全片层TiAl基合金的屈服强度与显微组织关系

通过特定的热处理工艺,分离出全片层组织的晶粒尺度和片层厚度两个主要的显微组织参数,研究了晶粒尺度和片层间距对全片层组织合金的强化效果,研究结果表明：合金的屈服强度随着晶粒尺度和片层厚度的减小而增加,符合Hall-Petch强化关系,同时用屈服强度模型解释了晶粒尺度和片层厚度的强化效果。     

TC21合金片层组织特征对其断裂韧性的影响

研究TC21合金经β相区固溶并慢速冷却后的片层组织特征(晶界α层厚度、α片层宽度、α集束尺寸)及断裂韧度随冷却速率的变化规律,探讨片层组织特征与断裂韧度的关系。结果表明:随着冷却速率的增大,TC21合金α片层集束、α片层厚度及晶界α层宽度均减小。在本文实验测试尺度范围内,α片层宽度、α片层集束尺寸及晶界α层厚度的增大均可提高合金的断裂韧性。     

全片层γ-TiAl合金显微组织对断裂行为的影响

通过SEM原位拉伸研究了全片层Ti-46．5Al-2．0Cr-1．5Nb-1.0V合金的显微组织与断裂行为的关系。通过热处理手段获得可区分晶粒尺度和片层厚度的全片层组织。研究表明，随着晶粒尺度的增大，裂纹扩展路径由平直变得曲折，断裂方式由沿片层界面和沿晶断裂变为穿片层断裂。随着片层厚度的减小，韧带的刚性增强，塑性变形减小，增韧效果得到改善。在全片层组织中，微裂纹在α2/γ片层界面形核。     

TiAl合金细小全层片组织断裂机理

对多重热处理得来的铸造Ｔｉ－４６．５Ａｌ－２．５Ｖ－１．０Ｃｒ－０．２Ｎｉ（原子分数，％）合金细小全层片（ＦＦＬ）组织断裂韧性试样侧面和断口形貌及裂纹区位错、孪晶结构进行了观察分析．发现ＦＦＬ组织具有和ＦＬ组织相同的断裂特征，即多重断裂和裂尖区充分形变．但层片团尺寸的大幅度减小使得单个剪切带对应变能的消耗减小较多，且使裂纹扩展中总的变形体积减小，从而减弱了剪切带的韧化作用，使ＦＦＬ组织具有相对ＦＬ组织较低的断裂韧性．     

铸造TiAl合金FFL组织形成动力学及机理

对铸造Ｔｉ－４６．５Ａｌ－２．５Ｖ－１．０Ｃｒ（ａｔ％）合金，试验研究了层片组织在等轴ＮＧ组织中形成的动力学规律，得出容易控制细小全层片（ＦＦＬ）组织形成动力学的热处理温度是略高于Ｔα的１３７０℃。发现在１３７０℃ＦＦＬ组织形成机理包括，在α相区温度原ＮＧ组织中的γ晶粒分解为γ／α。层片结构，冷却中形成不同取向的γ／α２层片团；和原α２晶粒升温时无序化为α相并长大，冷却中α相分解为α／γ层片结构，并转变为α２／γ层片团。     

片层厚度对双相TiAl合金力学性能影响的纳米压痕分子动力学研究

为研究纳米压痕过程中片层厚度和γ/α2相界对双相TiAl合金变形行为及力学性能的影响,本文针对5种不同厚度的双相TiAl合金模型,采用分子动力学的方法模拟计算了金刚石压头以垂直于γ/α2相界方向分别压入γ和α2相的纳米压痕过程。结果表明：材料的硬度随片层厚度的减小而增大,当片层厚度减小至7nm时,材料的硬度达到最大值,进一步减小片层厚度时,材料的硬度反而减小。材料的弹性模量也会随片层厚度的变化而改变,与硬度呈现正比关系。此外,在纳米压痕过程中,压头压入γ相时,变形行为以{111}面的层错为主,γ/α2相界会阻碍位错的运动;压头压入α2相时,变形行为以(0001)基面的堆垛层错为主,基面上Shockley不全位错的运动会导致材料表面产生相变,且棱柱面滑移被激活。     

Ti-33Al-3Cr-0.5Mo 合金全层片组织晶粒尺寸对其高温抗氧化性能的影响

对全层片组织３种尺寸的试样进行了９００℃，７２ｈ的高温循环氧化增重试验，研究了晶粒尺寸对Ｔｉ－３３Ａｌ－Ｃｒ－０．５Ｍｏ合金高温抗氧化性能的影响。结果表明：晶粒尺寸居中的试样具有良好的高温抗氧化性能。另外，用ＳＥＭ和ＥＤＡＸ分析了氧化层结构并探讨了氧化机理。     

TiA1基合金双态组织的控制

研究了TiA1合金双态组织的显微组织参数对力学性能的影响，通过对Ti—46．5Al—2Cr—1．5Nb—1V金属间化合物进行特定的热处理；分别获得了具有相同晶粒大小、不同片层晶粒体积分数，以及相同片层晶粒体积分数、不同晶粒大小显微组织的两个系列的双态复相TiA1合金。研究结果表明：对于双态复相组织，晶粒尺寸由预备热处理过程中的退火时间来控制；而片层晶粒体积分数则通过后续热处理温度来控制，不同片层晶粒含量双态组织的晶粒尺度可以通过后续热处理时间来控制。     

Zn-Cu包晶系中的片层状类共晶组织

采用Ｂｒｉｄｇｍａｎ定向凝固法研究了不同生长速度下Ｚｎ－３．３７％Ｃｕ（质量分数）包晶合金的凝固过程及其组织形态．当生长速度高于１．０ｍｍ／ｓ时,出现片层状类共晶生长,且片层间距和生长速度的关系很好地符合λｖ１／２＝（２１６±４２）μｍ３／２·ｓ－１／２关系,该数值与多数共晶系相比偏高．这类共晶组织在包晶合金中的发现有助于对包晶合金凝固过程的进一步研究．     

TiAl基合金双态组织的控制

研究了TiAl合金双态组织的显微组织参数对力学性能的影响 ,通过对Ti 46 5Al 2Cr 1 5Nb 1V金属间化合物进行特定的热处理 ;分别获得了具有相同晶粒大小、不同片层晶粒体积分数 ,以及相同片层晶粒体积分数、不同晶粒大小显微组织的两个系列的双态复相TiAl合金。研究结果表明 :对于双态复相组织 ,晶粒尺寸由预备热处理过程中的退火时间来控制 ;而片层晶粒体积分数则通过后续热处理温度来控制 ,不同片层晶粒含量双态组织的晶粒尺度可以通过后续热处理时间来控制     

TiAl合金片层组织的形成与细化工艺及其机理研究

利用金相显微镜、扫描和透射电镜等仪器表征了TiAl合金的片层组织及结构特征,研究了Ti-48Al at%合金片层组织的形成机制和片层组织细化工艺及其机理。结果表明,Ti-48Al合金单级热处理能够得到全片层组织,平均晶粒尺寸约150μm,片层间距约1.30μm。其形成过程是:γ相在α相晶内(0001)面上通过全位错分解成核,通过不全位错滑移、层错区扩展而长大。循环热处理和双温热处理均能将片层晶粒尺寸细化到30μm,片层间距0.90μm,前者的细化机理为相变重结晶细化了α相晶粒,后者细化片层组织的关键在于低温段(α2+γ)两相区热处理形成细小的双态组织。     

铸造γ7-TiAl合金组织的尺寸效应

研究了铸造γ-TiAl合金组织的尺寸效应。结果表明,柱状晶宽度与铸造γ-TiAl合金板状试样厚度成线性关系,在3、4、5mm厚试样中的柱状晶宽度平均值分别为320、436、543μm;层片间距随铸造γ-TiAl合金板状试样厚度的增加而增加,层片组织的层片间距平均值分别为1353、1494、1540nm。同时,铸造γ-TiAl合金的显微硬度随板状试样厚度的增加而减小。试样尺寸的变化改变了凝固过程中的温度梯度,从而影响了试样的组织和显微硬度。     

多相场法研究层片厚度对三维共晶层片生长的影响

利用KKSO多相场模型,研究CBr4-C2Cl6过共晶合金,当层片间距为4.1μm时,层片厚度对三维共晶层片生长过程的影响。研究表明层片厚度对三维共晶层片生长影响显著,厚度效应有可能导致层片取向的垂直偏转和倾斜偏转。层片厚度比较小时,共晶层片以类似于二维的1λ振荡形式生长;当层片厚度大于6.4μm以后,层片开始偏转,并最终在横截面上垂直于初始层片方向;层片厚度在8.6～14.2μm之间取值时,在横截面内层片发生倾斜;之后,出现Z字形分叉,进一步增加层片厚度值至18.2μm时,共晶层片又发生垂直偏转。     

Zu—Cu包晶系中的片层状类共晶组织

采用Ｂｒｉｄｇｍａｎ定向凝固法研究了不同生长速度下Ｚｎ－３．３７％Ｃｕ（质量分数）包晶合金的凝固过程及其组织形态。当生长速度高于１．０ｍｍ／ｓ时,出现片层状类共晶生长,且片层间距和生长速度的关系很好地符合λｖ＾１／２＝（２１６±４２）μｍ＾３／２·ｓ＾－１／２关系,该数值与多数共晶系相比偏高。这类共晶组织在包晶合金中的发现有助于对包晶合金凝固过程的进一步研究。     

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)。     

铸造TiAl合金FFL组织形成动力学及机理

对铸造Ｔｉ－４６．５Ａｌ－２．５Ｖ－１．０Ｃｒ合金，试验研究是层片组织在等轴ＮＧ组织 形成的动力学规律，得出容易控制细小全层片组织形成动力学的热处理温度是略高于Ｔα的１３７０℃。发现在１３７０℃ＦＥＬ组织形成机理包括，在α相区温度原ＮＧ组织中的α晶粒分解为γ／α层片结构，冷却中形成不同取向的γ／α２怪片团。     

TB6钛合金β热处理晶粒生长及片层转变行为

研究了TB6钛合金β热处理过程中的β晶粒生长及片层结构形成。结果表明,TB6钛合金经β固溶后随不同冷速形成全β组织和(α+β)片状组织。淬火形成的全β组织β晶界平直,晶粒呈等轴状。缓冷下形成的片状组织中原始β晶粒内包含多个α集束,集束间取向各异,集束内α片彼此平行。β晶粒尺寸随保温时间和加热温度增加而增加。β晶粒尺寸与保温时间满足幂函数关系。随冷却速度降低,片层厚度基本呈线性增加,而集束尺寸先快速增加,后增加缓慢。     

ARB工艺对TA15板材片层球化的影响规律研究

作为剧烈塑性变形方法的一种,累积叠轧工艺(Accumulative Roll Bonding, ARB)是一种可将晶粒细化至亚μm级技术并大幅度提高板材综合性能的方法。通过研究初始α片层组织、道次变形量分配及换向轧制对片层组织球化程度的影响,可获得ARB工艺对TA15板材片层球化的影响规律。研究结果表明：当初始片层厚度较小及晶界/晶内片层α厚度差异较小时,片层球化更加彻底。道次变形量过大会引起板材温升显著,进而造成晶界及基体片层球化不均匀,而道次变形量过小将导致片层球化不完全,最终影响基体等轴化效果。随着ARB成形过程换向道次的增加,板材各向的均匀程度提升,板材的晶粒尺寸及极差进一步减小,室温拉伸性能显著提高。     

Al—Li—Cu—Zr合金时效过程中形成的层错调制结构

用透射电子显微镜研究了Ａｌ－２．６％Ｌｉ－３．５％Ｃｕ－０．２％Ｚｒ－０．５％Ｃｅ合金时效过程中形成的层信调制结构。结果表明随时效时间延长,层错调制结构密度增大;层错调制结构的屿Ｔ１相的形成的密切相关,而与δ相没有关系。     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金β晶粒生长及片层组织转变

利用可控冷却速度热处理装置研究了Ti-6. 5Al-3. 5Mo-1. 5Zr-0. 3Si合金β热处理过程中的β晶粒生长及片层组织转变规律。结果表明,合金在β单相区固溶时,随着温度升高和保温时间延长,β晶粒尺寸增大,且加热温度高于1140℃时,β晶粒快速生长。计算了β相区晶粒生长激活能为129. 6 k J·mol-1,并建立了β晶粒生长模型。随冷却速度变化,合金出现全马氏体组织和(α+β)片状组织。原始β晶界在全马氏体组织和(α+β)片状组织中均清晰可见,原始β晶粒呈等轴状特征。(α+β)片以取向各异"集束"形式存在于原始β晶粒内,(α+β)集束内的α片几乎相互平行。(α+β)片层组织特征参数(原始β晶粒尺寸、α片厚度及(α+β)集束尺寸)均随冷却速度降低而增加。α片层可在β晶界和晶内形核,以集束形式生长,但不能穿过β晶界。原始β晶界能对α片层的生长起到约束作用。