SiC/Ti3Al界面固相反应研究

使用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对经950～1100℃热处理的SiC/Ti3Al平面界面偶界面固相反应层的成分分布、微结构及相组成等进行了分析研究,讨论了SiC/Ti3Al界面固相反应机制,并对热处理过程中反应层成长的动力学过程进行了探讨,获得相应的动力学方程.结果表明,SiC/Ti3Al界面固相反应层主要由TiC、Ti5Si3Cx及Ti2(Al,Si)构成.SiC/Ti3Al界面固相反应的发生归因于TiC和Ti5Si3Cx数值大的负吉布斯自由能变化.SiC/Ti3Al界面固相反应层遵循抛物线生长规律,为扩散控制的反应过程,反应速率常数为:K=1.81×10-5 exp(-259×103/RT),m2/s.     

SiC/Cr扩散偶在高温下的界面固相反应研究

基于反应热力学、显微结构和能谱分析,对SiC/Cr扩散偶在高温(1400～1600℃)环境下的界面固相反应进行研究.结果 表明,在1400℃热处理时,只发生Si和C元素向金属Cr侧扩散,扩散层厚度为24.7 μm,并且反应层厚度随温度升高而快速增加;当温度达到1600℃时,Cr元素也开始向SiC侧扩散.在扩散初期,金属...     

SiC与TiAl扩散连接中界面反应层的成长模型

对 Ｓｉ Ｃ陶瓷与 Ｔｉ Ａｌ金属间化合物进行了真空扩散连接， 提出了界面反应层的成长模型， 并在试验结果的基础上给出了模型的具体表达式， 为控制接头的界面结构进而改善接头的性能提供了理论依据。     

Al/SiC界面结合机制的研究现状(续)

2 .3　Ａｌ/ＳｉＣ界面反应机理一般认为在ＳｉＣ/Ａｌ系统中 ,Ａｌ4 Ｃ3的形核通过两个步骤进行 :即ＳｉＣ溶解于熔融Ａｌ中 ,然后与Ａｌ发生如式⑴的反应 ,基本上是溶解、扩散和化合的过程 ,Ａｌ/ＳｉＣ界面属于既有溶解又有反应结合的混合型界面。ＳｉＣ的溶解似乎是一个择优过程 ,当ＳｉＣ与Ａｌ液接触时 ,界面能具有各向异性的特点 ,为了减少系统的界面能 ,ＳｉＣ表面高能量位置发生溶解 ,从而产生台阶 ,使与基体结合的ＳｉＣ晶面是低能量、低能数晶面〔2 9〕,实验结果也表明ＳｉＣ的溶解是不均匀的〔2 8〕,但对于Ａｌ/ＳｉＣ界面反应…     

SiC／Ti基复合材料界面反应的热力学研究

通过建立热力学可能反应模型，分别计算了SCS－6 SiC长纤维增强Ti3Al和TiAl金属间化合物基复合材料界面反应的Gibbs函数变值△rG，并用△rG判据推测了界面反应产物并与透射电镜实验结果进行了对比分析。研究表明，由于TiAl中原子结合力较强，因而SCS－6 SiC/TiAl复合材料的界面反应较轻。所研究的2种复合材料界面反应的二元反应产物为TiC,Ti5Si3和Ti3Si,Ti-Si相图中的其它二元硅化物不可能形成。     

TiAl基合金熔体与氧化物铸型界面的相互作用

通过实际浇注制取了Ti-48Al—2Cr-2Nb（at％，下同）合金熔体／氧化物铸型界面，继而借助SEM、EPMA和XRD等分析测试手段，对Ti-48Al—2Cr-2Nb合金与氧化物铸型高温反应后的界面组织形貌、元素的分布以及界面生成相的相组成进行了研究，并探讨了Ti-48Al—2Cr-2Nb合金熔体与氧化物铸型间的界面反应机理。结果表明，Ti-48Al—2Cr-2Nb合金熔体与氧化物铸型间发生了一定程度的界面化学反应，但存界而上化学反应并不是均匀进行的，而是在Ti-48Al—2Cr-2Nb金熔体与氧化物铸型紧密结合的区域优先进行。     

SiC/Fe3Al界面的固相反应

用扫描电子显微镜、电子能谱仪和X射线衍射仪对SiC／Fe3Al界面固相反应区的成分分布、微结构及相组成等进行分析研究。结果表明：在1050℃和1100℃的热处理温度下经10h扩散反应后,SiC／Fe3Al界面固相反应区由Fe3Si、石墨态C和Fe-Si-Al三元化合物（FeSiAl5及FeSi3A19）构成,SiC／Fe3Al界面固相反应区由调整的C沉积物区（M-CPZ）和均匀的C沉积物区（R-CPZ）（从SiC侧至Fe3Al侧）构成,调整的C沉积物区的形成归因于SiC的不连续分解。     

Al-Ti 液固界面的组织结构演变

采用镶嵌式扩散偶技术制备 Al-Ti 扩散偶,在 Al 熔点以上,Ti 熔点以下进行扩散热处理,研究 Al-Ti液-固界面扩散反应层的组织结构演变及生长机制。实验结果表明,热处理后的扩散反应层为TiAl3颗粒和铝的混合组织,以TiAl3和液相铝的平衡化学位共存区逐层生长,生长界面朝铝基一侧移动;TiAl3相是热处理过程中最先出现也是唯一出现的新生相;钛相变前后,扩散反应层的生长机制发生了改变。相变前,由钛向液相铝中的溶解速度控制;相变后,转变为Al、Ti原子的化学反应速度控制,生长速度大幅度加快。     

SiC连续纤维增强Ti基复合材料界面反应扩散研究进展

介绍了目前研究Ti基复合材料界面反应扩散模型、界面反应的动力学和热力学、界面反应扩散控制机理。以及障碍涂层对界面反应扩散的影响。指出SiC纤维增强Ti基复合材料界面反应扩散的研究重点和发展方向。     

钛铝基合金与4种陶瓷界面反应的研究

借助SEM和差热分析(DTA),研究了Ti48Al2Cr2Nb合金与Y2O3、ZrO2(Y2O3稳定)、ZrO2(MgO稳定)和锆英砂4种陶瓷耐火材料界面反应后金属侧的显微组织,并测定了Ti48Al2Cr2Nb合金与Y2O3、ZrO2(Y2O3稳定)、ZrO2(MgO稳定)和锆英砂4种陶瓷耐火材料的初始反应温度.结果表明,Ti48Al2Cr2Nb合金与锆英砂反应后的显微组织最粗大,为菊花状,而与Y2O3反应产物最细小均匀,为颗粒状;4种陶瓷材料对Ti48Al2Cr2Nb合金的初始反应温度依次为:1500,1400,1380和820℃.     

无铅钎料/Cu焊盘接头的界面反应

研究了无铅钎料Sn-3.8Ag-0.5Cu与Cu焊盘接头Cu-Sn界面金属间化合物的形成与长大机理。采用CALPHAD方法利用ThermoCalc软件进行了Sn-3.8Ag-0.5Cu/Cu合金体系亚稳相图计算,比较了界面处局部平衡时各相形成驱动力大小,预测了体系界面反应过程中的金属间化合物形成类型和反应通道;预测结果表明,界面金属间化合物有Cu₆Sn₅、Cu₃Sn,第一析出相为Cu₆Sn₅;通过SEM和EDX分析,验证了预测的准确性。根据金属学固液界面的扩散与溶解规律,分析了界面金属间化合物的形成和长大特点。     

Investigation of interface reaction between TiAl alloys and mold materials

This paper describes the investment casting of TiAl alloys. The effects of mold mateiral and mold preheating temperature for the investment casting of TiAl on metal-mold interfacial reaction were investigated by means of optical micrography, hardness profiles and an electron probe microanalyzer. The mold materials examined were colloidal silica bonded ZrO₂, ZrSiO₄, Al₂O₃ and CaO stabilized ZrO₂. When compared with conventional titanium alloy, the high aluminum concentration of TiAl alloys helps to lower their reactivity in the molten state. The Al₂O₃ mold is a promising mold material for the investment casting of TiAl in terms of the thermal stability, formability and cost. Special attention need to be paid to thermal stability and mold preheating when developing the investment casting of TiAl alloys.     

离心熔模精铸TiAl合金与ZrO2型壳的界面反应

选用CaO增强的ZrO2作为TiAl熔模精密铸造用陶瓷型壳的面层材料,通过OM、SEM、EDS和XRD对TiAl合金界面反应处进行形貌分析和元素线扫描分析,研究离心熔模铸造TiAl合金与ZrO2型壳的界面反应.结果表明:在较低的转速(200 r/min)条件下,ZrO2陶瓷与TiAl合金的反应层厚度较小,大约为5 μm;而在较高的转速(400 r/min)情况下,ZrO2陶瓷与TiAl合金的反应层厚度约为20 μm,界面有轻微粘砂.     

TiAl合金定向凝固过程中与坩埚材料的界面反应研究

对定向凝固过程中Ti-47Al合金与氧化铝、氧化锆和石墨坩埚之间的界面反应进行实验研究.通过用光学显微镜和扫描电镜对凝固组织观察发现,TiAl合金与氧化铝坩埚之间的界面反应较为严重,在凝固组织中形成了大量氧化铝夹杂;TiAl合金与氧化锆坩埚的界面反应仅发生在试样表面,但该坩埚在高温下不稳定,并在试棒表面形成一层无法剥离的粘结层;石墨坩埚中的C元素改变了原有TiAl合金的凝固路径,生成了棒状的γ-TiAl相.     

Molecular simulation of interfacial reaction between TiAl alloy melts and different coatings

The effect of coatings (Y2O3, ZrO2 and Al2O3) on the interfacial reaction of TiAl alloys was studied with molecular dynamics. The binding energy of coatings and the diffusion process of oxygen in the melt were simulated, and then the simulation results were compared with the experimental results. The simulation results indicate that for each of the three simulated coatings, inordinate interfacial reactions have occurred between the coating and the melt. The binding energy results show that Y2O3 has the best stability and is the most difficult to break down. ZrO2 has the greatest decomposition energy and is the easiest to break down in the melt. Besides,the molecular dynamics indicate that the diffusion coefficient of the oxygen atom in Al2O3 is larger than that in the other two coatings, indicating that oxygen diffusion in Al2O3 is the fastest at a given temperature. The experimental results show that the oxygen concentration of the melt with Al2O3 coating is the highest, and the oxygen diffusion is of similar magnitude to the simulation values, from which the conclusion can be obtained that the oxygen concentration is significantly influenced by the coating materials.     

SiC陶瓷与TiAI合金的真空钎焊

采用Ag-Cu-Ti钎料对常压烧结的SiC陶瓷与TiAl金属间化合物进行了真空钎焊,并对接头的微观组织和室温强度进行了研究。结果表明,利用Ag-Cu-Ti钎料可以实现SiC与TiAl的连接;接头界面具有明显的层状结构,即由Ti-Cu-Si合金层、富Cu相与富Ag相的双相层和Ti-Al-Cu合金层组成;在1173K和10min的钎焊条件下,接头室温剪切强度达到173MPa。