不同钛碳摩尔比和铝含量对Ti－Al－C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

以Ti，Al，C和TiC粉末为原料，研究了钛碳摩尔比和Al含量对Ti—Al—C体系燃烧合成产物相组成的影响。实验表明，不同的钛碳摩尔比和Al含量变化，对Ti-Al—C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体有很大影响。当Ti／C=1或1．5时，燃烧产物主晶相是TiC，与原料中Al含量变化关系不大；Ti／C=2和Ti／C=3时，主晶相分别是Ti3AlC2和Ti2AlC，它们的衍射峰强度均分别随原料中Al含量增加而增强，当Al含量增加到一定量后，Ti3AlC2和Ti2AlC的衍射峰强度均又减弱；TiC是Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2相的中间产物。     

Ti-Al-C体系中添加TiAl3对燃烧合成 Ti3AlC2粉体的影响

以单质粉末Ti，Al和碳黑为原料，按Ti3AlC2化学计量比配料，燃烧产物主要物相是TiC1，只能得到少量Ti3AlC2相，但在保持原料配比不变的情况下，在反应物原料中添加金属间化合物TiAl3(质量分数为0-23．5％)，燃烧产物中Ti3AlC2的含量随添加TiAl3量的增加而显著增多，成为燃烧产物的主要物相。从热力学和动力学的角度探讨了TiAl3对燃烧合成Ti3AlC2的影响机理。     

机械合金化制备Ti3AlC2陶瓷材料的研究

采用Ti,Al和C元素粉末为反应物原料,通过机械合金化法成功地制备出高含量三元碳化合物Ti3AlC2陶瓷粉体.按Ti3AlC2化学计量比为起始反应原料配比(Ti∶Al∶C=3∶1∶2)的元素混合粉末,经3 h的机械合金化后,Ti、Al和C单质混合粉末发生化学反应,生成以Ti3AlC2为主晶相,并含有少量TiC的混合粉体和小块体;粉体中Ti3AlC2的含量达到83%(质量分数,下同).产物合成的原因是在Ti-Al-C体系中发生了一种机械诱发自蔓延反应.     

添加TiAl对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

采用Ti，Al和C粉末为反应物原料，研究了添加金属间化合物TiAl对燃烧合成Ti3AlC2的影响。从动力学和热力学的角度探讨了TiAl对燃烧合成Ti3AlC2的影响机理。实验结果表明，仅以单质粉末Ti，Al和碳黑为原料，按Ti3AlC2化学计量比配料，燃烧产物的主要物相是TiC，只能得到少量Ti3AlC2相，但在保持原料配比不变的情况下，在反应物原料中添加金属间化合物TiAl(20％-35％)(质量百分数)后，燃烧合成产物中Ti，AlC2的含量显著增加，成为燃烧产物的主要物相，而TiC的含量则显著减少。燃烧产物中Ti3AlC2的含量随添加TiAl量的增加而显著增多。     

添加TiC对燃烧合成Ti2AlC粉体的影响

实验表明，以Ti,Al和碳黑单质粉末为反应物原料，按Ti2AlC化学计量比为原料摩尔配比，得到的燃烧产物主晶相为Ti3AlC2，而Ti2AlC的含量很少。当保持总原料各组分配比不变，加入TiC时，燃烧产物中的Ti2AlC相却变为主晶相，而Ti3AlC2和TiC相的含量急剧减少。燃烧产物Ti2AlC相的含量随添加的TiC质量分数（0－25％）的增加而增加。从动力学和热力学的角度探讨了TiC对燃烧合成Ti2AlC的影响机理。     

TiAl3对燃烧合成Ti3AlC的影响

以单质粉末Ti，Al和碳黑为原料，研究了添加金属间化合物TiAl3对燃烧合成Ti3AlC的影响。实验结果表明，仅以单质粉末Ti，Al和碳黑为原料，按Ti3AlC化学计量比配料，燃烧产物主要物相是Ti2AlC和TiC，无Ti3AlC。但在保持原料配比不变的情况下，在反应物原料中添加金属间化合物TiAl3（0～23．5％，质量分数）后，可得到Ti3AlC相物质，其含量随TiAl3的增加而显著增多，成为燃烧产物的主要物相之一。从动力学和热力学角度探讨了TiAl3对燃烧合成Ti3AlC的影响机理。     

碳含量对Ti-Al-C系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

实验表明在Ti—Al—C体系中，C含量对燃烧合成Ti3A1C2影响很大：C含量(原子分数)较低时(22．64％-28．07％)，燃烧产物主要物相为Ti2A1C；C含量较高时(29．31％-32．79％)，燃烧产物主要物相为Ti3A1C2．Ti3A1C2的燃烧合成反应温度高于Ti2A1C的燃烧温度，Ti3A1C2的生成量随燃烧反应温度升高近似呈对称分布．从反应物原料摩尔配比和热力学原理角度，探讨了不同C含量对燃烧产物组成的影响机理．     

Ti3AlC2与Al在873～973K的高温反应

以三元层状陶瓷材料Ti3AlC2与Al粉为原料进行无压真空烧结。通过改变烧结温度、保温时间及原料配比,研究了反应的过程及生成相。采用XRD、SEM分析了反应产物和界面。研究表明:Ti3AlC2与Al在923 K条件下保温120 min后有明显的新相生成,产物为Al3Ti、Al4C3;延长保温时间及升高温度有利于反应的发生,反应可用以下方程进行描述:Ti3AlC2+Al→Al3Ti+Al4C3;反应中Al元素向Ti3AlC2中扩散,在Ti3AlC2与Al之间形成了明显扩散层。     

Ti2AlC陶瓷的电化学腐蚀性能研究

将原料粉体按TiC：Ti：Al：C=0．5：1．5：1：0．5的配比充分混合，在石墨模具中加压到30MPa，升温至1400℃保温2h后自然冷却到室温，得到高纯致密的Ti2AlC烧结体。用电化学方法测定了高纯Ti2AlC在不同腐蚀介质中的极化曲线。结果表明，Ti2AlC在HCl中的腐蚀电流密度最大，腐蚀严重；而在NaOH中自腐蚀电压最负，腐蚀趋势最大；除了在HCl中表现为活性溶解外，在其它的腐蚀介质中均出现钝化现象。     

Si掺杂放电等离子合成Ti2AIC／Ti3AIC2材料及理论分析

以Ti粉、Al粉、活性炭和Si粉为原料，采用放电等离子工艺分别以摩尔比为2．0Ti/1.1Al／1．0C、2．OTi/l．0Al／0．1Si/1.0C、2．0Til1.0Al／0．2Si／1．0C、2．0Ti／0、9Al／0．2Si／1．0（2和2．0Ti／1．0Al／0．3Si／1．0C，在1200℃合成了Ti2AlC／Ti3AlC2块体材料。通过合成试样的X射线衍射谱，确定了放电等离子合成试样的物相组成，并用扫描电镜结合能谱仪观察了合成试样的显微结构和微区成分。结果表明：以2．0Ti／1．1Al／1．0C为原料放电等离子合成了层状结构明显的Ti2AlC材料；掺Si后所有试样都由Ti2AlC、Ti3AlC2和Ti3SiC23种物相组成；当掺Si量逐渐增大，即Al与Si的量比减小时，试样中Ti3AlC2和Ti3SiC2的含量增加，而Ti2AlC的含量降低，同时颗粒得到细化。应用量子化学计算结果解释了掺Si后不利于Ti2AlC的生成，而有利于Ti3AlC2的生成机理，说明了掺Si后固溶体的产生过程。     

西北有色院创新研制的船用钛合金

钛及钛合金以其优异的综合性能已成为一种理想的船用金属材料。主要介绍了西北有色金属研究院设计研制的具有我国自主知识产权的Ti75，Ti-B19，Ti31和Ti91 4种不同强度级别的性能优异的船用钛合金。其中Ti75和Ti31已工业化生产，并得到成功应用，Ti-B19和Ti91也具有良好的应用前景。在此基础上，初步建立了我国船用钛合金的体系。     

Ti—Ti2AlNb功能梯度材料的激光立体成形研究

采用激光立体成形技术制备了从Ti到Ti2AlNb成分连续渐变,外形规则、高度为17 mm的梯度材料.分析了梯度材料的组织及相结构演变规律和硬度变化规律.随着Al和Nb成分的提高,Ti-Ti2AlNb功能梯度材料的相呈现α'→α β→α α'→α'→α β→α β/B2 α2→β/B2 α2→β/B2→B2 α2 O→B2的演变过程,实现了由α型钛合金经过α β型及β型钛合金向Ti2AlNb基合金的转变.硬度值HV从底部纯Ti的170连续渐变到顶端Ti2AlNb的470.基于钛合金富Ti区非平衡相图,并结合Al和Nb元索在钛合金中对α,β和α2稳定性的影响分析,对梯度材料在激光立体成形过程中的相演化过程进行了解释.     

高温钛合金Ti55/Ti60真空电子束焊接

对 Ti55 与 Ti60 合金薄板进行了电子束焊接,研究了电子束焊接工艺参数对接头组织及力学性能的影响.结果表明,焊缝区形成大量针片状的α' 马氏体,焊缝中心为粗大的柱状晶.焊接工艺参数对焊缝组织和接头抗拉强度有一定影响,接头室温抗拉强度高于母材,600℃时接头抗拉强度与 Ti60 母材相当,抗弯强度达到母材的 80% 左右,冲击韧度能够达到母材的 90% 以上,断裂发生在热影响区处,为韧性断裂.

Abstract：

Ti55 and Ti60 titanium alloy sheets were welded by electron beam, and the influences of parameters on microstmcture and mechanical properties of welding joints were studied. The results show that weld zone is characterized by acicular α' martensite plate,and weld center is formed by coarse columnar crystals. Welding parameters can affect microstructure and tensile strength to a certain extent. At room temperature, the tensile strength of joint is higher than that of base metal. At a higher temperature of 600 ℃, tensile strength of joint is about equal to that of Ti60, and bending strength can be up to 80% of that of base metal, even impact toughness also can be larger than 90% of base metal. Failure occurs in heat-affected zone, and the fracture mode shows toughness characteristic.     

激光立体成形Ti60-Ti2AlNb梯度材料的组织与相演变

采用激光立体成形技术制备了沿沉积方向成分渐变的立墙式Ti60-Ti2AlNb梯度材料,研究了沉积态Ti60-Ti2AlNb梯度材料的相与显微组织的演变规律.随Al和Nb含量的增加,梯度材料中呈现α+β→α+α'→α'→α+β→α+β/B2+α2→β/B2+α2→β/B2+α2+O→B2+O→B2的相演变趋势,α相在Ti60到Ti60-60%Ti2AlNb(质量分数)的成分范围内一直存在.梯度材料的硬度同样随着Al和Nb含量的增加而增加,并随着B2+O相的形成达到极大值,不过随着在Ti2AlNb端部全B2相的获得,硬度急剧降低.基于钛合金富Ti区非平衡相图,结合Al和Nb元素对α,α2,β/B2和O相稳定性的影响分析,及考虑激光立体成形所具有的反复回火/退火和热积累效应,对梯度材料在激光立体成形过程中呈现的相演化规律进行了解释.     

预变形TA2剪切带中微观组织的演变

采用HOPKINSON压杆装置和帽形试样对工业纯钛TA2进行高速冲击，利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、和高分辨透射电镜（HREM）研究剪切带内部微观组织的演化过程。结果表明：剪切带内没发生相变，剪切带组织由细小的等轴晶组成，剪切带内的动态再结晶过程是通过晶粒机械碎化及晶界迁移、亚晶粗化的混合机制和渐进式亚晶位向差的再结晶机制共同作用完成。     

钛含量对6063合金的时效特性及强化相的影响

研究了Ti含量对6063合金时效特性及强化相的影响。结果表明，随着钛含量增多，时效硬化速度降低，达到峰值时效时间变短，峰值硬度降低；随着钛含量增多，强化相体积增大，致密度减小，强度降低。     

低压电弧喷涂Ti涂层组织形态及其制备工艺

采用低压电弧喷涂方法制备了Ti涂层,对其成分和组织进行了分析,并研究了喷涂工艺对涂层中杂质含量及对喷涂粒子形态的影响。结果表明,在Ar气保护条件下,防止涂层氧化和氮化仍然有一定的困难,需要采用低真空度保护才可能制备出致密的涂层。另外,分析了变形+再结晶处理工艺对Ti涂层中喷涂粒子界面的作用,并对涂层的耐腐蚀性能进行了试验。     

碳钢/Ti和碳钢/Ti/海军黄铜在海水中电偶腐蚀的研究

采用动电位极化技术及失重法研究Q235B碳钢/TA2钛和Q235B碳钢/TA2钛/海军黄铜在海水中的电偶腐蚀规律.测定了Q235B碳钢、TA2钛和海军黄铜在海水中的自然腐蚀电位、腐蚀速率和稳态极化曲线,测定了不同面积比时电偶对电偶电流的大小、方向,电偶电位以及电偶对阳极和阴极的失重速率,由电偶对不同面积比的数据得到Q235B碳钢被Ti电偶极化的动态极化曲线.结果表明,阳极的腐蚀速率随阴/阳极面积比的增大而增加;阳极腐蚀速率随阴/阳极面积比的增大有一个极限值,即当阴/阳极面积比大于这个极限值时,阳极腐蚀速率不再增加.这三种金属构成的电偶对,海军黄铜是这个系统的阴极,受到碳钢的保护.     

钛含量对灰铸铁机械加工性能的影响

由于生铁的原因,国内铸件中的微量元素Ti通常略高于进口铸件,而Ti在铸铁中又以化合物形式存在,因而被认为是恶化加工性能的主要原因。通过对不同Ti含量试样的车削加工试验认为,Ti含量在0．05％以下时对机加工性能没有明显的影响,而铸件硬度及硬度的均匀性对刀具磨损的影响较为显著。     

钛丝的钎焊对接

采用高频感应钎焊的方法,研究了Ag及AgCu28钎料对钛丝钎焊性能的影响.当钎焊保温时间大于1.0 s时,BAg与BAgCu28钎缝的抗拉强度分别达到了550 N与160 N.钎缝的金相及X射线衍射分析表明,钎缝中不存在Ti-Ag及Ti-Cu金属间化合物,快速感应钎焊过程可以抑制钎料组元和母材之间的化学反应及母材晶粒的长大,即使采用熔点较高的钎料,也可以获得高性能的钎焊接头.