精铸Ti-Al-Zr合金的显微组织和力学性能

用陶瓷型壳浇注了Ti Al Zr合金 ,研究了精铸Ti Al Zr合金的相组成、铸造显微组织、室温和高温力学性能及断口形貌。结果显示 ,精铸Ti Al Zr合金属于近α型 ,其铸态组织为网篮状魏氏组织 ,具有较好的室温和高温性能。Ti Al Zr合金的室温力学性能为 :抗拉强度 1 0 57.5MPa ,屈服强度 995MPa ,延伸率 1 8.45% ;50 0℃时的力学性能为 :抗拉强度 658.7MPa ,屈服强度 538.9MPa ,延伸率 1 6.5%。该合金室温断口以延性断裂为主 ,伴有部分解理断裂 ,而高温拉伸断口为延性断裂。     

Ti-48Al合金全片层组织的稳定性

研究了Ti 48Al合金全片层组织在 115 0℃时效时的组织稳定性。结果表明 ,140 0℃ ,1h固溶处理后炉冷获得的粗片层组织的稳定性远远优于空冷获得的细片层组织。细片层组织首先在晶界处发生不连续粗化 ,而后粗化片层组织中的α2 相发生溶解并球化 ,从而转变为近γ组织 ;空冷组织中魏氏片层的存在降低了片层组织的稳定性 ,魏氏片层 /基体界面与晶界一同成为片层组织发生分解的起始部位。Ti 48Al 0 .8%B(摩尔分数 )合金的细片层组织因晶界TiB2 相的存在有效抑制了晶界不连续粗化 ,但γ相从TiB2 /基体界面和晶界重新形核生长使片层组织转变为均匀的细晶近γ组织     

C含量对铸造TiAl合金组织和力学性能的影响

在Ti-47.5Al-3.7(Cr,V,Zr)合金中添加0.05%~0.2%C(原子分数,下同),采用冷坩埚悬浮熔炼方法制备出了层片组织TiAl合金铸棒,通过组织观察、室温拉伸和蠕变性能测试研究了C含量对TiAl合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.05%~0.2%C后,合金仍可获得择优取向层片组织。随C含量增加α2层片体积分数略有增加,层片间距呈细化趋势。当C含量超过0.1%时,在α2和γ层片内和层片界面上有细小的Ti2AlC型碳化物析出,碳化物析出相的尺寸和数量随C含量增加有所增加。添加0.05%~0.2%C后提高了合金室温的抗拉强度和屈服强度,且随C含量增加提升幅度逐渐增大,当C含量为0.2%时,分别将抗拉强度和屈服强度提升了101和123 MPa。添加C元素后显著改善了合金的蠕变性能,当C含量为0.1%时蠕变性能最佳,与不含C的合金相比,其塑性蠕变应变降低了一半、相同应变时的蠕变速率降低了1个数量级以上。添加0.1%C提升合金蠕变抗力的机制主要是通过抑制合金在蠕变初期的位错萌生和增殖过程;在γ层片中形成割阶和位错碎片阻碍位错继续运动,使得合金在蠕变第一阶段的应变硬化程度迅速增加;此外,析出的Ti2AlC型碳化物进一步强化层片界面和基体,与层片间距细化共同提高了穿层片滑移位错的运动阻力。     

铸造TiAl合金定向层片组织的室温拉伸性能和断裂行为

评价了常规铸造Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr(at%)合金定向层片组织的室温拉伸性能和断裂韧性,并结合断口形貌分析其断裂行为。结果表明:该定向层片组织在承受平行于层片界面载荷作用时,表现出优异的室温抗拉强度和塑性组合,且其室温拉伸塑性可达到3.8%,明显优于其他铸造TiAl合金。其较高的室温拉伸塑性归因于定向层片组织的一致性和穿层断裂区发生较大程度的塑性变形。定向层片组织室温拉伸的主要断裂模式是穿层断裂,断裂起源于层片界面端部垂直于试样表面的TypeⅡ层片区域,而不是层片界面平行于试样表面的TypeⅠ层片区域。其主要原因是TypeⅡ层片具有比TypeⅠ层片低的裂纹萌生和扩展抗力。     

两种变形Zn-Cu-Ti锌合金的组织与性能

采用熔铸、挤压的方法制备了Zn-1.0Cu-0.2Ti(简称ZCT)和Zn-1.0Cu-0.2Ti-0.05Mg(简称ZCTMg)两种变形锌合金,分析了两种合金的相组成,观察了合金的微观组织,测试了合金的拉伸性能和蠕变性能,研究了合金的微观组织和性能之间的关系.结果表明,ZCT和ZCTMg两种合金均主要由η相、ε相和TiZn15相组成;ZCTMg合金的铸态组织较ZCT有一定细化,挤压态合金的抗拉强度由ZCT的212.35 MPa提高到ZCTMg的248.90 MPa; ZCTMg合金的抗蠕变性能较ZCT合金有明显提高,合金稳态蠕变速率由ZCT的2.17×10-5 s-1降低到ZCTMg的3.68×10-7 s-1,晶界上的微纳米级TiZn15相粒子和较大的晶粒是提高合金蠕变性能的主要原因.     

热处理工艺对Ti46Al8.5Nb0.2W合金层片组织结构参数的影响

研究了热处理工艺对Ti46Al8 5Nb0 .2W合金层片组织结构参数的影响。层片团尺寸与在α单相区保温时间的关系符合贝克方程。随着冷却速度的增大 ,层片间距减小 ,与冷却速度v- 1/ 2 成正比。冷却速度超过 60 0℃ /min时 ,将出现羽毛状组织。实验发现 ,层片间距随层片团尺寸增大而减小 ,当层片团超过 2 0 0 μm时 ,层片间距与其尺寸基本无关。     

硬型铸造Ti-Al合金的组织与拉伸性能

试验研究了石墨和铸钢两种硬型铸造Ti-Al合金板片状试样的缺陷、层片间距和室温拉伸性能,并与用陶瓷型壳铸造的Ti-Al合金进行对比.结果表明,采用硬型铸造Ti-Al合金在比较高的冷却速度下凝固的板片状试样无宏观和微观裂纹;与陶瓷型壳铸造的组织相比,硬型铸造Ti-Al合金的板片状试样铸态组织平均层片间距大幅度减小,其中石墨型铸造的减小了近一半;由于硬型铸造Ti-Al合金的板片状试样的层片间距的减小使得其室温拉伸强度有较大幅度的提高,其中石墨型铸造板片试样的层片问距减小了0.35 μm,屈服强度提高了40 MPa.     

TiAl合金/40Cr钢摩擦焊接头的组织与力学性能(英文)

讨论了焊后热处理对Ti Al合金与40Cr热轧钢摩擦焊接头显微组织及力学性能的影响。焊态下,钢侧界面层附近发生马氏体转变,界面层中碳原子富集生成Ti C,降低了接头的力学性能;Ti Al合金侧形成了羽毛状及魏氏体组织。经580°C和630°C保温2 h焊后热处理,界面层附近形成回火索氏体组织,碳弥散分布,接头的抗拉强度由焊态时的86 MPa分别提高至395 MPa和330 MPa。焊态下,接头沿界面层断裂;热处理后,接头呈准解理断裂,断裂位置位于Ti Al合金侧,距界面层约1 mm。     

热处理对铸态Ti48Al2Cr2Nb1B合金组织和性能的影响

经真空自耗凝壳炉浇注得到Ti48Al2Cr2Nb1B合金试棒,通过显微组织观察和力学性能测试,研究了淬火及时效工艺对Ti48Al2Cr2Nb1B合金组织和性能的影响。结果表明,通过淬火+时效处理可以提高铸态Ti48Al2Cr2Nb1B合金的抗拉强度,但对其塑性的影响作用有限。经1 380℃×30 min/QC+1 240℃×6 h/AC处理后,Ti48Al2Cr2Nb1B合金可以获得均匀细小的双态组织,室温抗拉强度最高。     

Ti5321钛合金BASCA处理不同冷却速度下的片层形态和性能研究

为了研究冷却速度对新型高强韧钛合金Ti5321显微组织和力学性能的影响,本文研究了Ti5321合金在不同BASCA处理后的组织和力学性能。结果表明,Ti5321合金β区固溶后缓慢冷却过程中冷却速率对α片层尺寸有决定性影响。片层尺寸随着冷却速率的减小而增大,片层在长度方向的生长速率远快于厚度方向的生长速率。同时,随着冷却速度的降低,合金的强度降低。但损伤容限特性显示出强度的反向趋势。本试验中当冷却速度为0.5℃/min时,合金抗拉强度超过1200MPa、同时具有良好的断裂韧性(KIC≥65MPa.m1/2)。     

Y和Ce对Mg-6Al合金挤压铸造组织和性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜和万能拉伸测试仪,对添加稀土Y和Ce的挤压铸造Mg-6Al合金的显微组织和力学性能进行了分析.结果表明,采用挤压铸造工艺,在复合添加稀土Y和Ce后,晶粒组织明显细化,显微组织由网状变为断网状,室温力学性能得到大幅度提高.添加0.5?和0.5%Y时,挤压铸造Mg-6Al合金的抗拉强度从126 MPa提高到了200 MPa,伸长率从1.0%提高到了8.5%.     

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。     

组织结构对片层TiAl合金氧化行为影响

以Ti-48Al-2Cr-2Nb(at%)合金为研究对象,通过热处理获得近片层和全片层两种显微组织,并在800℃空气条件下,进行了100 h的抗氧化性实验。利用OM、SEM、TEM、XRD和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行了分析。恒温氧化动力学结果表明:在800℃空气条件下,对于近片层和全片层两种Ti Al合金组织,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律,且近片层组织合金的抗氧化性能优于全片层组织。基于氧化动力学曲线、组织结构、氧化膜结构、氧化表面形貌分析,表明Ti Al合金的片层组织结构对其氧化行为具有不可忽视的影响。     

Al-20Cu合金的固液混合铸造

采用固液混合铸造工艺制备了Al-20Cu合金，并利用光学显微镜和扫描电镜等手段对合金的组织和性能进行了研究。结果表明，合金中的α—Al晶粒明显细化，α—Al晶粒尺寸控制在100μm以内，粗大的枝晶消除，晶粒呈球状形貌；合金的CuAl2—Al（Cu）共晶组织片间距减小；合金的力学性能显著提高。与普通铸造相比，抗拉强度由112MPa提高到205MPa，伸长率由0．5％提高到3．5％。     

Al含量及热处理对挤压铸造Mg-Al-Zn合金组织和性能的影响

研究了Al含量及固溶时效(T6)处理对挤压铸造Mg-Al-Zn合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,晶界上的β-Mg17Al12相的体积分数随Al含量的增加而增加,其形态由孤岛状分布向不连续网状分布变化.当Al含量为8％时,合金具有最好的综合力学性能,经400℃×12h固溶+200℃×8h时效处理后,其抗拉强度和断裂伸长率达到了262.49 MPa和8.46％,相对挤压铸造态分别提高了16.07％和11.02％.     

挤压铸造Al-Si-Cu合金固溶热处理的组织与性能

研究了在不同挤压力下凝固的Al-5.5Si-4Cu合金固溶热处理后的显微组织和力学性能。在挤压力下凝固时,该合金显微组织存在明显变化,其抗拉强度和伸长率均有明显提高。研究发现,在比压为0.1~50.0MPa时,随着压力的增加,初生α相晶粒尺寸显著减小,共晶Si相由长针状变成粒状或圆棒状;同时,枝晶间距和Al2Cu相数量减小,枝晶间孔洞数量减少,力学性能提高。而在比压为50.0~100.0MPa时,压力的增加对合金显微组织和力学性能影响不大。研究表明,50.0MPa压力为该合金的合适比压,该条件下合金固溶热处理后的抗拉强度和伸长率分别达到323.6MPa和8.51%。     

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。     

不同挤压力下凝固的Al-Si-Cu-T4的组织与性能

研究在不同挤压力下凝同的Al-Si-Cu-T4的显微组织和力学性能.结果表明:在挤压力下凝固时,该合金显微组织发生明显变化,其抗拉强度和伸长率均有明显提高.当挤压力为0.1～50 MPa时,随着挤压力的增加,初生a(Al)晶粒尺寸和共晶Si粒子长宽比均显著减小,Si相形貌由长针状变成粒状或圆棒状.同时,枝晶间距减小,Al2Cu相量和枝晶间孔洞数量减少,力学性能提高;而当挤压力为50～100 MPa时,挤压力的增加对合金显微组织和力学性能影响不大.因此,50 MPa为该合金的合适挤压力,在该条件下凝固的合金经T4热处理后,其抗拉强度和伸长率分别为323.6 MPa和8.51%.此外,分析讨论了不同挤压力下凝固的合金断口裂纹的形成.     

添加晶粒细化剂硅对Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响(英文)

采用真空感应凝壳熔炼工艺在石墨模中制备Ti-6Al-4V和Ti6Al4V0.5Si两种钛合金。将硅作为一种晶粒细化剂加入到Ti-6Al-4V合金中,考察添加硅对铸态和模锻态Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响。铸态合金先在900°C下进行热模锻处理,然后分别进行两种不同的热处理。一种是将模锻样品在1050°C下保温30min,然后水淬以获得细小的层片状组织;另一种是将模锻件在1050°C下保温30min,然后再在800°C下保温30min,以获得粗大的层片状组织。Ti6-Al-4V合金中添加0.5%Si后,铸态合金的晶粒尺寸从627μm减小到337μm,其极限抗拉强度增加约25MPa。具有细小、层片状组织的Ti-6Al-4V0.5Si合金的最大极限抗拉强度为1380MPa,在Hank溶液和NaCl溶液中的腐蚀速度分别为1.35×106和5.78×104mm/a。Ti-6Al-4V合金中添加0.5%Si后,在低滑动速度下的磨损率降低50%,在高滑动速度下的磨损率降低约73%。     

抽拉速率对Ti-47Al-3Nb-0.3Si定向凝固组织的影响

采用电阻加热定向凝固炉对Ti-47Al-3Nb-0.3Si合金在抽拉速率为5、15、50、100 μm/s下进行定向凝固试验,并观察和分析不同抽拉速率下的固液界面形貌、过渡区和定向生长区凝固组织.结果表明,抽拉速率为5 μm/s时,固/液界面以胞状界面向前推进,抽拉速率在15～100 μm/s时,固/液界面以树枝状向前推进,且随着抽拉速率的增大,一次枝晶间距减小.当抽拉速率为5～50 μm/s时,片层组织与生长方向夹角为45°,当抽拉速率增加到100μm/s时,片层组织与生长方向基本垂直.利用扫描电镜背散射观察定向生长区形貌发现,抽拉速率等于或大于15 μm/s时,在柱状晶内部或晶界处形成胞状Al偏析,且出现共晶γ相及Ti5(Si,Al)3相.