发生.     

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     

热处理对TiAl基合金喷丸试样组织与性能的影响

TiAl合金在高温下服役时,表面因受循环载荷而容易产生疲劳裂纹,因此有必要进行表面处理以改善其力学性能。使用直径0.2 mm钢丸在0.7 MPa气压下对TiAl合金进行室温喷丸实验,使用ABAQUS有限元分析软件进行喷丸仿真模拟研究。随后,对喷丸试样进行不同温度和保温时间的热处理。通过SEM观察TiAl合金纵截面的显微组织,使用X射线残余应力仪测量TiAl合金表面的残余压应力,使用显微硬度仪测量热处理后TiAl合金表面的显微硬度。结果发现,喷丸后TiAl合金表面出现许多凹坑和层片状突起,次表面处发生明显塑性变形并出现许多变形孪晶。热处理后TiAl合金表面残余压应力会随着保温时间的增加和热处理温度的升高而变小。硬度几乎表现出与残余应力相同的趋势,但当热处理温度为1 200℃时,因金相组织发生变化,α₂相含量明显增多,导致硬度增加。     

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。     

锡的添加对TiAl基合金的影响

研究了Sn的添加对Ti-34wt％Al合金的室温力学性能、显微组织、相组成和断口形貌的影响。试验发现,在TiAl基合金中添加Sn,能够使合金室温延性得到提高。还发现,添加1.14wt％Sn,使合金的层状组织呈较细的等轴晶,晶界光滑且较宽,合金表现出较好的室温综合力学性能,断口形貌出现准解理特征。     

微量硼对形变TiAl合金显微组织和力学性能的影响

以形变Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ合金为对象,在７７～１３７３Ｋ和１０－５～１０－１ｓ－１应变速率范围内研究微量硼（ａ（Ｂ）＝１．０％）对ＴｉＡｌ合金显微组织和拉伸性能的影响．发现,１．０％Ｂ能有效地细化形变Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ合金的近全片层组织,显著提高其中低温强度,改善中低温塑性,但不损害其高温强度,是提高ＴｉＡｌ合金综合性能的有效途径．还发现,除延脆转变温度附近外,１．０％Ｂ对形变ＴｉＡｌ合金断裂方式无明显影响．部分固溶于形变ＴｉＡｌ合金的硼原子可能与空位结合形成复合体,硼原子－空位复合体在一定温度下释放出空位,促进位错攀移,从而促进合金的延脆转变．     

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.     

真空吸铸成型TiAl基合金组织演化

采用真空铜模吸铸技术制备了Ti-52Al-2Cr-2Nb合金棒状铸件(Φ6 mm×80 mm),借助光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪,分析了不同凝固条件下的显微组织形貌和相组成。分析结果表明:铸态Ti-52Al-2Cr-2Nb合金是以α相为初生相、γ相为包晶相的包晶凝固合金。与铸态凝固组织相比,真空吸铸凝固组织明显细化,且不同区域的组织特征存在明显差异。从表面急冷区至糊状区,可以依次观察到块状γ相(γm,表面急冷区)、α相枝晶(定向生长区)以及胞状枝晶(糊状区)。块状γ相的形成归因于冷却速率的提高,这表明高的冷却速率能够提供足够的驱动力,促进块状γ相晶胚的形核。     

微量硼对形变TiAl

以形变     

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。     

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．     

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．     

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.     

锻造加热处理对高硼铸造铁基合金组织与性能的影响

采用锻造+热处理复合工艺消除高硼铸造铁基合金中硼化物的连续网状分布,显著提高了合金的韧性.借助扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等手段分析了锻造+热处理对高硼铸造铁基合金组织与性能的影响,结果表明:锻造使网状硼化物破断,获得了均匀分布在基体中的条块状硼化物,硼化物局部出现"颈缩"和亚晶界;经热处理后,硼化物尖角圆整化,而存在"颈缩"部位和亚晶界的硼化物则断开和球化;经锻造+热处理复合工艺处理后,合金的宏观硬度略有增加,由HRC51.4增加到HRC54.7,冲击韧性则大幅度提高,由5J/cm2提高到107J/cm2,增加了约21倍,冲击断口由脆性断口转变为韧性断口.     

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。     

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．     

全层片组织 TiAl 基合金室温断裂机理的研究

在ＳＥＭ和ＴＥＭ下对Ｔｉ３３Ａｌ３Ｃｒ０．５Ｍｏ合金全层片组织薄板状和薄膜状试样分别进行了动态拉伸，并原位观察了试样中裂纹的形核及扩展过程．发现裂纹遇到内相界面时会发生偏转或裂尖发生钝化；主裂纹主要以使剪切带断裂而与微裂纹相连接的方式扩展并沿曲折路径进行．     

脉冲电场处理对钢的凝固组织和元素分布的影响

通过改变脉冲电场的电压对钢液进行处理,研究了脉冲电场处理对钢液凝固元素迁移特性和晶粒细化的影响.利用ImageJ软件统计分析了试样的晶粒数和晶粒分布,利用原位分析仪分析了钢中主要元素C、Si、Mn、P和S的分布与偏析情况,探讨了不同电压下脉冲电场对钢液凝固过程元素迁移特性的影响.实验结果表明,随着脉冲处理电压升高,晶粒明显得到细化,钢中元素Si、Mn和P具有相似的分布,而P和S具有相反的分布特性.