Ti3Al基和NiAl基合金的裂纹扩展行为

本文研究了Ｔｉ３Ａ１基和Ｎｉ３Ａ１基合金室温下力学性能与裂纹扩展行为。研究结果表明：Ｔｉ１式合金主裂纹穿过母相，切过或绕过条状与块状α２相，带有块状α２组织的Ｔｉ３Ａ１基合金次生裂纹大都超始及中止于α２相界；Ｎｉ３Ａ１基合金基体可以产生交滑移，滑移线中止于第二相ＮｉＡ１边界，最后于Ｎｉ３Ａ１／ＮｉＡ１相界处开裂；Ｎｉ３Ａ１基合金增韧以裂纹转向与裂纹屏蔽为主，不同形态第二相对裂纹扩展阻力不同，其中长     

Ti_3Al基合金在不同温度下的形变与断裂行为

一、前言 Ti_3Al基合金(如Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo at％)是未来用于650～700℃具有发展前途的新一代高温结构材料。其微观组织与力学性能的关系,如拉伸、蠕变、疲劳和断裂韧性等,均得到了广泛的研究。研究表明,Ti_3Al基合金的形变与断裂机制不仅与形变温度有关,而且与环境因子密切相关。然而,目前较少报道Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo合金在不同温度下和不同形变环境中的断裂机制和形变行为。本论文通过研究Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo合金在25～980℃温度范围的拉伸形变行为和在不同拉伸环境(真空或空气)下的断裂方式,探讨Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo合金的形变和断裂机制。 二、试验方法 本研究采用的合金为Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo(at％),其化学成分(重量百分比)为14.4Al,19.3Nb,3.5V,2.2Mo,0.100,0.018N,其余为Ti。经真空自耗电极电弧炉熔炼的铸锭在开坯,α_2+β两相区锻造和α_2+β两相区热处理后,制成φ5×25mm拉伸试样。在     

Ti_3Al基金属间化合物氢脆敏感性研究

一、前言 美国宇航局(NASA)的新一代航天飞机(X-30)上,准备取消机身的防热瓦片来减轻自身重量,采用液态氢强制冷却机架和蒙皮,钛铝金属间化合物(α_2-Ti_3Al和γ-TiAl)是最有希望的候选材料。然而,许多学者研究指出,氢对Ti_3Al基金属间化合物的力学性能有较大的影响,且能形成氢化物。单相TiAl合金室温延性很差,通过添加合金元素(V、Cr、Mn)得到的双相(γ α_2)TiAl合金,其延性有较好的改进,但是,新近研究表明,这种合金亦能形成氢化物,确实具有氢脆敏感性。尽管如此,人们依然努力寻找抗氢脆性能好的钛铝金属间化合物,最近K.S.Chan研究三种显微组织的Ti_3Al基合金后,认为精细网篮(fine basketweave)组织具有抗氢脆能力,且是很有发展的容忍氢材料。本文的目的是采用多种手段较深入研究网篮组织Ti_3Al基合金的氢脆敏感性及其氢致断裂行为。 二、材料和实验方法 本实验用料是真空非自耗电弧炉熔炼制成的铸锭,在β相区锻造加工至厚度16mm的板材,室温冷却。合金成分为Ti-24Al-11Nb(at％)。将锻造合金板材经线切割     

"航天运载火箭发动机用Ti3Al基合金研究"项目成果简介

“航天运载火箭发动机用Ti_3Al基合金研究”项目是为了适应我国国防建设配套关键新材料之需求,研制开发航天运载火箭发动机用Ti_3Al基合金(包括以Ti_2AlNb为基的O+B2合金)。结过5年的努力,已全面完成了项目的研究目标和内容。在合金性能及其工艺研究方面取得了重大进展,在部件制作应用研究方面也取得了突出成绩。归纳为以下几个方面。     

硼对有序金属间化合物Ni_3Al室温力学性能及断裂行为的影响

Ni_3Al 具有 L1_2型长程有序结构,是镍基高温合金的主要强化相。由于它本身具有许多特性,如其屈服强度随温度升高反而增加、抗高温氧化性能良好、比重小等,所以很早就有人设想以 Ni_3Al 为基制作高温合金。但 Ni_3Al 的本征脆性被认为是极难克服的障     

Ti_2AlNb基合金优于普通钛铝化物

通用电气公司(GE公司)研究与发展中心研制的新型钛铝化合物,其强度和硬度都比一般的α_2(Ti_3Al)材料高。这些材料以有序的斜方晶相Ai_2AlNb(Ti-25at％Al-25at％Nb)为基,是有序的斜方晶(O)和有序的(β_0)相组成的两相显微组织。Ti_3Al则为有序的六方DO_(19)组织。 根据GE公司的研究,在较低温度范围(最高650℃)内,这些材料可以代替高温合金在飞机燃气涡轮发动机上的应用,具有减轻重量的潜力。例如:尾喷管结构、压气机机匣和各种压气机和部件。Ti_2AlNb基合金(和其它     

特殊合金中的γ—Ni_3Al相

一前言现代金属学最重要的任务之一,是研究合金的全部组织结构,并确定其组织因素与性能之间的联系,通过合金化和热处理工艺等来改变显微组织,进而提高合金的性能。γ′—Ni_3Al[一般形式多为 Ni_3(Al、Ti)]相由于具有一系列的优点,而成为高温合金和精密弹性等合金中最重要的强化相。它在很大程度上决定着镍基和某些铁基合金的合金化,以及热处理工艺和使用性能。在1940年前后由于发现了γ′相,Ni 基合金才得到极大的发展,将使用温度提高到0.8T 熔。精     

Ti_3Al金属间化合物的熔盐热腐蚀

采用电化学方法并结合扫描电镜、X 射线衍射、电子探针和能谱等物相分析技术研究了 Ti_3Al 金属间化合物在800℃熔融 NaCl-(Na,K)_2SO_4体系中的腐蚀行为。结果表明,Ti_3Al 合金耐熔盐腐蚀性能远低于 Ni 基 IN738合金。腐蚀时在合金表面形成外层为 TiO_2;内层为富 Nb 的Nb_2O_5,Al_2O_3,TiO_2的混合层和中间层为富 Al 的 TiO_2,Al_2O_3混合层的多层腐蚀层结构。Ti 快速向外扩散和氧向内扩散使合金表面腐蚀产物层迅速增厚。腐蚀产物内层的富 Nb 氧化物破坏了膜层与合金基体的粘附性。     

NiAl及NiAl基合金的氧化

综述了近期NiAl及NiAl基合金的氧化研究成果.研究表明:在NiAl表面通常形成一层完整的Al2O3保护膜,而NiAl基合金中由于含有大量的合金化元素,使NiAl合金由单相转变为β相与其它贫铝相组成的多相结构,使得合金的氧化规律复杂化.在氧化过程中,Al2O3保护膜经历了由快速生长的不稳定相δ-Al2O3或θ-Al2O3向稳定相α-Al2O3的相变过程,不同的合金化元素对其转变速度有不同程度的影响.在氧化膜与合金之间形成的孔洞减弱了氧化膜的黏附性,加快了氧化膜的剥落速度.     

钛铁矿原位反应合成Al_2O_3-TiC颗粒增强铁基复合材料

利用钛铁矿铝热碳热原位还原技术成功制备了Al2O3-TiC增强铁基复合材料。通过XRD,SEM和力学性能检测方法分析了钛铁矿原位合成和添加合成两种方式对Al2O3-TiC增强铁基复合材料的组织和力学性能的影响。结果表明:利用钛铁矿合成的铁基复合材料的增强相为Al2O3,MgAl2O4,TiC和Fe相,添加合成过程中会发生一些硬质相TiC被氧化的现象。钛铁矿原位合成Al2O3-TiC增强铁基复合材料的基体组织呈粗大的块条状分布;添加合成的复合材料的铁基体以块状均匀分布。制备的Al2O3-TiC增强铁基复合材料的性能比较优良。材料的最佳综合力学性能为抗弯强度937MPa,维氏硬度532。     

Model for Superplastic Deformaton of Ti_3Al Alloy

The method is recently developed to obtain the optimum superplastic property of Ti_3Al alloys. Mode is established, and after the calculation to analyze the present model the parameters is found fit to the curve expressing the high plastic well here. mKn is the found turn in these three parameters which causes the super-plasticity effectively, this effect may be studied further to demonstrate it to be effective definitely.     

SiC／Al复合材料断裂机制的声发射研究

用ＳｉＣ单纤维Ａｌ基模型复合材料使断裂源单一化，测定这些断裂源的声发射特征，成功地用声发射特征区分知识复合材料中的纤维断裂，纤维－Ａｌ基体间的界面断裂、基体断裂，结合金相观察，分析了这些断裂产生不同声发射特征的原因。     

Mechanical properties of in-situ toughened Al2O3/Fe3Al

Mechanical properties of in-situ toughened Al₂O₃/Fe₃Al nano-/micro-composites were measured. Effects of Fe₃Al content, sintering temperature and holding time on properties and microstructure of the composites were investigated. The addition of Fe₃Al nano-particles decreased the aspect ratio and grain size of Al₂O₃, and changed the fracture mode of composites. The maximum bending strength and fracture toughness were 832 MPa and 7.96 MPa m^1/2, which were obtained in Al₂O₃/5 wt.% Fe₃Al sintered at 1530 °C and Al₂O₃/10 wt.% Fe₃Al sintered at 1600 °C, respectively. Compared to monolithic alumina, the strength increased by 132% and the toughness increased by 73%. The improvement in the mechanical properties of the composites was attributed to the change in fracture mode from intergranular fracture to transgranular fracture, the “in-situ reinforced effect” arising from the platelet grains of Al₂O₃ matrix, refined microstructure by dispersoids, as well as crack deflection and bridging of intergranular and intragranular Fe₃Al.     

TiC与TiC-WC的添加对FeAl/Al2O3复合材料力学性能的影响

在FeAl/Al2O3复合材料基体中分别加入TiC或TiC-WC固溶体可显著提高其抗弯强度。当添加20％TiC和20％TiC-WC固溶体时，复合材料的抗弯强度分别达到1028．46MPa和1328．72MPa，但其断裂韧性分别降低约40％和30％。当TiC-WC固溶体加入量为5％时，可同时提高复合材料的抗弯强度和断裂韧性。     

复相Al3Ti基合金的高温强化

报导了对Ａｌ３Ｔｉ结合合金进行复相强化的研究,利用适量的Ｎｂ合金化,在Ｌｌ２Ａｌ３Ｔｉ基体中形成分散的第二相,其室温和高温强度显著提高,韧性也有改善。改变制备工艺,使合金发生重有序和析出过程,形成具有高度弥散微粒的复相细晶组织,合金的室温和高温强度进一步提高。并探讨了其强韧化作用机理。     

Al/Al2O3复合材料伪半固态触变模锻成形

在粉末成形的基础上,结合金属半固态加工技术提出了金属/陶瓷复合材料伪半固态触变模锻成形工艺,并成功制备出 Al/Al₂O₃复合材料杯形件。微观组织观察及力学性能分析表明制件微观组织致密、力学性能优异。当铝体积分数增加到37%时,不同成形压力下复合材料制件抗弯强度可达430~690 MPa,断裂韧性达8.5~16.8 MPa·m1/2,与原位反应及高温氧化工艺相比抗弯强度及断裂韧性大幅度提高。同时分析了成形温度、成形压力等工艺参数对制件性能的影响。研究结果证明采用该工艺成形金属/陶瓷复合材料是可行的。     

残余热应力对Al2O3/Ni金属陶瓷断裂行为和力学性能的影响

运用残余热应力理论定性地解释也残余热应力对Al2O3/Ni金属陶瓷断裂行为和力学性能的影响，Ni颗粒位于Al2O3晶内或Ni含量低时，在Al2O3-Al2O3晶界产生张应力，易发生沿晶断裂；而其位于Al2O3晶界或Ni含量高时，在Al2O3-Al2O3晶界产生压应力，易产生穿晶断裂。     

Ti_3C_2/Cu(Al)金属陶瓷的无焊料氩弧焊接

采用氩气保护无焊料电弧焊接方法,实现了以Ti3AlC2和Cu为原料反应复合的Ti3C2/Cu(Al)金属陶瓷材料之间的牢固连接.研究了在氩气保护下焊接电流、拉弧时间和接合压力的施加条件,并对焊缝及其影响区的显微组织进行了观察和分析.结果表明:在适当的焊接电流、拉弧时间和接合压力下,焊接面之间形成了良好的熔合,焊缝及影响区的致密度显著增大.在较低的Ti3C2陶瓷相含量情况下,焊缝区的Ti3C2相形态没有显著变化,焊接件的三点弯曲强度达到母材强度的110%,断裂大多发生在焊缝及其影响区之外.在较高的Ti3C2陶瓷相含量情况下,焊缝区内Ti3C2颗粒明显变细,形成细小的Ti3C2颗粒均匀弥散于Cu(Al)合金网络结构的特殊显微形貌,焊接件的三点弯曲强度达到母材强度的93%,断裂基本发生在焊缝或影响区与母材的交界处附近.     

熔体浸渗法制备镁/氧化铝复合材料

采用熔体浸渗法制备了Mg/Al2O3复合材料,利用X射线衍射、扫描电镜、金相显微镜等测试手段对其微观组织结构和力学性能进行了表征,并对试样断裂韧性和耐磨性进行了研究.结果表明:熔体浸渗法制备的Mg/Al2O3复合材料具有双连续相网络结构,且界面结合良好;随着Mg含量的减少,复合材料断裂韧性降低、耐磨性大幅度提高.     

自生复合Al11La3/Al共晶材料的轴向拉伸性能及其断裂机制

本文研究了自生复合Al₁₁La₃/Al共晶材料从室温到673K时的轴向拉伸性能和轴向拉伸断裂机制.结果表明:在G=700K/cm、R=11.1μm/s的定向凝固条件下,该材料轴向拉伸性能在室温时为260MPa、在673K时为265MPa.对拉伸过程的动态观察和断口形貌的分析表明:自生复合Al₁₁La₃/Al共晶材料在室温到673K温度范围内,其轴向拉伸断裂机制相同:纤维相Al₁₁La₃的断裂是整个共晶体断裂的控制机制:其轴向拉伸的断裂模型为:弹性变形、裂纹萌生、界面脱粘、搭桥过程、宏观断裂.