铸造Ti-44Al-4Nb-2Cr合金显微组织及凝固特征

采用非自耗电弧熔炼法.制备Ti-44Al-4Nb-2Cr-(W,B)(at.%)合金.通过X射线衍射、金相观察、扫描电镜及透射电镜,研究Ti-44Al-Nb-Cr-(W,B)合金的显微组织与凝固特征.结果表明,铸造合金的晶粒细小,平均晶粒度为40μm,铸态组织中β相与γ相存在"伴生"现象.同时,合金中一定量β相稳定元素W和Nb的加入,使高温β相得以在凝固过程中保留到室温,这种少量β相的存在也限制了α相晶粒的长大.     

热处理对Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金组织和性能的影响

研究了热处理对铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的片层晶团尺寸的细化作用的影响.结果表明:铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的700℃高温强度比室温提高了130～200 MPa.室温及高温断裂伸长率都比较小,但高温的断裂伸长率相对于室温有很大的提高.在α+γ两相区长时间保温后慢冷和循环热处理的细化作用明显.片层晶团尺寸细化后,室温、高温强度以及高温持久性能都提升不大.     

用循环热处理细化Ti-46Al-2Nb-2Cr合金的显微组织

采用磁悬浮感应熔炼铸造方法制备了Ti-46Al-2Nb-2Cr(at%)合金,通过显微组织观察,研究了近空冷及循环热处理条件下,粗晶铸造Ti-Al合金的显微组织细化.结果表明,通过近空冷方式可获得平均晶粒度为500 μm的全层状组织片,然后通过在α+β双相区的循环热处理可以将粗大的层片状组织细化成平均晶粒度为30 μm的全层状组织.     

热处理对Ti-7Al-4Mo合金组织与性能的影响

对经过普通退火和固溶时效处理的Ti-7Al-4Mo合金的组织与性能进行研究.结果表明,炉冷时退火温度从780 ℃升高到790 ℃,强度下降,塑性变化不明显;继续升高到800 ℃时,强度和塑性变化不明显;空冷时,退火温度由740 ℃提高到790 ℃时,强度下降约3%,塑性略有提高.固溶时效处理可以显著提高强度,但塑性下降幅度较大;随着固溶温度的升高,强度显著提升,塑性显著下降;随时效温度的升高,抗拉强度显著降低,屈服强度下降较小,塑性明显提高.     

V和B元素对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金显微组织及热变形机制的影响

为了探究V和B元素复合添加对β型γ-TiAl合金的显微组织和变形机制产生的影响,本工作针对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金和Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金,进行了不同温度和应变速率条件下的高温热压缩实验,利用SEM-BSE和TEM对组织进行表征,对比分析了其变形后的显微组织,研究了添加V和B对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金的显微组织及热变形机制的影响。结果表明,2种Ti Al合金的显微组织差异较大,添加V和B可以显著改变TiAl合金对热变形的敏感性。Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金高温变形能力明显优于Ti-44Al-5Nb-1Mo合金。Ti-44Al-5Nb-1Mo合金的高温热变形以难变形片层团的偏转、变形带的产生为主,温度为1250℃时,其变形组织表现出较高的温度和应变速率敏感性,极易形成尺寸不均匀的近片层组织;对于Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金而言,升高变形温度或降低应变速率,既可以促进片层团内部的变形诱导L(α/γ)→α+γ+β/B2和γ→α相变,又可以促进α和β/B2相的球化/动态再结晶,从而大幅提高该合金的组织均...     

热处理对定向凝固Ti-45Al-8Nb-（W,B,Y）合金组织的影响

研究两种热处理制度对Bridgeman法制备的典型定向凝固Ti-45Al-8Nb-（W,B,Y）（摩尔分数,%）合金组织的影响。两种典型的定向凝固显微组织分别为胞状生长形貌全片层组织和枝晶状生长形貌块状组织,对其热处理发现：热处理1250℃,24h＋900℃,30min＋AC能有效消除其定向凝固合金中的B2相,并将快速定向凝固时产生的块状组织转变为片层组织,在胞状间及枝晶臂上分别获得了宽度为150-200μm和50-100μm的柱状晶。热处理1400℃,2h＋900℃,30min＋AC能同时消除B2相、块状组织及凝固偏析,但造成了晶粒的严重长大。热处理能有效改进定向凝固合金的显微组织。     

热处理对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和性能的影响

研究了普通退火、固溶热处理、β热处理、固溶时效、等温退火和双重退火六种热处理工艺对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金棒材组织和性能的影响。结果表明:采用普通退火或等温退火时都可以获得等轴组织,棒材在普通退火后具有较高的强度和较低的冲击韧性,在等温退火后强度最低,而冲击韧性最高;采用固溶处理、固溶时效或双重退火时均可获得双态组织,棒材在固溶处理后具有略低的强度和较高的冲击韧性,固溶时效后具有最高的强度和最低的冲击韧性,双重退火后能够获得最佳的强度和冲击韧性;采用β热处理则获得粗大的魏氏组织,材料的冲击韧性很高,但塑性降低非常严重。     

电子束选区熔化成形及后续热处理后Ti-47Al-2Nb-2Cr合金显微组织

对电子束选区熔化成形及后续热处理后Ti-47Al-2Nb-2Cr合金显微组织进行了分析,讨论了成形过程中合金凝固和固态相变过程。研究结果显示：电子束选区熔化成形Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的显微为细小的γ-TiAl 和 α₂-Ti₃Al形成的片层结构,但是由于电子束选区熔化成形过程冷却速度较快和成形过程中的热循环作用,成形样品的片层晶团和片层间距皆沿样品成形方向从上到下变大。合金的凝固过程通过了β单相区,并经历L → L β → β → β α → α → α γ的相变过程。为了得到均匀一致的显微组织,对电子束选区熔化成形样品进行了热处理,通过1250℃油淬后1200℃保温2小时,得到了细小均匀的片层结构组织。     

真空烧结温度对Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金显微组织及力学性能的影响

为获得细晶TiAl合金及有效减少传统铸造带来的内部缺陷,采用真空热压烧结工艺制备了Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金,研究了烧结温度对TiAl合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:Ti、Al元素粉末反应合成后,经XRD检测,3种烧结温度(1150、1240、1300℃)烧结后的合金主要由γ-TiAl和α_2-Ti_3Al_2种基体相组成,随着烧结温度的增加,γ相含量增加,α_2相则减少;结合SEM观察发现,改变烧结温度可获得TiAl合金不同典型组织,其中1150℃烧结合金为近γ组织、1240℃烧结为双态组织、1300℃烧结为近片层组织,烧结温度的升高使得合金组织愈发均匀;配合EDS分析,烧结温度的升高有助于Nb元素在基体相中的扩散,同时合金密度随烧结温度的升高逐步增大,当烧结温度升至1300℃,合金的密度达到4.419g/cm~3;通过力学性能检测,在1240℃烧结制备的TiAl合金组织为细小的双态组织,显示出较好的综合力学性能,其显微硬度为5270 MPa,在高温压缩时展示出良好的抗压强度。     

热处理工艺对Ti-24Al-17Nb-0.5Mo合金显微组织和室温拉伸性能的影响

研究了热处理工艺对Ti-24Al-17Nb-0.5Mo(原子分数,%)O相合金的显微组织和力学性能的影响,探讨了其中的断裂机制.结果表明,当等轴初生α2相在25%(体积分数)左右时,对应的室温综合性能最好.     

热处理对Ti-48Al-2Cr合金组织与力学性能的影响

采用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉及石墨型离心铸造工艺制备了Ti-48Al-2Cr合金,随后对其进行真空退火处理。通过扫描电镜观察了合金的微观结构以及断口形貌,采用维氏硬度计、冲击试验机测试了合金的显微硬度和冲击性能。结果表明:热处理对Ti-48Al-2Cr合金的显微组织无显著影响,合金显微组织为双相结构,在晶界出现了Cr元素微观偏析,主要形貌为柱状晶,热处理后形成的等轴晶分散于基体组织上,并改善了合金的冲击韧性和抗断裂变形能力,但对其显微硬度影响不大。     

热处理对激光立体成形新型Ti-6Al-6Mo合金显微组织和硬度的影响

以混合元素粉末为原料,采用激光立体成形(Laser solid forming, LSF)技术制备新型Ti-6Al-6Mo合金。研究了沉积态试样的显微组织以及固溶时效处理对合金显微组织形成及硬度的影响。结果表明,本研究所采用的热处理制度对原始β晶粒形貌没有显著的影响;固溶温度、固溶时间和固溶后的冷却方式对原始β晶粒中α相的形貌和尺寸以及LSF Ti-6Al-6Mo合金的显微硬度均有显著影响。当时效时间超过4小时后,随着时效时间的延长,合金的显微组织和显微硬度均未产生明显变化。基于不同热处理条件下LSF Ti-6Al-6Mo合金中初生α板条和次生α板条的析出机制及其对β基体的强化作用分析,揭示了热处理对LSF Ti-6Al-6Mo合金的显微组织和显微硬度的影响机理。     

稀土Y对Ti-48Al-2Nb-2Cr合金高温抗氧化性能的影响

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼技术制备了Ti-48Al-2Nb-2Cr合金,研究了稀土元素Y对该合金在750、850℃高温抗氧化性能的影响。结果表明:Y元素的添加,改变了氧化层结构,细化了氧化层颗粒,促使生成一层连续致密、具备保护性能的Al2O3层,减缓了氧化速率,降低了氧化增重,改善了Ti-48Al-2Nb-2Cr合金的抗氧化性能,且氧化过程中基体与氧化层间无开裂剥落现象。     

热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织的影响

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了Ti-48Al-4Cr(at%)薄带,并在真空封装后进行热处理,研究了热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织演变的影响。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α_2相颗粒和片层组织;经723℃保温1 h空冷后,亚稳的α_2相颗粒失稳,但片层组织仍然比较稳定;热处理温度升高至932℃时,片层组织中的杆状α_2相开始按照"瑞利"分解失稳,分解成大量短杆状或者颗粒状的α_2相;在995℃保温1 h以后,基体中已较难发现片层组织存在,但存在着排列方向相同的棒状α_2相,同时在等轴γ相晶界处发现了数量较多的颗粒状B2相。     

铸造Ti-45Al-8.5Nb-0.5(W,B,Y)合金组织均匀化处理

采用水冷铜坩埚感应熔炼制备了Ti-45Al-8.5Nb-0.5(W,B,Y)(at%)合金铸锭,研究了铸造合金组织特点及均匀化处理温度对显微组织的影响规律。结果表明,铸锭组织呈全层片,有大量β相网,富Al相等成分偏析;调整热处理温度使合金偏析区域处于α单相区,充分保温后缓慢冷却可消除偏析形成全层片组织;经过1420℃×12 h炉冷,β相与富Al相偏析均得以消除,获得平均尺寸约为320μm,层片间距约为0.8μm的均匀全层片组织。     

Ti-6Al-4Mo(Cr,V)合金的组织特征及拉伸性能

比较分析了Ti-6Al4Mo、Ti-6Al-4Cr、Ti-6Al-4V钛合金经热处理后的显微组织及拉伸性能.结果表明,在相同的热处理状态下,Ti-6Al-4Mo、Ti-6Al-4Cr、Ti-6Al-4V钛合金中的α相尺寸呈现Mo、Cr、V依次增大的趋势.而不论热处理状态是否相同时,单位质量合金元素的强化效果均按照Cr、Mo、V的顺序降低.三种合金在α+β两相区退火后,具有较好的塑性且塑性基本相当,但Ti-6Al-4Mo合金经β退火后拉伸塑性较低.     

粉末冶金Ti-47Al-2Nb-2Cr合金热变形组织模拟

利用Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的高温热压缩试验数据建立了动态再结晶模型,并结合元胞自动机法(CA),通过DEFORM-3D有限元软件对试样热变形过程的微观组织进行模拟。结果表明,在变形温度为950℃,应变速率为0.1s-1条件下,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶,晶粒尺寸得到细化,模拟得到大变形区域的晶粒尺寸为0.63μm,对比试验数据可知,模拟结果和试验结果相符。观察在950℃下不同应变速率时的CA模拟形貌可知,随着应变速率提高,由于晶粒发生动态再结晶,形成再结晶晶粒,使得平均晶粒尺寸不断变小。对比EBSD微观组织形貌可知,CA模拟较好地反映了其组织变化趋势。     

热暴露对Ti-44Al-4Nb-4Hf-1B合金显微结构和力学性能的影响

对合金Ti-44Al-4Nb-4Hf-1B在700℃大气气氛中开展了长达10 000 h的热暴露处理,系统地探索和分析含Nb-Hf的TiAl合金的高温热稳定性,采用透射电镜和扫描电镜观察合金的显微组织变化并测试相应的力学性能.研究发现:长期大气高温热暴露导致合金中α2+γ层片晶团内的a2层片发生了一定程度的α2→γ相变:部分α2层片转变成为细小的γ层片,到10 000 h时,α2层片的原始厚度减少了约一半.长期大气高温热暴露也导致合金中α2+γ层片条束上发生了α2+γ→B2(ω)相变:条束上部分α2+γ消失,代之以微米及亚微米尺度的B2(ω)块状相.在10 000 h时,其面积分数达到8.4％,随着高温热暴露的逐渐进行,合金的室温塑性伸长率逐渐降低.在10 000h时,合金的塑性约为热暴露前的2/3,表明在复合含Nb+Hf的TiAl合金中,热暴露所导致的“释氧脆化”和“B2+ω生成脆化”的影响有限.复合含Nb+Hf的TiAl合金具有优于单纯含Nb的TiAl合金的高温热稳定性.长期高温热暴露对合金的断裂强度和条件屈服强度没有明显的有害影响.在10 000 h时,其条件屈服强度总体上仍保持在600MPa级别,而合金的室温疲劳极限还有所提高.     

电子束选区熔化成形及后续热处理后Ti-47Al-2Nb-2Cr合金显微组织（英文）

对电子束选区熔化成形及后续热处理后Ti-47Al-2Nb-2Cr合金显微组织进行了分析,讨论了成形过程中合金凝固和固态相变过程。结果表明,电子束选区熔化成形Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的显微为细小的γ-Ti Al和α_2-Ti_3Al形成的片层结构,但是由于电子束选区熔化成形过程冷却速度较快和成形过程中的热循环作用,成形样品的片层晶团和片层宽度皆沿样品成形方向从上到下变大变宽。合金的凝固过程通过了β单相区,并经历L→L+β→β→β+α→α→α+γ的相变过程。为了得到均匀一致的显微组织,对电子束选区熔化成形样品进行了热处理,通过1250℃油淬后1200℃保温2 h,得到了细小均匀的片层结构组织。     

热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织影响规律研究

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了Ti-48Al-4Cr(at.%)薄带,并在真空封装后进行热处理实验,研究热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的组织演变规律。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α2相颗粒和片层组织;经723℃保温1h空冷后,亚稳的α2相颗粒失稳,但片层组织仍然比较稳定;热处理温度升高至932℃时,片层组织中的杆状α2相开始按照瑞利分解失稳,分解成大量短杆状或者颗粒状的α2相;在995℃保温1h以后,基体中已较难发现片层组织存在,但存在着排列方向相同的棒状α2相,同时在等轴γ相晶界处发现了数量较多的颗粒状B2相。本论文的研究为进一步研究快速凝固条件下的TiAl金属间化合物的组织与相转变提供了基础,丰富了快速凝固理论。