粉末粒度偏析对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金拉伸性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备洁净的Ti-5Al-2.5Sn ELI预合金粉末,用热等静压包套技术制备全致密的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金。采用常规工艺填充5种不同粒度分布的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末样品并进行热等静压处理,得到全致密的粉末合金;并采用长时间振实工艺填充一组粉末冶金样品。结果表明:以常规工艺填充的粉末样品制得的5组粉末合金压坯的气体含量处于同一水平,晶粒尺寸最大差异在10μm左右,合金的室温和低温拉伸性能无明显差异。长时间振实工艺填充粉末会引起大颗粒粉末聚集于包套上部、细小颗粒粉末则向下沉降的粒度偏析现象,该现象对粉末合金的室温性能无明显影响,但造成包套端部合金样品的低温塑性显著下降,下降幅度达50%。     

粉末冶金TA7 ELI合金的制备及其界面反应层

采用Ti-5Al-2.5Sn ELI (TA7 ELI)洁净预合金粉末通过热等静压(HIP)致密化工艺制备TA7 ELI合金.利用粒度仪和扫描电镜等对粉末的粒径分布、形貌和化学成分进行表征.利用金相显微镜分析热等静压后TA7 ELI合金的显微组织,利用电子探针分析包套和粉末反应层的元素分布.结果表明:粉末的平均粒度约为80 μm,形貌呈球形;经1 000 ℃、130 MPa、3 h热等静压后,材料的相对密度达到理论密度的99.5%,获得平均晶粒直径约为40 μm的细小等轴晶组织;包套与TA7 ELI粉末界面反应层厚度为3～8 μm,反应层富集Al和Sn元素,Fe元素沿TA7 ELI晶界快速扩散,在界面附近呈网状分布.     

粉末冶金Ti-5Al-2.5Sn ELI合金显微组织研究

采用包套热等静压工艺制备了粉末冶金Ti-5Al-2.5Sn ELI(extra low interstitial)合金,研究了热等静压温度、粉末粒度、后续热处理温度对合金显微组织的影响。当热等静压温度在800℃时,粉末体压坯显微组织保持颗粒形态,致密度为99.2%;当温度在900~940℃时,显微组织演变为完全致密、细小的等轴晶。在α相区热等静压温度下,包套中的Fe在基体中的扩散不明显;在α+β、β相区温度下,Fe在β相中向基体快速扩散,影响合金表面质量。粉末粒度越大,合金的平均晶粒尺寸越大,残留孔隙较多。在α相区热处理,显微组织仍为细小等轴晶;当温度升至1000℃时,出现热致孔隙。     

包套设计对典型粉末钛合金拉伸性能的影响

采用热等静压工艺制备Ti-6Al-4V和Ti-60两种预合金粉末钛合金,研究两种不同包套形式对粉末合金拉伸性能的影响,采用SEM观察粉末合金的拉伸断口形貌,并利用MSC.Marc有限元分析软件对两种包套在热等静压过程中包套各部位的尺寸收缩进行模拟预测。结果表明:包套结构设计不合理时,焊缝在热等静压过程中存在泄漏的风险,进而会严重恶化粉末合金的性能;有限元模拟仿真可以辅助包套设计,提高效率,对制备粉末冶金近净成型构件有较为重要的工程应用意义。     

三种不同粒径分布的Ti-6Al-4VELI球形粉末热等静压件的显微组织及力学性能

我们研究了经等离子旋转电极法制备的三种不同粒径分布的Ti-6Al-4VELI(低间隙)合金球形粉末经热等静压工艺制件后的显微组织和力学性能。Ti-6Al-4VELI合金球形粉末经940℃及120MPa同时升温升压的热等静压工艺制件。利用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)可观察到HIP制件中的α+β混合相。研究结果表明,Ti-6Al-4VELI合金球形粉末经热等静压制件后的显微组织与粉末粒径分布有很大关系。与Ti-6Al-4VELI合金中粉(粒径分布范围：100μm~150μm)及粗粉(粒径分布范围：150μm~250μm)制成的热等静压件相比,由Ti-6Al-4VELI合金细粉(粒径分布范围：45μm~100μm)制成的热等静压件呈现出更为优异的显微组织及力学性能,表现为更为细化的显微组织和更高的抗拉强度及延伸率,与粉末热等静压制件的显微断口分析结果相一致。     

沈阳亨运达钛业有限公司研制的超低温钛合金及其锻棒获得国家发明专利

深空、深海、月球等探测以及南北极科考、低温固体和液体燃料的储存、超导发电机转子、磁悬浮列车等都需要超低温承力结构材料。20世纪80年代初,美国宇航局发射的阿波罗宇宙飞船用Ti-5Al-2.5Sn和Ti-6Al-4V合金制作了液氢容器、导管和高压气瓶。日本采用Ti-5Al-2.5Sn ELI和Ti-6Al-4V ELI合金制作了30MVA超导发     

Ti-22Al-24Nb-0.5Mo粉末合金的制备及电子束焊接

采用预合金粉末热等静压工艺制备了Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,%)粉末合金,对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo粉末合金环坯和板坯进行电子束焊接.采用OM,SEM,EPMA和X射线三维成像技术对焊接接头的微观组织进行表征,研究了焊后热处理对焊接接头显微硬度、拉伸性能和持久性能的影响.结果表明,热等静压温度显著影响Ti-22Al-24Nb-0.5Mo粉末合金的孔隙分布.在1030oC热等静压成型的粉末环坯经980oC,2 h,真空炉冷热处理后表现出较好的可焊性.焊接接头熔合区、热影响区和母材的化学成分均匀,虽然显微组织差异明显,但是显微硬度无明显区别.拉伸及持久性能测试试样皆断裂于熔合区.焊接接头熔合区存在大量的显微孔隙是焊接接头发生断裂的失效机制.焊后热处理可以减少焊缝处的显微孔隙数量,从而提高焊接接头塑性及高温持久寿命.     

放电等离子烧结制备Ti-22Al-25Nb合金及致密化机理

以Ti-22Al-25Nb(摩尔分数,%)预合金粉末为实验初始原料,采用放电等离子烧结工艺(SPS)方法,在温度为950～1200℃,保温时间为10～20min,压力为35～80MPa的条件下制备晶粒小、组织致密的粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金。研究烧结温度、烧结压力和保温时间对预合金粉末致密化过程的影响,分析粉末的烧结致密化机理,揭示烧结温度、烧结压力和保温时间对Ti-22Al-25Nb烧结合金的相对密度、相组成、显微组织以及力学性能的影响规律,明确烧结合金的室温断裂机制。结果表明:经950℃、80MPa、10min烧结的Ti-22Al-25Nb合金相对密度达到99.43%,具有更优异的综合力学性能,其室温伸长率、屈服强度和抗拉强度分别达到9.38%、933.57 MPa和990.01 MPa。     

TiAl预合金粉末热等静压致密化机理及热处理对微观组织的影响

采用感应熔炼气体雾化法(EIGA)制备了Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(原子分数,%,下同)和Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B 2种Ti Al预合金粉末,应用SEM,OM和DSC对预合金粉末进行表征.对Ti Al预合金粉末进行热等静压致密化处理,随后对致密化所得Ti Al合金进行热处理,研究了不同时效温度和冷却速率对Ti Al合金微观组织的影响.结果表明,预合金粉末的冷却速率在105~106K/s之间,随着冷却速率的增加,预合金粉末雾化过程中出现b→a'的马氏体转变.DSC曲线表明,升温过程中在700~800℃之间发生亚稳a2相→g相的转变.在热等静压过程中,预合金粉末初始阶段随机堆积,通过粉末颗粒流动、转动和重排实现致密度的提高.随着温度升高a2相转变为g相;温度进一步升高,粉末颗粒发生显著塑性变形,颗粒间形成烧结颈.随着保温时间的延长,粉末间孔隙主要通过表面扩散、体积扩散和扩散蠕变连接方式完成闭合.Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B预合金粉末热等静压致密化后,其微观组织主要为细小等轴的g相组织,以及少量的a2相和b相.Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B预合金粉末热等静压致密化后,其微观组织主要为细小等轴的g相组织,以及少量的a2相和弥散分布的硅化物x-Nb5Si3.时效温度不同,等轴g相、等轴a2相和a2/g片层之间面积分数发生变化,其变化规律主要取决于各相的Gibbs自由能变化.冷却速率对Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B和Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B合金连续冷却相变有较大的影响.对于Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金,水冷主要形成等轴a2相,油冷、空冷和炉冷都形成全片层组织.对于Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B合金,水冷形成a2相和gm相,油冷和空冷形成羽毛状、Widmanst?tten片层和a2/g片层混合组织,炉冷形成全片层组织.对比2种Ti Al合金连续冷却曲线可知,Nb元素的增加使得连续冷却曲线向无扩散型转变方向发展.     

热等静压粉末Ti2AlNb合金的制备及电子束焊

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,%)的预合金粉末,通过包套热等静压工艺制备了粉末Ti2AlNb合金。实验结果显示,粉末粒度显著影响粉末Ti2AlNb合金的孔隙分布。对制备的粉末Ti2AlNb合金粉末环坯进行X射线探伤,检验结果显示环坯无明显焊接气孔及夹杂缺陷。采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM),研究了热等静压态Ti2AlNb合金电子束焊接头显微组织,从熔合区到母材的组织为单相组织向双态组织过渡,熔合区和热影响区显微硬度略高于母材。     

真空脱气对粉末冶金Ti2AlNb合金力学性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数，x/%)的预合金粉末，并对预合金粉末的化学成分、表面状态及流动性等进行了表征。通过包套热等静压工艺制备了粉末冶金Ti2AlNb合金，研究了真空脱气对粉末冶金Ti2AlNb合金力学性能的影响。结果表明，超声气体雾化法制备的Ti2AlNb合金粉末化学成分批次稳定性好；从粉末填充的工艺性能方面考虑，热等静压成形应选取粒度小于250 μm以下的全粒度分布预合金粉末；真空脱气处理可减少粉末冶金Ti2AlNb合金的孔隙缺陷，提升合金拉伸性能的稳定性和高温持久寿命。     

三种不同粒径分布的Ti-6Al-4VELI球形粉末热等静压件的显微组织及力学性能（英文）

对经等离子旋转电极法制备的3种不同粒径分布的Ti-6Al-4VELI(低间隙)合金球形粉末,经热等静压(HIP)工艺制成的制件显微组织和力学性能进行了研究。Ti-6Al-4VELI合金球形粉末热等静压制件工艺为940℃/120 MPa同时升温升压。利用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)研究HIP制件中的α+β混合相。结果表明,HIP制件的显微组织与粉末粒径分布有关。与Ti-6Al-4VELI合金中粉(100~150μm)及粗粉(150~250μm)HIP制件相比,由Ti-6Al-4VELI合金细粉(45~100μm)制成的HIP制件呈现出更为优异的显微组织及力学性能,表现为更为细化的显微组织和更高的抗拉强度及延伸率,这与粉末HIP制件的断口分析结果相一致。     

正交法研究添加Y2O3对Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用正交实验方法,应用放电等离子烧结(SPS)技术制备出Y_2O_3含量分别为0.2%、0.6%、0.8%的Ti-6Al-4V合金,探究烧结温度、烧结压力、Y_2O_3含量和保压时间对Ti-6Al-4V合金显微组织、烧结密度和力学性能的影响,优化烧结工艺。结果表明,烧结温度对烧结密度的影响最大,接下来依次为烧结压力、Y_2O_3含量、保压时间;烧结温度对力学性能的影响最大,接下来依次为Y_2O_3含量、烧结压力、保压时间。当烧结温度1 200℃、烧结压力50 MPa、保压时间5 min、Y_2O_3含量0.6%,烧结样的密度和压缩强度高,分别达到4.413 8 g/cm~3、1 881.4 MPa,相比未添加Y_2O_3的Ti-6Al-4V合金,其压缩强度提高15.7%。     

粉末冶金钛合金的制备与力学性能

采用元素混合法制备粉末冶金Ti-Al-Mo-V-Ag合金.通过X射线衍射、金相观察、扫描电镜及力学性能测试等方法,研究Ag的添加及烧结温度对基体合金的显微组织与力学性能影响,并对其作用机制进行探讨.结果表明:添加5%～10% Ag(质量分数)可提高基体合金的压坯成型性,最终使烧结合金的致密度与力学性能得到提高;Ti-5Al-4Mo-4V-5Ag合金经过1 250 ℃真空烧结4 h后,抗压缩强度及相对密度分别达到1 656 MPa及96.3%.     

压力和温度对铱铑合金热等静压致密化的影响

纯铱具有较大的致密度,将铑粉与铱粉合金化可以增强铱的高温抗氧化性能。设计了5组热等静压工艺参数制备Ir-20Rh合金。通过观察热等静压后样品的金相显微组织,测量合金的硬度、计算孔隙率以及致密度,研究压力和温度条件对铱铑合金热等静压致密化的影响。结果表明,随着压力和温度的升高,Ir-20Rh合金的致密度都会有所增加,且温度对Ir-20Rh合金致密度的影响幅度大于压力对Ir-20Rh合金致密度的影响。最佳热等静压工艺参数为在1300℃、140 MPa保温2 h。     

热处理工艺对Ti-45Al-7Nb-0.15B-0.4W显微组织的影响

用电子探针对Ti-45Al-7Nb-0.15B-0.4W的铸态和经过热处理之后的显微组织进行了观察和分析,并分析了热处理工艺对Ti-45Al-7Nb-0.15B-0.4W显微组织的影响.结果发现:Ti-45Al-7Nb-0.15B-0.4W的铸态组织经过热等静压和均匀化处理后,其晶团尺寸减小,层片组织更为完整;Ti-45Al-7Nb-0.15B-0.4W合金的α相转变温度为(1 290±5)℃;Ti-45Al-7Nb-0.15B-0.4W合金在超过1 295℃的温度进行热处理时,其显微组织由近层片组织转变为全层片组织.经过热等静压和均匀化处理后Ti-45Al-7Nb-0.15B-0.4W合金的基本形貌为初生γ相 层片状晶团,有β相析出,其形貌为针状、点状、颗粒状.     

Al2O3/ZrO2涂层在热等静压致密化TiAl基合金粉末过程中对碳钢包套的影响

由于焊接性能好，成本低，碳钢材料常被用于制作热等静压致密化TiAl基合金粉末的包套。在高温高压下，碳钢包套和TiAl基合金粉末通过原子扩散在扩散区形成脆性相，导致包套失效，并降低TiAl基合金压坯的致密度。为了确保碳钢包套在热等静压致密化TiAl基合金粉末过程中的可靠性，本文利用热喷涂的方法在20#钢包套内壁添加了Al2O3/ZrO2（A-Z）涂层，然后在 。在热等静压试验中，带有A-Z涂层的20#钢包套用于热等静压致密化Ti-46Al-2Cr-2Nb-(W, B)预合金粉末，其工艺为：1523K,2.5小时，130MPa+1603K,0.5小时，130MPa。为了对比，利用没有A-Z涂层的20#钢包套在1523K,3小时，130MPa的工艺参数开展了热等静压致密化试验。利用扫描电镜、电子探针等设施对获得的压坯进行了观测和分析。结果表明：A-Z涂层的加入可以防止脆性金属间化合物的形成。在热等静压过程中，20#钢包套中的Fe原子无法通过扩散的方式与TiAl基合金中的钛原子和铝原子相遇。因此，20#钢包套在热等静压过程中的可靠性得到了保证。此外，通过利用添加A-Z涂层的钢包套获得了完全致密的TiAl基合金压坯。压坯呈现出了近全片层类型的微观组织，其室温下的抗拉强度和延伸率也分别突破了590MPa和2.0%。     

Ti—55M高温Ti合金焊缝塑性的改善

考察了Ti-55M高温Ti合金焊接接头力学性能,结果显示焊缝在明显的室脆性,探讨了Ti-55M焊缝室温塑性的各种影响因素,尝试使用调整焊缝化学成分的方法改善Ti-55M焊缝的塑性,选择ELI级Ti-5Al-2.5Sn焊丝、配合脉冲氩弧焊工艺和适当的焊后热处理制度、获得的焊缝塑性接近母材的塑性,接头的室温和高温强度以及高温持久等重要性能能够满足母材技术指标要求。     

包套在铝合金粉末热等静压成形中的屏蔽效应及其对性能的影响

通过数值模拟和热等静压实验,研究包套在铝合金粉末热等静压成形过程的屏蔽效应及其对性能的影响,建立包套对等静压力屏蔽效应的关系公式。结果表明:包套对等静压力的屏蔽效应与包套的几何尺寸、壁厚、屈服强度有关系,包套越厚,其屏蔽效应越显著,降低热等静压过程中粉末颗粒重排阶段的致密化程度。由于包套的屏蔽,对于二元共晶和三元共晶的液相没有实现完全挤出,在粉末颗粒与颗粒交界处残留有没有被液相填充完全的孔隙,降低粉末件最终的致密度。当包套厚度较大时,降低了粉末铝合金材料的抗拉强度和屈服强度,而对材料塑性的影响不明显。     

真空退火对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金焊接试样组织与性能的影响

研究了真空退火对铸造Ti-5Al-2.5Sn ELI合金焊接试样组织和性能的影响。试验结果表明,焊接试样经真空除氢退火后,其组织发生轻微的等轴化,熔合线处组织变得均匀;强度略有下降,但伸长率有所提高。