Ti3Al基金属间化合物的研究进展

对Ti3Al基金属间化合物的研究情况及其合金组织、力学性能、影响因素作了概述，并重点介绍了其熔炼技术和铸造特性。最后，展望Ti3Al基金属间化合物在航空航天领域的发展前景。     

合金元素对Ti_3Al基金属间化合物热腐蚀性能的影响

采用表面涂盐法研究了Nb、Mo、V、Si等合金元素对Ti_3Al金属间化合物于900—950t空气中的热腐蚀性能的影响.结果表明,Ti_3Al基金属间化合物均遭受热腐蚀,其腐蚀进程可用电化学机理模型加以描述.Nb可以通过促进富AI氧化物层的形成而显著提高Ti;Al耐热腐蚀性能.在此基础上添加Si则可以使其耐热腐蚀性能得到进一步提高,并且随Si含量的增加,合金的耐蚀性能越好;但如果加入M。、V则会使其耐热腐蚀明显变差.但本实验中Nb、Si等合金元素的添加仍不足以使Ti3Al合金表面形成单一的Al2O3阻挡层     

Ni—Al系、Fe—Al系和Ti3Al金属间化合物研究

简要介绍了金属间化合物的熔炼与铸造工艺。论述了Ni-Al系（包括NiAl和Ni3Al)、Fe-Al系（包括Fe3Al和FeAl)及Ti3Al基金属间化合物高温结构材料的研究现状和发展动态,分析了上述合金存在的问题及解决办法,介绍了它们在不同领域的潜在应用。     

Ni-Al系、Fe-Al系和Ti_3Al金属间化合物研究进展

简要介绍了金属间化合物的熔炼与铸造工艺。论述了Ni Al系 (包括NiAl和Ni3 Al)、Fe Al系 (包括Fe3 Al和FeAl)及Ti3 Al基金属间化合物高温结构材料的研究现状和发展动态 ,分析了上述合金存在的问题及解决办法 ,介绍了它们在不同领域的潜在应用。     

反应合成Ti_3Al/TiC+Al_2O_3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料。通过对粉料的X射线衍射分析、热分析(DSC)和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相。通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态。     

Ni3Al基金属间合金的研究进展

介绍了Ni3Al基金属间合金研究的现状和前景。Ni3Al具有高熔点、低密度和良好的抗氧化性,但是在室温下塑性差和高温时强度低限制了其作为工程材料的应用,通过对Ni3Al基金属间化合物的合金化制备及力学性能的研究,以期改善Ni3Al基金属间合金的室温塑性和高温强度。     

激光原位合成TiN/Ti_3Al基复合涂层

利用Ti与AlN之间的高温化学反应,在TC4钛合金表面激光原位合成了TiN/Ti3Al基金属间化合物复合涂层.借助XRD和SEM分析了涂层的物相组成和显微组织.结果表明,涂层主要由TiN和Ti3Al组成.当Ti与AlN摩尔比为4:2时,涂层中TiN含量随激光功率密度的增大而减小;Ti与AIN摩尔比为4:1时,TiN含量随激光功率密度的增大而增大.TiN增强相点阵常数的精确计算显示,涂层中TiN相出现晶格畸变现象,结合EDS分析表明,TiN固溶的Al含量随功率密度的增加而减小.SEM分析表明,TiN增强体的生长形态随着激光功率密度的增大由棒状逐渐向颗粒状转变.当Ti与AlN的摩尔比为4:1,激光功率密度为15.28 kW·s·cm~(-2)时,涂层表面的宏观形貌较好,微观组织无气孔和裂纹,试样截面显微硬度自基体至涂层表面变化平缓,涂层平均显微硬度达到844 HV_(0.2),约为基体合金的3.4倍.     

Ti_3Al氧化行为的电子理论研究

根据固体与分子经验电子理论分析计算了氧作用下Ti3Al合金各相的价电子结构.结果表明,Ti3Al固溶氧使其键结构呈更严重的各向异性,导致Ti3Al脆性加剧;在氧含量较高时,氧化物TiO2的形成将导致更加恶劣的脆性,而形成最强键nA较大、热稳定性较高的Al2O3将会有好的抗氧化性.进而也提出了一些提高Ti3Al抗氧化性的合金化途径.     

原位自生TiAl3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理研究

采用冷喷涂技术沉积Ti-80Al（wt.%）复合涂层,通过热处理获得了原位自生TiAl3金属间化合物颗粒增强Al基复合材料涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了冷喷涂Ti/Al复合涂层在不同热处理温度下的组织结构演变规律及Ti、Al粒子间原位扩散反应过程,并对TiAl3金属间化合物的形成机理进行了探讨。结果表明,冷喷涂Ti/Al复合涂层组织致密,其相结构与喷涂粉末完全相同,450℃热处理后涂层局部区域发生Ti、Al间的固态扩散反应,并在Ti、Al粒子界面原位形成TiAl3金属间化合物,随着热处理温度升高,TiAl3金属间化合物的含量显著增加,600℃热处理后,Ti/Al复合涂层中的Ti粒子全部转变为TiAl3金属间化合物,获得原位自生TiAl3颗粒增强的Al基复合材料.     

反应合成Ti3Al/TiC＋Al2O3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料.通过对粉料的X射线衍射分析、热分析（DSC）和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相.通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态.     

熔铸法制备原位内生Al3Tip/AZ91D复合材料

采用熔铸法制备了Al3Tip体积分数分别为4%和8%的AZ91D复合材料,研究了其显微组织和物相,测试了其致密度、硬度及磨损性能。结果表明,复合材料组织致密,原位内生的Al3Ti颗粒尺寸细小,呈球形且在基体中分布较均匀,与基体结合紧密;随Al3Ti体积分数的增加复合材料的致密度降低,硬度升高,但其耐磨性反而有所降低。与基体AZ91D合金相比,Al3Tip/AZ91D基复合材料的硬度和耐磨性均得到明显提高。     

Microstructure and microhardness of Ti3Al matrix composites produced by XD^TM synthesis

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ ,ｈｉｇｈｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｒｅｅｐｒｅ ｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｕｍｉｎｉｄｅｓｍ     

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。     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

METASTABLE STATE TRANSFOR MATIONS OF Al_3Ti BASE ALLOYS DURING MECHANICAL MILLING AND SUBSEQUENT ANNEALING

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｒｉｔｔｌｅＡｌ３ＴｉｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｃａｎｂｅｄｕｃｔｉｌｉｚｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｉｔｓｔｅｔｒａｇｏｎａｌＤＯ２２ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｏｔｈｅｃｕｂｉｃＬ１２ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅＬ１２Ａｌ３ＴｉａｌｌｏｙｓｂｙａｌｌｏｙｉｎｇｗｉｔｈＦｅ,Ｍｎ,Ｃｒ,ｅｔｃ．Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｒ…     

Ti对纯Al晶粒细化作用的电子理论分析

传统的相图理论无法从本质上解释Ti对纯Al的细化机理,特别是当加入少量(小于包晶成分)的Ti时,也可以使纯Al细化的现象。运用固体与分子经验电子理论(EET理论)研究了Ti、Al、AlTi和Al3Ti的价电子结构,通过计算共价电子对数和键能,指出了当加入微量的Ti时会形成以Al3Ti相为主的细化相,Al3Ti作为异质质点形核从而细化纯Al。     

SHS法制备Al_3Ti/Al复合材料的研究

介绍了高熔点化合物颗粒增强的铝基复合材料的一种先进制备方法 ,即自蔓延高温合成法 (SHS法 ) ,并以Al3Ti/ Al为例进行了实验研究。结果表明 ,将 Ti粉与 Al粉混合 ,在铝合金液中进行自蔓延高温合成 ,可有效地控制 Al3Ti的形态。其中 Al∶Ti比是控制 Al3Ti形态的关键参数。当 Al∶Ti比远小于理论化学计量比 3∶ 1时 ,获得针状 Al3Ti组织。而当该比值等于或大于 3∶ 1时则获得块状 Al3Ti组织 ,其分布也更均匀。但该比值太大 (大于约3.75∶ 1)时 ,则因 Al粉升温和熔化吸热 ,将使得自蔓延合成反应终止。     

Preparation of Al-Al3Ti in situ composites by direct reaction method

Al-Al3Ti composites were prepared by a direct reaction method, in which Al3Ti was formed by the reaction of Ti and Al in aluminum alloy melt. The morphology of Al3Ti changes apparently from the fine particle, needle-like to large block with the increase of Al3Ti content. The addition of magnesium can markedly change the morphology of Al3Ti and reduce their size. Short rod-like Al3Ti was formed and homogeneous distribution was obtained with the addition of 3 wt.% Mg. The effect of Al3Ti and Mg on the microstructure of Al-Al3Ti composites and the mechanism were also discussed.     

溅射TiAlCr涂层对Ti-24Al-14Nb-3V抗氧化性能的影响

研究了溅射Ｔｉ５０Ａｌ１０Ｃｒ及Ｔｉ５０Ａｌ２０Ｃｒ涂层对Ｔｉ２４Ａｌ１４Ｎｂ３Ｖ抗高温氧化性能的影响。结果表明,在８００℃下,Ｔｉ５０Ａｌ１０Ｃｒ及Ｔｉ５０Ａｌ２０Ｃｒ涂层表面由于可形成粘附性良好的Ａｌ２Ｏ３膜,大大改善了Ｔｉ２４Ａｌ１４Ｎｂ３Ｖ的抗高温氧化性能。９００℃时在Ｔｉ５０Ａｌ１０Ｃｒ涂层表面长出大量ＴｉＯ２,导致其氧化增重较大;而在Ｔｉ５０Ａｌ２０Ｃｒ涂层表面生成了连续Ａｌ２Ｏ３,其抗氧化性能良好。然而,由于ＴｉＡｌＣｒ涂层与基体热膨胀系数不同,在循环氧化过程中涂层出现一些裂纹,导致其抗循环氧化性能有所下降。     

Al—Ti—B晶粒细化合金中的有效形核相

研究了ＡｌＴｉＢ晶粒细化合金中各化合物相ＴｉＡｌ３、ＴｉＢ２和ＡｌＢ２对铝晶粒的细化作用。结果表明，ＴｉＡｌ３相是有效形核相，ＴｉＢ２和ＡｌＢ２相不能单独作为形核相，Ｂ对ＡｌＴｉＢ的细化作用有显著影响，但Ｂ及硼化物不能单独影响细化过程，而是富集在ＴｉＡｌ３相中对细化过程产生重要影响。