晶界迁移研究进展及其在TiAl合金中的原位分析

金属材料中晶粒形态的演变是晶界迁移的结果,而晶粒形态又是决定材料性能的一个重要因素,因此,通过调控晶界迁移以获得目标组织成为工程研究关注的问题。本文综述了金属晶界迁移问题的研究,并给出了作者关于TiAl合金相关的研究进展:首先介绍了晶界迁移的现象及物理模型,然后分析了晶界迁移的驱动力,并着重说明扩散和应力驱动下的晶界迁移现象。其次,讨论了晶界迁移中的各种影响因素,包括取向差、晶界结点、曲率、温度和温度梯度等。最后,对晶界迁移调控在工程上的一些应用进行了介绍,特别讨论了其在TiAl合金中的应用,并结合作者的原位观察工作,对2种TiAl合金在高温单相区的晶界迁移现象进行了分析。     

TiAl合金冷却相变研究进展及细晶组织调控

TiAl合金是目前航空航天轻质高温结构的热点材料,其最终显微组织很大程度上决定于其冷却过程。由于TiAl合金相图和相变的复杂性,通过冷却过程控制,获得细晶组织结构成为关注的重要问题。综述了TiAl合金冷却相变的研究成果,并给出了关于Ti-48Al-4Nb-2Cr合金相关的进展:首先介绍了TiAl合金的凝固路径与相变行为,然后分别分析了连续冷却转变(CCT)和等温冷却转变(TTT)行为。进一步建立了Ti-48Al-4Nb-2Cr合金CCT图,并指导获得了一种细晶近片层组织。     

TiAl基合金片层结构粗化行为研究进展

片层结构是TiAl合金中最重要的微观结构形态。综述了当前TiAl合金片层结构粗化的研究进展,介绍了TiAl合金片层结构的连续粗化和不连续粗化类型,分析了粗化行为的热力学驱动力来源,包括化学体积自由能、界面能、弹性应变能和晶界能,简述了粗化的动力学特征,并讨论了影响粗化行为的各种因素,包括温度、时间、组织条件和合金元素等。在此基础上研究了Ti-4822合金片层结构的粗化行为,描述并分析了片层高温下连续粗化与不连续粗化行为的特征,及其随温度与时间的变化规律。发现在1160 ℃,两种粗化方式存在明显的竞争关系。在共析温度附近,不连续粗化占据优势地位,而在更高的温度（高于1200 ℃）,不连续粗化被抑制,连续粗化占据主导地位。