晶向对含空位单晶γ-TiAl合金拉伸性能的影响（英文）

采用分子动力学方法研究了含空位γ-TiAl合金沿不同晶向下的拉伸性能。通过一系列模拟分析了空位和晶向对力学性能和微观缺陷演化的影响,结果表明:晶向对含有Ti空位和Al空位模型的屈服应力和位错形核机制有明显的影响,在3个晶向上含Ti空位模型的屈服应力高于含Al空位模型。在单晶γ-TiAl合金的拉伸变形过程中,发现位错密度与堆垛层错数目具有相同的变化趋势。此外还讨论了温度对屈服强度的影响,随着温度的升高,材料的极限应力非线性下降,弹性模量明显降低。当温度越高时,晶向和空位缺陷对γ-TiAl合金极限应力的影响越小。     

含空位γ—TiAl合金沿不同晶向拉伸特性研究

采用分子动力学模拟方法研究了含空位缺陷的γ-TiAl合金在不同晶向下的拉伸行为。通过一系列模拟分析了空位和晶格取向对力学性能和微观缺陷演化的影响。结果表明，晶向对Ti和Al空位的临界应力有明显的影响。含Ti空位模型的屈服应力高于含Al空位模型。在单晶γ-TiAl合金的变形过程中，发现位错密度与堆叠错数具有相同的变化趋势。此外，还讨论了温度对屈服强度的影响。随着温度的升高，材料的极限应力呈非线性下降，弹性模量明显降低。温度越高，晶体向和空位缺陷对极限应力的影响越小。     

超细晶/纳米晶γ-TiAl基合金的流变行为研究

摘要：本文采用高能球磨及真空热压烧结方法制备超细晶/纳米晶双相γ-TiAl基合金。将Ti、Al、Nb单质粉末经25h高能球磨配制成名义成分为Ti-45Al-5Nb(at.%) 的纳米级混合粉末。球磨后的混合粉末经真空热压烧结（烧结温度1200℃,压力30MPa,保温保压1h）,原位合成Ti3Al 及γ-TiAl双相等轴状合金组织,烧结组织由小于500nm的等轴γ-TiAl相和纳米晶Ti3Al相组成。利用Gleeble-1500D对合金进行热压缩模拟实验,变形温度为1100℃-1200℃、应变速率10-4-10-2s-1,研究该合金压缩组织及流变行为。研究结果表明：与γ-TiAl合金微米级晶粒组织相比,超细等轴双相TiAl+Ti3Al组织明显降低了流变峰值应力,使其在2-2.5%应变量时就达到最大,流变应力随应变速率的降低和温度的升高而降低。同时建立流变应力本构方程,反映一定条件下流变过程中材料的结构特性。随温度升高γ相的孪生倾向显著增加,形变主要发生在基体γ-TiAl相中,晶界滑移、位错及孪晶为等轴双相γ-TiAl合金的高温形变机制,动态回复和再结晶为其软化制。     

单晶Al3Ti拉伸与剪切变形的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究单晶Al3Ti模型的拉伸和剪切力学性能。模拟Al3Ti在常温、恒定应变速率下的拉伸和剪切变形过程,讨论了温度和应变速率对体系拉伸和剪切性能的影响。结果表明,Al3Ti室温下很脆,弹性变形阶段结束后在短时间内体系产生的孔洞和位错迅速发展导致材料破坏。温度升高会导致Al3Ti的抗拉强度、杨氏模量、剪切强度和切变模量降低;应变速率增大能提高材料的拉伸和剪切强度,但不影响杨氏模量和切变模量大小。     

孔洞式缺陷对γ-TiAl合金断裂行为的影响

采用分子动力学模拟方法研究了孔洞在不同温度、位置以及尺寸下对多晶γ-TiAl合金裂纹扩展的影响。结果表明,含孔洞式缺陷多晶γ-TiAl合金在1～750 K时为脆性解理断裂,1000 K和1200 K为韧性蠕变断裂。孔洞位于晶界和三叉晶界上时,合金更容易失效。与完美晶体相比,微孔洞的存在增加了多晶γ-TiAl合金的塑性。当孔洞半径大于1.0 nm时,多晶γ-TiAl合金的屈服应力和屈服应变急剧降低,材料发生失效的时间提前。孔洞尺寸的不同会影响材料的断裂方式,当孔洞半径R≤0.8 nm时,含孔洞多晶发生沿晶断裂;当R>0.8 nm时,多晶γ-TiAl合金的孔洞不断扩大逐步占满整个晶粒,发生穿晶断裂。     

温度对高W含量K416B镍基合金拉伸行为的影响

在不同温度对高W含量K416B镍基合金进行拉伸性能测试及组织形貌观察,研究了温度对合金拉伸行为的影响规律.结果表明,在20~800℃,合金的屈服强度与抗拉强度随着温度的升高而增加,高于800℃后,合金的拉伸性能逐渐降低.合金室温拉伸变形特征为位错剪切γ′相或以Orowan机制越过γ′相,且切入γ′相位错可分解形成层错.随着温度升高,合金基体内的位错密度逐渐增加,其中,800℃拉伸时,合金基体内形成高密度位错缠结,可起形变强化作用,是合金具有较高拉伸强度的主要原因.随着温度进一步升高,切入γ′相的位错数量增加,致使合金强度逐渐降低.在中低温条件下,裂纹主要沿大尺寸M6C碳化物处萌生与扩展,致使合金发生脆性断裂.而高温拉伸期间,合金主要以微孔聚集方式沿γ+γ′共晶界面发生连接开裂,是合金发生韧性断裂的主要原因.     

Ti-Al-C体系的原位反应过程研究

以Ti、Al、C粉为组元,采用热压工艺合成TiC+Ti2AlC增强γ-TiAl+α2-Ti3Al合金。在不同温度时,通过X射线衍射分析了相组成,并讨论了体系的反应过程。结果表明,当合成温度为1 000℃时,产物中含有TiC和γ-TiAl+α2-Ti3Al相。继续升高热压温度后,形成了另一种增强相Ti2AlC。对反应过程分析表明,在Ti-Al-C体系中,TiC相是最稳定的中间相,亦是合成Ti2AlC相的前提。温度升高后,将有利于TiC相向Ti2AlC相转变。     

K418合金显微组织及其增压器涡轮叶片热裂的研究

针对K418合金增压器涡轮叶片的热裂问题进行了研究。采用光学显微镜和扫描电镜分析了Al、Ti含量对K418合金显微组织的影响。利用Thermo-Calc热力学软件计算了K418合金中可能析出的平衡相,并分析了Al、Ti含量变化对平衡相的影响。结果表明:Al、Ti含量增加后,K418合金的显微组织发生了明显变化,γ′的尺寸增大且形状多样化,(γ+γ′)共晶增多,导致裂纹优先产生和扩展的部位增多;热裂为枝晶组织断裂,热裂纹在枝晶间产生和扩展;Al、Ti含量的增加均提高了γ′的析出温度和析出量,Al的影响尤为明显;Al、Ti含量增加后,均扩大了合金的有效结晶温度范围,导致涡轮叶片产生热裂。     

新型Ni-Co基高温合金中平衡析出相的热力学研究

利用热力学计算软件JMatPro和相应的镍基高温合金数据库,研究了U720Li合金以及在此基础上研发的新型Ni-Co基高温合金的化学成分对平衡相的析出行为、加工性能和γ/γ′晶格错配度的影响.结果表明:Ti/Al值(原子比)的增加提高了合金中γ/γ′相的晶格错配度,γ′析出相的含量随Ti+Al含量(原子分数)的增加而增加.因此,增加Ti/Al值和Ti+Al含量能提高合金的高温强度.Co含量的升高可以拓宽合金的加工窗口,改善合金的加工能力,并且还可以增加合金γ/γ′相的晶格错配度,提高合金错配强化的效果.同时,Ti/Al值的增加促进合金中η相析出,而Co含量的增加具有抑制η相的效果.因此,在Co含量较高的Ni-Co基高温合金中,适当提高Ti含量,增加Ti/Al值对提高合金高温强度有利.     

应用LMTO-CPA方法对Ti-Al合金热力学性质的研究

采用快速LMTO-CPA方法,计算了TiAl合金的晶格常数随成分变化关系,理论结果与实验符合很好。理论结果表明,TiAl合金在富Al区,多余的Al原子占据Ti格点后,系统能量降低,有利于γ-TiAl相的稳定性,而在富Ti区,多余的Ti原子占据Al格点后,将使系统能量陡增,不利于γ-TiAl相的稳定性,而有利于新相的形成。     

金属间化合物L1_0-TiAl点缺陷浓度的第一原理

采用第一原理平面波赝势方法,结合Wagner-Schottky缺陷热力学模型,研究金属间化合物L10-TiAl中各种空位和反位点缺陷的形成焓、热力学平衡浓度及其相互作用等。结果表明:这些缺陷的热力学平衡浓度均随温度的升高而增大,其中反位缺陷浓度均高于空位缺陷浓度,Ti空位浓度高于Al空位浓度。在理想化学计量比成分下,Ti反位缺陷的浓度与Al反位缺陷的基本相当;在略偏离计量比的富Ti成分端,Ti反位缺陷的浓度高于Al反位缺陷的;在富Al成分端则相反。不同点缺陷之间均普遍存在相互排斥性,难以聚集,将倾向于向基体中分散和扩散。     

Fe-Al系金属间化合物中的微观缺陷和电子密度

对二元Fe-Al合金，含Cr和Si的Fe3Al合金的正电子寿命谱测量表明：随着二元Fe-Al合金中Al含量的增加，空位浓度增加，微孔洞的开空间增大。在Al含量高于40％原子分数）的B2－FeAl合金中存在着较高的空位浓度和开空间相当于Fe中的10－15个空位聚集体的微空洞。在B2－FeAl和D03－Fe3Al合金中，晶格中最邻近的Fe-Al原子对之间发生Fe-d-Alp杂化使用。Al的3p电子与Fe的3d电子被局域化并形成共价键。导致合金中的自由电子密度降低。二元Fe-Al合金中的平均电子密度随着Al含量的增加而下降。用Cr元素对Fe3Al进行合金化。合金基体和晶界处的自由电子密度均增加；而加入Si元素，合金基体和晶界处的自由电子密度均减小。讨论了Fe-Al合金的微结构对其力学性能的影响。     

元素C对β-TiAl合金高温压缩及蠕变性能的影响（英文）

C元素是提高金属材料高温性能的重要元素之一。研究C元素对β-TiAl合金(Ti-45Al-3Fe-2Mo,摩尔分数,%)的高温压缩性能(750~850℃)及蠕变性能(750℃,150~300 MPa)的影响。结果表明,C元素的加入明显提高β-TiAl合金的高温压缩强度及蠕变抗力。添加C元素后,在β-TiAl合金中形成了纳米尺度的Ti3Al C碳化物相,碳化物可以钉扎位错,从而大幅提高材料的高温性能。同时,C元素的添加还降低β相含量,细化层片结构,引起固溶强化,这些因素的共同作用都有效提高合金的高温性能。     

合金γ-TiAl价电子结构的计算及其力学性能

利用固体与分子经验电子理论计算了合金γ-TiAl及γ-TiAl、α—Ti、β-Ti、α2-TiAl的价电子结构；利用价电子结构给出的信息-相结构因子αN、F、ρL/V、ρC/V和键络的空间分布nα，讨论了γ-TiAl、合金γ-TiAl的价电子结构及其与力学性能的关系，分析了合金元素的合金化行为，提出了改善γ合金力学性能的有效途径。     

等离子表面渗Nb对γ-TiAl合金扩散焊接性能的影响

采用双辉等离子表面渗金属技术在名义成分为Ti-45Al-8.5Nb (W, B, Y) 的γ-TiAl合金表面制备了Nb涂层。使用SEM、EDS、XRD等手段研究了不同渗Nb温度、焊接温度对γ-TiAl合金扩散焊接接头微观组织及性能的影响。结果表明,在800～950 ℃的渗Nb温度范围内均可以在γ-TiAl合金表面形成致密的Nb涂层,随着渗Nb温度的升高,Nb涂层晶粒尺寸和表面粗糙度均不断增大。典型的接头组织从基体向焊缝中心可分为4层:I层(Nb涂层与基体间扩散层)、II层(含有少量AlNb₂的Ti-Nb互溶层)、III层(富Ti-TiNi层)、IV层(近等原子比TiNi层)。接头的剪切强度随渗Nb温度和焊接温度的升高均呈先增大后减小的趋势。渗Nb温度为850 ℃,焊接温度为900 ℃时获得的接头剪切强度最高,达到82.0 MPa。     

不同Al含量γ′相的反相畴界能及其对GH99镍基合金强度的贡献

GH99镍基合金在室温拉伸变形条件下,被位错切割过渡到被位错绕过的γ'[Ni_3(Al,Ti)]质点的临界直径约为60nm.在同样条件下,该合金γ'强化的方式属于被位错切割机制.增加γ'相中Al含量能提高其反相畴界能和增大合金塑性变形的临界分切应力.GH99镍基合金的室温屈服强度理论计算值与实测值很接近.由γ'沉淀强化所贡献的强度占总强度的45％到64％,它随γ'相中Al含量的增多而增大.晶界碳化物强化所贡献的强度很少,只占2—3％。     

含Ti/Al/Nb镍基高温合金的显微组织及可铸造能力预测（英文）

对第三代镍基高温合金中γ/γ′和γ/Laves金属间化合物随合金中Ti、Al、Nb含量的变化的定量关系进行研究。结果表明,当合金(3GSA-HNM-1合金)含9.8%(质量分数)(Ti+Al)时,其生成的共晶化合物含量最高可达41.5%,这种高含量的共晶化合物会导致合金的铸造能力降低。对3GSA-HNM-2合金(含γ-7.6%(Ti+Al)和1.5%Nb),随(Ti+Al)含量的降低,生成的共晶化合物种类和形貌均发生了变化,数量也显著减少,可预计其铸造能力会得到改善。对3GSA-HNM-3合金(含γ-5.7%(Ti+Al)),随着Nb含量的增加,生成的Laves相数量减少,虽然程度有所降低。因此,对含2.9%Nb的3GSA-HNM-3合金(γ-5.7%(Ti+Al)),由于生成的共晶化合物数量最少(4.7%),其可铸造能力最好。     

ANTIPHASE DOMAIN BOUNDARY ENERGY OF γ′ [Ni_3(Al,Ti)] PARTICLES WITH VARIOUS Al CONTENTS AND THEIR STRENGTHENING CONTRIBUTION TO A Ni-BASE ALLOY GH99

GH99镍基合金在室温拉伸变形条件下,被位错切割过渡到被位错绕过的γ'[Ni_3(Al,Ti)]质点的临界直径约为60nm.在同样条件下,该合金γ'强化的方式属于被位错切割机制.增加γ'相中Al含量能提高其反相畴界能和增大合金塑性变形的临界分切应力.GH99镍基合金的室温屈服强度理论计算值与实测值很接近.由γ'沉淀强化所贡献的强度占总强度的45％到64％,它随γ'相中Al含量的增多而增大.晶界碳化物强化所贡献的强度很少,只占2—3％。     

高温有序的金属间化合物合金Ⅷ

《高温有序的金属间化合物合金Ⅷ》(《High Temperature Ordered Intermetallic Alloys Ⅷ》)是一本论文集，由美国橡树岭国家实验室的E. P. George等人编辑，宾夕法尼亚州的材料研究协会(MRS)出版发行。本所图书分类号TB35.53，英文序号E8234，书价为973.92元。本书第1~ 3部分均为Ti-Al化合物，主要文章包括《显微组织对γ-TiAl合金蠕变和裂纹扩展行为的影响》、《非轴向取向排列TiAl/Ti3Al合金的高温变形》、《γ基钛铝化合物的加工硬化特性和恢复》、《γ-钛铝化合物拉伸塑性熔模铸造参数的关系》、《Al2Ti/ Al3Ti两相合金的…     

一种超超临界电站用镍铁基高温合金凝固和析出相的热力学评估

利用热力学计算软件JMat Pro和镍铁基合金数据库,计算分析了一种新型γ′相强化镍铁基高温合金的凝固特征温度和热力学平衡相的析出行为;评估了调整γ′相形成元素Al、Ti,抗蚀元素Cr和C含量对合金凝固特征温度和相析出行为的影响。结果表明:合金主要相组成为γ、γ′、MC和M_(23)C_6;随着Ti和Al含量的提高,γ′相的析出温度和含量增加,Ti元素的影响更显著;Cr含量的增加会降低合金液相线、固相线和M_(23)C_6相的析出温度并致M_(23)C_6相的析出含量先增加后减小;增加C含量会减小合金的结晶温度间隔、提高MC和M_(23)C_6相的析出温度和析出含量。本模拟研究结果将为合金的优化设计提供参考。