热等静压参数对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金组织与力学性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备Ti-5Al-2.5Sn ELI预合金粉末,并对预合金粉末进行表征.研究了热等静压参数对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,热等静压温度和压力的升高有助于提升粉末合金的致密度,当粉末合金的致密度大于99.5%时,粉末合金的力学性能可以达到锻造合金的水平.综合考虑粉末合金的致密度、显微组织和力学性能,Ti-5Al-2.5Sn ELI预合金粉末优选的热等静压工艺成型窗口为温度890~940℃,压力120 MPa以上,保温保压3 h.包套对热等静压压力有屏蔽作用,设计不当会降低粉末压坯的致密度.通过优化包套设计、热等静压参数和工艺途径可以有效抑制包套的屏蔽作用,提升粉末合金的致密度.     

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。     

粉末冶金高强韧钛合金的界面反应层研究

采用预合金粉末热等静压(hot isostatic pressing ,HIP)近净成形工艺制备了一种新型高强韧钛合金,研究了钛合金与低碳钢包套的界面反应。结果表明,钛合金与低碳钢包套之间存在波浪状的界面反应层,其厚度为8μm,钛合金中的合金元素Al、Mo和V向低碳钢中发生了一定程度的扩散,而两种材料的基体元素Ti和Fe发生扩散的程度要明显低于前者;通过选择性化学洗可以将包套去除,并将反应层厚度减少2.5μm,但微观上仍存在波浪状反应层;通过后续的喷砂处理可以进一步减小反应层厚度,并且使界面反应层平直。     

热等静压钛合金与低碳钢包套间的界面反应层研究

采用预合金粉末热等静压(hotisostaticpressing,HIP)近净成形工艺制备了一种新型高强韧钛合金,研究了钛合金与低碳钢包套的界面反应。结果表明,钛合金与低碳钢包套之间存在波浪状的界面反应层,其厚度为8μm,钛合金中的合金元素Al、Mo和V向低碳钢中发生了一定程度的扩散,而2种材料的基体元素Ti和Fe发生扩散的程度要明显低于前者;通过选择性化学洗可以将包套去除,并将反应层厚度减小2.5μm,但微观上仍存在波浪状反应层;通过后续的喷砂处理可以进一步减小反应层厚度,并且使界面反应层平直。     

热等静压制备CF/Al复合材料的微观结构及性能

采用热等静压(HIP)工艺制备连续碳纤维(CF)增强Al基复合材料。利用扫描电镜、粒度仪和X射线衍射仪表征2A12铝合金粉末形貌、粒度分布和相组成;利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪观察复合材料的显微组织、断口形貌和界面扩散反应特征,并对其主要力学性能进行测试。结果表明:粉末形貌呈球形,粒度主要分布在150~180μm;复合材料致密,界面连接紧密无孔洞缺陷;与基体铝合金材料相比,复合材料的拉伸强度和断后伸长率分别提高5%和54%,断裂方式为脆性断裂;Al基体裂纹起源于粉末颗粒界面,CF/Al界面断口呈现CF拔出和断裂失效形式;CF/Al界面发生元素扩散,界面反应生成Al4C3金属间化合物。     

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。     

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。     

TC17粉末钛合金HIP/IF复合工艺制备及组织性能演变

采用粉末热等静压(HIP)+等温锻造(IF)的复合工艺制备TC17粉末钛合金,并分析研究工艺过程中合金组织和性能的变化.结果表明:粒度<104 μm的雾化TC17合金粉末经热等静压后,合金成分均匀,显微组织为细针状的魏氏组织,室温抗拉强度为1210 MPa、延伸率仅为4%;经高低温慢速等温锻造后,合金密度得到进一步提高(99.9%),显微组织中的原始β晶粒得到完全破碎,获得了细小的等轴晶粒;固溶时效热处理后,大量等轴α相均匀地弥散分布于β转变基体上,α相尺寸很小,约1～2 μm.最终粉末合金室温抗拉强度为1210 MPa、延伸率高达16%,强度和塑性达到了良好的匹配,并且远远超过技术条件要求.     

TiAl预合金粉末的表征和后续致密化显微组织特点

采用感应熔炼气体雾化法制备了TiAl预合金粉末.粉末粒度主要分布在100-250 μm,呈正态分布,粉末平均粒度为120.7 μm.TiAl预合金粉末的相组成与粒度分布有关,γ相所占比例越高,预合金粉末粒度越大.小粒度的预合金粉末主要由α2相组成;预合金粉末在温度高于500℃时效处理,发生α2→γ转变.TiAl预合金粉...