Microstructure, Mechanical Properties and Oxidation Behavior of a Hot-Extruded TiAl Containing Ta

对热挤压后新型Ti Al合金Ti-46.5Al-3Ta-2Cr-0.2W的微观结构,力学性能及氧化行为进行了研究。结果表明,该合金挤压后微观组织主要由γ和α2相组成近片层组织,其片层晶粒尺寸为50~70μm。通过不同冷却速率获得了等轴,近片层及全片层的结构,尤其是在油淬后的组织中发现了大量的块状相。拉伸试验结果表明,挤压后的合金室温屈服强度和抗拉伸强度分别从807和846 MPa,降至800℃的620和760 MPa,而其伸长率从2.16%提高至3%左右,说明该合金在高温条件下依然具有较高的强度。断口观察表明,与其他合金相比,该合金的裂纹长度较小,而且Ta的添加有利于合金塑性的提高。最后对新型Ti Al基合金在800℃氧化行为进行了讨论,发现Ta的加入可以降低氧在Ti Al合金的溶解度,同时因其本身具有低的扩散率,在升高温度时能抑制Ti O2的生长。     

热挤压后含Ta的TiAl基合金微观组织,力学性能及氧化行为研究(英文)

对热挤压后新型Ti Al合金Ti-46.5Al-3Ta-2Cr-0.2W的微观结构,力学性能及氧化行为进行了研究。结果表明,该合金挤压后微观组织主要由γ和α2相组成近片层组织,其片层晶粒尺寸为50~70μm。通过不同冷却速率获得了等轴,近片层及全片层的结构,尤其是在油淬后的组织中发现了大量的块状相。拉伸试验结果表明,挤压后的合金室温屈服强度和抗拉伸强度分别从807和846 MPa,降至800℃的620和760 MPa,而其伸长率从2.16%提高至3%左右,说明该合金在高温条件下依然具有较高的强度。断口观察表明,与其他合金相比,该合金的裂纹长度较小,而且Ta的添加有利于合金塑性的提高。最后对新型Ti Al基合金在800℃氧化行为进行了讨论,发现Ta的加入可以降低氧在Ti Al合金的溶解度,同时因其本身具有低的扩散率,在升高温度时能抑制Ti O2的生长。     

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。     

Ti/Al比对镍基单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了Al+Ti原子总量相同、Ti/Al比不同的3种单晶高温合金的微观组织和持久性能,讨论了无Re单晶高温合金中Al和Ti元素的成分设计原则.利用金相显微镜和扫描电镜对铸态和热处理态组织进行观察和分析;利用透射电镜的EDS对合金元素在两相中的分配比和错配度进行测试和分析.结果表明:随着Ti/Al比的增加,合金铸态枝晶间的r'-r共晶含量略有增加;热处理态r'相尺寸略有降低,r'相形貌逐渐规则,错配度略有降低.Ti/Al比的变化对合金的相变温度影响不大.Ti/Al比的变化对合金元素在两相中的分配有明显的影响,高Ti/Al比使合金元素在r'和r中的分配比更偏离于1.随着Ti/Al比的增加,合金的持久寿命逐渐增加.     

全片层组织TiAl–Nb合金的高温氧化行为及氧化层结构表征

以Ti-42Al-8Nb-0.2W-0.1Y(at%)合金为研究对象,通过热处理获得全片层组织,片层团尺寸约为85μm,在900℃空气条件下,对合金进行了100 h的抗氧化实验,主要研究了该Ti Al-Nb合金的高温抗氧化行为,并对氧化层的结构、成分及形成过程进行了深入分析。利用OM、SEM、XPS、XRD、和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行表征。结果表明:在900℃空气条件下,具有全片层组织的Ti Al-Nb合金,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律;长时氧化后,合金表面生成了结晶状颗粒氧化物,为Ti O2和A12O3的混合物;氧化层主要由外表面氧化层、中间过渡层和基体层构成,氧化膜完整厚度大约为6μm。由此可知,添加了合金元素且具有小尺寸片层团组织的Ti Al合金在900℃高温时,具有较好的抗氧化性能。     

Al、Ti、Ta对镍基单晶高温合金组织和性能的影响

利用ISP 05 DS/SC定向单晶炉拉制单晶试棒,研究了Al、Ti、Ta含量对镍基高温合金组织和性能的影响.研究结果表明,铸态组织中Al、Ti、Ta主要分布于γ'相中.Al、Ti、Ta含量的提高可以提高Co、Cr、Mo在γ基体中的溶解度,同时,随着Al、Ti、Ta含量的提高,合金的固溶温度提高,错配度增大,γ'增强相的形貌也由椭球形转为方形.高温持久试验结果表明,Al、Ti、Ta含量的增加可以提高合金的持久寿命.     

成分改进对IN 617合金组织及性能的影响

研究了提高Al+Ti含量对IN 617合金性能热处理后的组织与性能的影响,以及经过高温长时时效处理后的组织与力学性能的影响。结果表明,提高Al+Ti含量可提高合金内部γˊ相的含量和尺寸,析出强化效果明显,可显著提高合金拉伸强度和持久性能。 相比于单独提高Al含量,同时提高Al和Ti含量得到的合金高温组织稳定性更高,持久性能更优,可作为先进超超临界机组汽轮机转子的备选材料之一。     

Ti6Al4V合金双层辉光离子钴铬共渗层的高温抗氧化性能

针对Ti6Al4V合金高温抗氧化性差的问题,采用双层辉光离子技术进行钴铬共渗并对渗层高温抗氧化性能进行研究.结果表明,渗层组织均匀、致密、无裂纹,由沉积层、过渡层和扩散层构成,与Ti6Al4V合金基体间呈冶金结合;钴铬共渗层的高温氧化质量增加明显低于基体,其主要原因是渗层在高温氧化后生成组织致密的Cr2O3,有效地阻止了基体的进一步氧化,从而显著提高了Ti6Al4V合金表面高温抗氧化性能.     

微合金Ti元素对35Cr45NiNb合金炉管组织与力学性能影响

采用离心铸造35Cr45Ni Nb合金乙烯裂解炉管,研究了添加0.011%~0.204%微量Ti对其组织及力学性能的影响。结果表明,对于35Cr45Ni Nb合金炉管材料,微合金化元素Ti的添加显著影响炉管微观组织和高温持久性能。当含量0.011%Ti时,无含Ti碳化物析出;当含量为0.101%Ti时,(Nb Ti)C以颗粒状在奥氏体晶界析出。从室温拉伸和高温持久试验结果综合来看,Ti含量为0.08%~0.12%时,35Cr45Ni Nb合金裂解炉管具有较好的室温和高温持久性能。     

Ti45Al8Nb0.5B0.2C合金的组织及高温氧化行为研究

研究了Ti45Al8Nb0.8B0.2C合金的组织及高温氧化行为。XRD、SEM、TEM及EDS分析表明,合金热等静压后的组织为γ和α2相组成的片层组织,片层团晶粒内部与层片团晶界处存在条状或点状白色相TiB2;高温淬火合金发生α→γm相变,在α+γ两相区时效合金组织由不同取向的细小层片和层片交界处的α2相组成。氧化增重实验及XRD、SEM分析表明,合金在900和1000℃氧化100h,氧化反应常数分别为0.00192和0.31637,幂指数分别为1.1381和2.0076。合金在900℃氧化100h后氧化层厚度大约为4μm,从外到内依次为:不连续的Al2O3层/Al2O3+TiO2混合层/富Nb层/基体。合金在1000℃氧化100h后氧化层厚度大约为5μm,从外到内依次为:TiO2/Al2O3+TiO2/氮化物层/基体。     

6061铝合金轮毂的力学性能与锻造工艺的计算机模拟

分别采用树枝晶和非树枝晶6061铝合金锻造生产汽车轮毂,并应用CMT5305电子万能实验机对轮毂不同位置取样进行力学性能测试,用三维有限元软件Deform-3D模拟6061铝合金轮毂的锻压过程,分析对比轮毂不同位置的应力应变状态以及与力学性能之间的关系.结果显示,经过电磁搅拌处理的非树枝晶材料生产的轮毂,其力学性能较普通材料整体上有较大改善;轮毂中累积应力应变越大的位置,其力学性能相对应力应变小的位置更佳.     

Q-52-51型摩托车车轮轮毂开裂原因分析

检测和分析了Q-52-51型摩托车车轮轮毂从材料成分，力学性能和金相组织。结果表明，轮毂在径向冲击检测时开裂的主要原因是镁含量偏高，以及热处理加热温度高造成组织过热所致。     

球墨铸铁行走轮的低温正火工艺

对一种Cu微合金化球墨铸铁行走轮进行了低温正火工艺试验,获得了850 ℃和860 ℃正火后行走轮轮缘和轮辐的显微组织和力学性能数据。分析了合金元素Cu对球墨铸铁组织和性能的影响,以及对奥氏体化及珠光体形成相变温度区间带来的变化。结果表明,试验含Cu的球墨铸铁行走轮850 ℃正火就可以获得95%珠光体,达到完全正火的状态,力学性能符合QT650-4牌号的要求。比较了850 ℃和860 ℃正火后组织和性能,虽然都能满足要求,但860 ℃正火后表面硬度较850 ℃正火的高,机械切削性能相对较差。说明试验行走轮正火工艺温度窗口较窄,因此,选择850 ℃正火工艺为佳。该热处理工艺已在工程上得到应用,生产的行走轮已批量出口。     

大功率机车车轮材料微观组织对性能的影响

国产大功率机车车轮的自主创新,需要对车轮材料的各项性能进行全面研究。针对大功率机车试制的3种新型车轮材料进行了微观组织、力学性能和摩擦磨损性能研究。通过光学显微镜和扫描电镜观察微观组织形貌,并对先共析铁素体量、珠光体层片间距和显微硬度进行了测试,研究了3种车轮材料的微观组织;通过力学性能试验,获得了车轮材料强度、硬度、塑性和韧性等性能数据;通过Optimol SRV摩擦磨损试验,测试了车轮材料的滑动摩擦磨损性能。通过对车轮材料微观组织、力学性能和摩擦磨损性能的分析比较,发现3种车轮材料的磨损机制有较大差异,而不同的滑动摩擦磨损性能主要由微观组织及其力学性能的差别所决定。     

微量Sc对2A14铝合金轮毂组织与性能的影响

采用铸锭冶金及等温复合锻造方法,制备了含Sc的2A14铝合金轮毂锻坯,研究了Sc对锻坯组织与性能的影响。结果表明,Sc含量提高至0.3%时,2A14铝合金的晶粒得到明显的细化,大部分晶粒呈等轴晶状态。添加Sc提高了2A14铝合金的伸长率,但其抗拉强度明显降低,使其低于400MPa,原因在于添加Sc后,大量消耗2A14铝合金中的Cu元素,导致强化相θ′-Al2Cu体积分数减少。但Sc能有效抑制合金中的再结晶,减小轮毂锻坯各部位的性能差异,并提高合金的耐热性能。     

低硬度P91钢管长时服役后的组织性能和安全性评价

通过显微组织观察和能谱分析、室温拉伸试验、室温冲击试验、高温短时拉伸试验、高温持久性能试验研究了低硬度P91钢管服役10⁵ h后的组织和性能,并进行安全性评价。结果表明:长时服役硬度为157 HBW的低硬度P91钢管组织为块状铁素体和大尺寸析出相M₂₃C₆,与正常硬度管相比,其常温力学性能和高温短时力学性能大幅降低,10⁵ h持久强度外推值低于标准推荐值36%,通过评估得出该机组高压导汽管低硬度直管段剩余寿命为54 075 h,机组运行存在较大安全隐患。     

Endurance and composition and microstructure effects on endurance of TiAl used in turbochargers

Turbochargers for passenger vehicle diesel engines were manufactured using turbine wheels made from two different TiAl alloys (low-Nb and high-Nb), and were fitted to a 2.5 l diesel engine for engine endurance testing at 1123 K up to 600 h. Damage to the turbine wheels was subsequently investigated, and the endurance of the TiAl alloys in an actual operating environment was evaluated. In addition, the effects of chemical composition and microstructure on endurance were considered. Oxidation proceeded relatively slowly during endurance testing, and even the low-Nb alloy (which has poorer anti-oxidation properties) showed satisfactory endurance. However, the low-Nb alloy did exhibit erosion of the wheel blade tips, which was not found in the case of the high-Nb alloy. The likely cause of this erosion is collision with fine objects, and the fully lamellar structure marked by very fine colony size and narrow lamellar spacing which was formed in the wheel blades of the high-Nb alloy is thought to have resulted in the superior endurance that was observed.     

铝合金车轮轮缘开裂缺陷分析

简述了铝合金车轮轮缘开裂的缺陷特征,检测了车轮的相关尺寸、化学成分、力学性能、显微组织和断口形貌,并对车轮的瞬态冲击过程进行了计算机模拟分析。结果表明,开裂车轮的力学性能、化学成分、显微组织符合标准要求,其断口部位存在细小氧化渣;而汽车的非正常驾驶使轮辋变形,最终导致轮缘开裂。     

镁合金汽车轮毂精密成形缺陷分析

镁合金轮毂预制坯在精密塑性成形过程中易产生长圆筒端部高低不平和外壁缩孔缺陷。端部不平造成材料浪费;外壁缩孔则影响轮毂制品外观的质量和力学性能,甚至使制件报废。该文针对缺陷成因进行数值模拟,发现是金属流动的不均匀性导致了缺陷的产生;通过改进工艺,消除了成形缺陷,成功制出了合格的轮毂预制坯。该研究对类似产品的精密塑性成形具有参考价值。     

轮毂闭式反挤压成形工艺研究

汽车轻量化是世界汽车发展大趋势。试验证明,汽车整备质量每减少100kg,百公里油耗可降低0.3~0.8L。目前大部分汽车安装的轮毂为铸造铝合金轮毂(以乘用车为主)或钢质车轮(以商用车为主)。锻造铝合金轮毂重量比铸造铝合金轮毂的重量轻10%左右,比钢质轮毂重量轻2/3左右。因此,采用锻造铝合金轮毂符合汽车轻量化发展的大趋势。市场上锻造轮毂成形工艺复杂,导致锻造轮毂成本过高,锻造轮毂的应用推广较为缓慢。闭式反挤压成形工艺利用一套模具直接成形轮毂的轮辋、轮缘,缩短轮毂锻件成形工序。因此,闭式反挤压成形轮毂工艺可降低锻造轮毂生产成本,加速推广锻造轮毂的应用和汽车轻量化的进程。闭式反挤压成形轮毂工艺通过有限元模拟及试验验证,证明该工艺稳定、可行。