原位合成Ti_2 AlN/TiAl复合材料900°C时效过程中的组织演化及氮化物沉淀相析出(英文)

对原位合成Ti2AlN/TiAl复合材料在原位合成及时效热处理条件下的显微组织特征进行分析,并对Ti2AlN/TiAl复合材料进行1400°C,0.5 h固溶及900°C,24 h时效热处理,研究其氮化物沉淀析出。结果表明,原位合成复合材料的显微组织由γ+α2片层团、等轴γ晶粒和Ti2AlN增强相组成。经固溶和时效处理后,获得近全片层基体结构。随着Ti2AlN含量的增加,基体近全片层结构变得不稳定。对时效后的复合材料进行TEM研究,发现在片层团晶粒边界上分布着细小的Ti2AlN沉淀相。在γ-TiAl基体内,针状Ti3AlN沉淀相以其轴向平行于基体[001]方向排列,而另一种具有较大尺寸的Ti3AlN沉淀相则在位错处沉淀析出。     

Ti-Al合金抗氧化性能的影响因素初探

研究了氧化条件、显微组织和成分对Ti-Al合金抗氧化性能的影响。结果发现,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在700℃和800℃下具有较好的抗氧化性能,氧化形成的氧化膜为4层结构。在800℃下恒温氧化100h后,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的氧化增重从低到高依次为双态组织、近片层组织和片层组织。在800℃下恒温氧化100h后,3种成分的Ti-Al合金的氧化增重从高到低依次为Ti-48Al-2Cr-2Nb、Ti-46.5Al-2.5V-1C和Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y。具有双态组织的Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y合金在800℃下恒温氧化100h后增重4.8g/m~2。     

冷却速率对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织及性能的影响

TiAl基合金铸造成形过程多采用陶瓷型、金属型,少量涉及石墨型,文中对比石墨型、金属型和陶瓷型成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的凝固组织及力学性能,研究冷却速率对凝固组织及力学性能的影响规律。研究结果表明:采用冷却能力较强的石墨型成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的组织层片间距最小,金属型的次之,而采用陶瓷型成形的组织层片间距最大。通过对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金宏观组织特征的分析,总结一种评价铸型冷却能力的方法。通过对显微组织层片间距的定量统计分析,测量出三种铸型条件下,石墨型和金属型的试样层片间距相近,无明显差别,而陶瓷型的试样层片间距明显高于其他两种。铸型的蓄热系数和热导率是影响Ti Al合金组织和力学性能的主要因素。     

Ti-48Al-2Cr-2Nb金属间化合物激光表面合金化组织与耐磨性

分别采用氮气及预涂 Ti N粉、碳粉、Ti C粉等方法对 Ti- 48Al- 2 Cr- 2 Nb金属间化合物进行激光表面合金化 ,制得了分别以 Ti N,Ti C等硬质耐磨相为增强相的快速凝固“原位”金属基耐磨复合材料表面改性层 ,并分别在干滑动及磨料磨损条件下测试了所获激光表面合金化改性层的耐磨性。结果表明 ,对 Ti- 48Al- 2 Cr- 2 Nb合金进行激光表面合金化改性处理后显微硬度和耐磨性大幅度提高     

碳纳米管含量对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织及力学性能的影响

采用真空电弧熔炼炉制备了碳纳米管(CNTs)增强Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,研究不同CNTs添加量对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观组织及力学性能的影响.结果 表明:向Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中添加CNTs后有Ti2AlC相析出,Ti2AlC相的含量随着CNTs含量的增加而增加.添加0.3 at％ CNTs后,合金中析出少量的Ti2AlC相;当CNTs含量为0.6 at％时,合金中Ti2 AlC相呈颗粒状沿晶界分布;CNTs含量增加至0.9 at％后,片层组织中出现沿片层分布的Ti2AlC颗粒,同时片层组织中还出现了长条状Ti2 AlC相呈穿片层分布.合金的硬度、抗压强度和压缩率均随CNTs含量的增加呈现上升趋势.当CNTs含量为0.9 at％时,合金的抗压强度,压缩率和硬度最佳,分别为1693.0 MPa,1.31％和429.4 HV,相较于未添加CNTs的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金分别提高了213.3％,211.9％和12.7％,细晶强化和固溶强化是合金强化的主导作用.     

熔体处理对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金凝固组织的影响

在1 480~1 510℃对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金分别进行了0、10、15、20次循环处理,研究了该合金凝固组织的演变规律。结果表明,未处理的合金组织由粗大的片层团组成;随着循环处理次数的增加,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金由粗大的片层团向细小的等轴晶转变,且分布更加均匀。分析表明,在循环处理的快速加热阶段,初生晶粒发生了重熔,破碎的枝晶与"母体"分离,可在后续的冷却阶段作为形核质点。与此同时,由于电磁搅拌作用,溶质场和温度场分布均匀,抑制了成分过冷的产生,从而起到了细化晶粒的效果。     

热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织的影响

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了Ti-48Al-4Cr(at%)薄带,并在真空封装后进行热处理,研究了热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织演变的影响。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α_2相颗粒和片层组织;经723℃保温1 h空冷后,亚稳的α_2相颗粒失稳,但片层组织仍然比较稳定;热处理温度升高至932℃时,片层组织中的杆状α_2相开始按照"瑞利"分解失稳,分解成大量短杆状或者颗粒状的α_2相;在995℃保温1 h以后,基体中已较难发现片层组织存在,但存在着排列方向相同的棒状α_2相,同时在等轴γ相晶界处发现了数量较多的颗粒状B2相。     

基板材料对激光熔化沉积制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织、织构、相和显微硬度的影响（英文）

研究了基体材料对激光熔化沉积Ti-48Al-2Cr-2Nb合金显微组织、织构、相组成和硬度的影响。随着沉积层数的增加,沉积层的显微组织由网篮状结构向等轴状结构转变,最终演变为层状结构。α_2(Ti_3Al)相逐渐减少,γ(TiAl)相逐渐增多。不同的TiAl合金层具有不同的显微硬度,随着沉积层数的增加,显微硬度降低。研究结果对于激光沉积制造TiAl合金制备具有可接受的组织、织构、相组成和显微硬度具有参考价值。     

B、Y及冷却速度对Ti-47Al-2Cr-2Nb合金组织的细化作用

研究了微量元素B、Y和冷却速度对Ti-47Al-2Cr-2Nb合金组织的复合细化效果。结果表明,在水冷铜坩埚磁悬浮真空感应熔炼和Y2O3型壳精密铸造条件下,B元素能够有效细化Ti-47Al-2Cr-2Nb铸件的晶粒尺寸,使其由粗大的柱状晶变为细小的等轴晶组织,但没有起到细化片层间距的明显作用。B、Y复合细化可以在B元素细化效果的基础上进一步细化片层团尺寸,同时显著细化片层间距。在壁厚为2～20mm范围内,Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.8B-0.3Y铸件的宏观组织均为等轴晶;且随着厚度的增加,等轴晶尺寸逐渐增大。适当降低型壳预热温度也有助于获得细小的片层组织。     

原位合金化双丝电弧增材制造γ-TiAl组织性能研究

本文采用双丝电弧增材制造的方法制备了Ti-48Al合金,在此基础上通过原位合金化制备了Ti-48Al-2Cr-2Nb金属间化合物,借助XRD,OM,SEM,微小力学拉伸以及高温氧化试验表征了两种合金的组织与性能。研究结果表明,两种堆积试样的成分均匀,并且均由γ-TiAl和α2-Ti3Al片层组织组成,微量合金元素Cr和Nb的添加不改变合金的相组成。微小力学拉伸结果证实了Cr和Nb微量元素的添加可以显著提高合金的抗拉强度,但对塑性没有明显的影响。高温抗氧化性试验结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金试样比Ti-48Al合金具有更优良的抗氧化性能,试样的最终增重由5.26 g/cm2降低至1.95 g/cm2。     

电子束选区熔化增材制造TiAl合金的高温硬度及氧化行为研究

钛铝合金是航空航天领域具有广阔应用前景的轻质高温合金,电子束选区熔化（EBM）增材制造技术是制备复杂结构TiAl合金有效途径,但目前对其高温性能研究较少。本文重点研究了电子束选区熔化增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织、高温硬度及其高温氧化行为。结果表明,EBM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金呈现出由等轴γ晶粒和双相区组成的独特层状组织;在800 ℃下恒温氧化100 h,表现出较低的氧化速率常数,形成的氧化膜主要由TiO2、Al2O3及TiO2 / Al2O3混合交替层组成,抗氧化性能优于传统方法制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金和其他TiAl合金。此外,900℃以下,该合金具有良好的高温硬度,显微硬度随温度的升高未发生明显的下降趋势。     

电子束增材制造用TiAl预合金粉末表征

本文采用无坩埚电极感应气雾化法(EIGA)制备了Ti-48Al-2Cr-2Nb与Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末,并对粉末的特性进行了对比研究。结果表明,两种Ti Al预合金粉末具有良好的球形度,且粒度分布符合正态分布;粉末的气体含量较低,其中氧元素的含量保持一致,Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末中氮元素、氢元素含量较高;粉末的显微组织形貌表现为树枝晶状,XRD分析结果表明Ti-48Al-2Cr-2Nb预合金粉末的主要相为γ相,而Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末的主要相为α2相。     

Y对Ti-45Al-6Nb合金组织结构和高温氧化性能的影响

研究了Y对电弧熔炼Ti-45Al-6Nb合金组织结构和高温氧化性能的影响。结果表明,不同Y含量的Ti-45Al-6Nb合金均主要由γ+α_2片层组织、B_2析出相和少量Y_2O_3组成,微量Y对合金的相组成没有明显的影响,但能够显著细化合金的α_2+γ片层组织。高温氧化结果表明,Y能够明显改善Ti-45Al-6Nb合金的高温抗氧化性能,且Y含量为0.3%时效果更优:Ti-45Al-6Nb-0.3Y合金在1 000℃空气中的氧化速率为3.26×10~(-2) mg~2/(cm~4·h),分别是Y含量为0.1%和0.9%时合金氧化速率的41.3%和26.1%,较不含Y合金低约1个数量级。     

TiAlSiN涂层对γ-TiAl基合金抗高温氧化性能的影响

采用多弧离子镀的方法在两种γ-TiAl基合金(Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni和Ti-48Al-2Cr-2Nb,原子分数)表面制备了TiAlSiN涂层,研究了样品在800℃下空气中的循环氧化行为。在800℃循环氧化300 h后,γ-TiAl基合金表面都形成了TiO_2和Al_2O_3混合氧化物膜,氧化膜分层;Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金表面氧化膜较厚且剥落严重,而Ti-48Al-2Cr-2Nb合金氧化膜较薄,只发生了轻微剥落。表面施加Al、Si含量不同的TiAlSiN涂层显著降低了TiAl基合金的氧化速率,涂层表面氧化膜主要由TiO_2和α-Al_2O_3组成。Ti_(0.5)Al_(0.4)Si_(0.1)N和Ti_(0.5)Al_(0.45)Si_(0.05)N两种涂层样品表面氧化膜薄而致密,涂层未发生明显退化;Ti_(0.6)Al_(0.3)Si_(0.1)N涂层样品表面氧化膜相对较厚。Al含量较高的Ti_(0.5)Al_(0.4)Si_(0.1)N和Ti_(0.5)Al_(0.45)Si_(0.05)N涂层抗氧化性能优于Al含量较低的Ti_(0.6)Al_(0.3)Si_(0.1)N涂层的。TiAlSiN涂层与TiAl基合金之间只发生了轻微互扩散。     

TiNb／Ti—48Al—2Cr—2Nb复合材料的力学性能和断裂特征

采用粉末冶金、热压成型工艺制备了TiNb/Ti-48Al-2Cr-2Nb(TACN)基复合材料。研究了复合材料的弯曲性能和断裂特征。实验结果表明：复合材料的性能较基体有较大的提高,用混合法则来进行预测复合材料的力学性能和实验中所得结果十分接近;这种工艺制备的复合材料界面由全片层组织构成,纤维和基体的结合状态良好,纤维损伤比例较小。     

Cr、V对多组元Ti-Al合金组织的影响

通过向Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金分别添加Cr、V,研究合金化元素和热处理对合金组织的影响。结果表明,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金铸态组织由(α_2+γ)片层团、钼化物和B_2相构成;加入Cr或V后,形成Cr B相和Ti_(0.925)V_(0.075)相,片层组织得到细化;随着Cr或V的增多,B2相也增多,细化程度增强。热处理后Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金为双态组织,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1Cr合金为全片层组织,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1V合金为近片层组织。Cr对α相转变温度的降低程度强于V。     

BaZrO3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织研究

采用BaZrO_3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金。通过扫描显微镜、金相显微镜和XRD等手段分析了BaZrO_3耐火材料与金属熔体之间的界面情况、熔体通过螺旋选晶器后的晶粒数目和片层变化、晶臂与枝晶干的夹角以及凝固后Ti-46Al-8Nb合金的组织形貌。结果表明,BaZrO_3复合型壳与Ti-46Al-8Nb合金之间存在约为10μm的扩散层;在抽拉速度7.7 mm/min、温度1 550℃条件下,Ti-46Al-8Nb合金的初生相为α相以及β相,经过定向凝固后的微观组织为γ＋α_2片层、γ相以及B2相;在定向凝固过程中,螺旋选晶可以明显使晶粒数目减少,但是对片层间距的大小无影响。     

TiNb纤维强韧化TiAl基复合材料高温拉伸性能的研究

采用粉末冶金法和 1 2 50℃、2 0 MPa× 2 .5h热压工艺制备 Ti Nb纤维强韧化 Ti- 48Al- 2 Cr- 2 Nb( TACN)基复合材料。测试了复合材料的高温拉伸性能。结果表明 ,复合材料的高温性能优于基体。使用这种工艺制备的复合材料界面由全片层组织构成 ,纤维和基体的结合状态良好 ,纤维损伤比例较小 ,说明此工艺是制备 TACN复合材料的有效方法。     

Ti-45Al-5Nb(-0.3Y)合金的连续冷却相变规律

冷却速度对Ti-45Al-5Nb和Ti-45Al-5Nb-0.3Y合金连续冷却相变有较大的影响.炉冷形成全层片组织,空冷下层片形成被α→γm块状反应抑制,油冷形成了极细小的层片组织,水冷主要发生了α→α2有序化转变.空冷导致了羽毛状组织消失和α2相的增加,水冷导致α2晶界的细小层片晶团尺寸较小、数量较多.Y添加对Ti-45Al-5Nb合金连续冷却相变有较小的影响.     

碳化物分布状态对Ti-25V-15Cr-2Al-0．2C-x合金微观组织的影响

碳化物和α相是Ti-25V-15Cr-2Al-0．2C-x（x=0.2%Mo,2%Nb等）阻燃β钛合金基体上的2种主要析出相。采用OM，SEM，TEM等方法研究了具有不同碳化物分布状态的Ti-25V-15Cr-2Al-0．2C-x合金的热处理及热暴露后的微观组织。结果表明，细小、弥散分布的碳化物颗粒不仅能细化合金的β晶粒，而且能明显抑制对合金组织稳定性有害的α沉淀相的析出，碳化物颗粒越细小、弥散，抑制α相析出的作用就越强，合金的组织稳定性也越高。