Homogenization of as-cast Ti-45AI-8.5Nb-0.5 （ W, B, Y） alloy

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。     

大尺寸高铌钛铝合金铸锭的组织

通过金相、扫描电镜、投射电镜、X-射线和能谱等方法对真空自耗 真空自耗凝壳复合熔炼工艺制备的Ti-45%Al-(8～9)%Nb-(W,B,Y)(原子分数)合金大尺寸铸锭的组织进行了分析。结果表明,铸锭组织是由表面细小均匀和大部分存在微观偏析的γ/α2片层团和少量分布于片层团间的γ和β(B2)晶粒组成的近层片组织(NL)。大部分组织含有明显的γ聚集区,片层团的尺寸为75μm,平均片层厚度为700nm。β以不规则形状存在于片层团间或以片状和块状存在于片层团内。另外有大量长达60μm的棒状和针状硼化物。     

TiAl合金片层组织的形成与细化工艺及其机理研究

利用金相显微镜、扫描和透射电镜等仪器表征了TiAl合金的片层组织及结构特征,研究了Ti-48Al at%合金片层组织的形成机制和片层组织细化工艺及其机理。结果表明,Ti-48Al合金单级热处理能够得到全片层组织,平均晶粒尺寸约150μm,片层间距约1.30μm。其形成过程是:γ相在α相晶内(0001)面上通过全位错分解成核,通过不全位错滑移、层错区扩展而长大。循环热处理和双温热处理均能将片层晶粒尺寸细化到30μm,片层间距0.90μm,前者的细化机理为相变重结晶细化了α相晶粒,后者细化片层组织的关键在于低温段(α2+γ)两相区热处理形成细小的双态组织。     

FGH95合金铸锭均匀化处理工艺研究

采用热处理和等温压缩两种工艺对FGH95合金铸锭的均匀化处理进行了研究,分析了FGH95合金铸锭均匀化处理前后的枝晶组织变化及微区成分变化。结果表明:FGH95合金铸锭存在严重的枝晶偏析,经1170℃×20h均匀化处理或在1150℃等温压缩70%后,合金铸锭的组织和成分达到均匀化,铸锭内的枝晶偏析得以消除,并且1150℃等温压缩70%工艺比1170℃×20h工艺所得的组织更加细小,晶粒平均尺寸约为85.28μm。     

Al-40Cu合金定向凝固铸锭的宏观偏析研究

通过Al-40Cu过共晶合金在10μm/s的凝固速率下定向凝固,得到了4mm×120mm铸锭。采用光学显微镜、成分分析等手段研究了定向凝固铸锭不同部位的凝固组织、宏观偏析等。结果表明,Al-40Cu合金在10μm/s的定向凝固速率下,铸锭沿生长方向存在凝固组织从有大量初生Al2Cu相到初生Al2Cu相消失转变。这是因为合金中液相的流动造成了Cu元素轴向宏观偏析,利用Scheil方程和BH模型进行了理论计算,试验结果与理论值基本一致。     

真空悬浮熔炼高铌TiAl合金铸锭的成分组织均匀性

从宏观缺陷、化学成分分布、O含量和微观组织等几个方面,分析了真空悬浮熔炼制备高铌Ti Al合金铸锭的冶金质量。结果表明,经过合理设计锭模可以获得集中缩孔面积小、无裂纹的铸锭。真空悬浮二次熔炼获得的铸锭不同部位有成分>1at%的Al宏观偏析;采用优质原料,通过抽真空→熔化→充氩气→精炼的工艺路线可以使合金的含氧量达300μg/g。虽然存在Al宏观偏析,但是不存在原料未熔和在铸锭局部富集的现象,铸锭组织为近片层组织。     

FGH95合金铸锭均匀化处理工艺研究

采用热处理和等温压缩两种工艺对FGH95合金铸锭的均匀化处理进行了研究,分析了FGH95合金铸锭均匀化处理前后的枝晶组织变化及微区成分变化.结果表明FGH95合金铸锭存在严重的枝晶偏析,经1 170℃×20h均匀化处理或在1 150℃等温压缩70%后,合金铸锭的组织和成分达到均匀化,铸锭内的枝晶偏析得以消除,并且1 150℃等温压缩70%工艺比1170℃×20h工艺所得的组织更加细小,晶粒平均尺寸约为85.28μm.     

均匀化退火对ZA27合金组织与性能的影响

采用差示扫描量热法(DSC)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等手段研究了均匀化处理对铸态ZA27合金显微组织及力学性能的影响,确定了该合金的均匀化温度及过烧温度.结果表明,合金铸态组织存在严重的枝晶偏析及明显的非平衡共晶组织,经360℃×12 h均匀化退火后,枝晶偏析及非平衡共晶β相基本消除,晶界处富Cu的ε相溶入基体,布氏硬度为84.5HB,抗拉强度为326 MPa,伸长率为10.2%.ZA27合金铸锭适宜的均匀化处理工艺为360℃×12 h.     

均匀化处理对Al-Mg-Si-Cu合金组织的影响

利用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等方法,研究了不同均匀化制度对Al-Mg-Si-Cu合金铸态微观组织和挤压型材粗晶层的影响。结果表明,适当的均匀化处理可以有效地改善半连续铸造铸锭的枝晶偏析和弥散相分布。当均匀化制度为530℃×6 h时,合金非平衡共晶相溶解效果以及晶内弥散相的数密度分布较好,综合效果最佳;同时,挤压型材粗晶层厚度最小可达29μm。     

铸锭方式对Nd-Fe-B合金铸锭显微结构的影响

研究了NdFeB合金不同的铸锭方式所获得的显微组织结构特征。研究发现，传统工艺获得的炮弹式铸锭晶粒粗大，富钕相分布相对集中，还有α-Fe偏析；改进铸模和冷却方式获得的平板铸锭晶粒较小，柱状晶明显，富Nd相较薄，但某些小区域仍有团絮状的富Nd相。与传统工艺铸锭相比，组织得到明显的优化；快淬工艺得到的NdFeB合金铸片Nd2Fe14B柱状晶组织明显，细小，富Nd相极薄且均匀地分布在Nd2Fe14B的周围，是制备高磁性能尤其是(BH)m≥50MGOeNdFeB的理想显微组织。     

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。     

Directional solidification of Ti-45AI-8Nb-（W,B,Y） alloy

Using a Bridgman vertical vacuum furnace, Ti-45Al-8Nb-(W,B,Y) (at.%) bars, which were prepared from a plasma arc melting (PAM) ingot, were directionally solidified at growth rates of 10, 15, and 20 μm/s. Polysynthetic twinned (PST) crystal with an aligned lamellar microstructure was obtained at the growth rate of 15 μm/s because of high Nb addition. The principle of PST crystal growth and the effect of Nb element were discussed. The results of investigations on microstructure and micromechanical properties of the directionally solidified (DS) bars of Ti-45Al-8Nb-(W,B,Y) alloy are briefly summarized.     

片层厚度对TA15合金β相区变形行为的影响

将具有不同α片层厚度的两种转变组织的TA15合金分别在Ther mecmaster-Z型热模拟试验机上进行等温恒应变速率压缩试验,研究了温度为1000～1100℃、应变速率为0.001～10s-1时合金的热变形行为。结果表明,两种不同组织的TA15合金在β相区相同热力参数变形时,真应力-真应变曲线的形貌和真应力值基本相同,变形激活能为(170±2)kJ/mol,且微观组织特征基本相似,以β相的动态再结晶为主。但在1050℃、0.01～1s-1变形时,细片层组织的合金发生β相动态再结晶的体积分数总是略高于粗片层组织的合金,这可能与细片层组织的合金较早发生α→β相转变、且β相也较早开始再结晶有关。     

TiAl合金的热加工、组织和性能

采用水冷铜坩埚感应熔炼技术制备了高质量的Ti-43Al-9V-0．3Y合金铸锭,该合金铸态组织为近层片组织结构,层片团簇的体积分数为85％左右,大小约为80μm,块状卢和γ相位于层片团簇边界。层片结构中除了γ和α2相外,还存在少量的口相析出物。Ti-43Al-9V-0．3Y合金具有良好的热加工性能,通过包套锻造和包套轧制技术,成功制备了大尺寸TiAl合金锻饼和国内最大尺寸TiAl合金板材,其尺寸分别为犯60mm×24mm和500mm×300mm。经热变形后,Ti-43Al-9V-0．3Y合金的显微组织明显细化,力学性能得到了显著提高。     

The influence of thermal processing route on the microstructure of some TiAl-based alloys

The influence of a range of different continuous cooling rates from the alpha phase field has been investigated in large-grain-sized (∼1500 μm) Ti48Al2Cr2Nb and in grain-refined Ti48Al2Cr2Nb1B alloys. In addition the microstructure of direct laser-fabricated samples of Ti48Al2Nb2Mn has been examined in order to assess the influence of the complex heating cycle and high cooling rate on this alloy. It has been found that the critical cooling rates to obtain a particular structure are higher in grain-refined Ti48Al2Cr2Nb1B than in the alloy without boron (B). The increase in the amount of the lamellar structure during cooling takes place in different manners in the two alloys. The formation of the lamellar structure in laser-treated samples has been found to be very different with the formation of Al-rich gamma regions separating regions with a lamellar structure. The possible factors affecting phase transformations are discussed in terms of the role of grain boundaries and B in solution in the solid state transformations and, in the case of the laser-treated samples, of melting and remelting.     

TiAl合金全片层组织的热稳定性研究

研究了Al含量、冷却速率和添加硼元素对TiAl合金全片层组织在1150℃的热稳定性的影响。研究表明：Al含量在46％～48％（原子分数,下同）范围的二元TiAl合金的Al含量越高,γ偏析程度越严重,铸造片层组织的热稳定性越差;Ti-48AI合金α单相区固溶处理后炉冷的粗片层组织的稳定性远远优于空冷的细片层组织,空冷细片层组织容易在晶界处发生不连续粗化转变,并且空冷片层晶粒内的魏氏片层（LW）与基体的界面往往与晶界一同成为片层组织发生分解的起始部位;Ti-48A1合金中添加0．8％B因晶界TiB2相的存在能有效抑制细片层组织的晶界不连续粗化,但γ相从TiB2／基体界面和晶界重新形核生长可使片层组织转变为均匀的细晶近γ组织。     

热处理时间对激光选区成形TC4钛合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机研究固溶时效工艺中时间参数对激光选区成形(SLM)TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,退火态的SLM成形TC4钛合金的显微组织主要由连续的晶界α相(α_GB)、网篮状α相和β转变组织组成。经固溶时效处理后,试样的显微组织均呈现为网篮组织。在固溶温度为920 ℃,时效工艺为550 ℃×3 h,空冷的条件下,随着固溶时间从2 h增加为6 h,初生α相粗化明显,部分α_P相的晶粒长度可达16 μm;片状α相也发生粗化,晶粒长度由5~15 μm增长至20~30 μm,连续的晶界α相(α_GB)变得不连续,晶粒宽度由2.7 μm增长为4.4μm;同时,组织中出现了尺寸较大的α集束。试样的强度由1045.2 MPa增加为1156.9 MPa,断后伸长率由13.6%降低为6.7%。在时效温度为550 ℃,固溶工艺为920 ℃×2 h,水淬的条件下,随着时效时间从3 h增加为8 h,β转变组织的占比增加,初生α相的长度由40~60 μm减少为30~40 μm,晶界处连续的α_GB相晶粒宽度由2.7 μm增长为4.5 μm;片状α相稍有粗化,而试样的力学性能变化不大。因此,对于SLM成形TC4钛合金而言,在920 ℃固溶温度及550 ℃时效温度下,改变固溶和时效时间参数难以获得双态组织,且对综合力学性能的提高无显著影响。     

定向凝固Ti-50Al合金组织演化及其片层取向控制

对Ti-50Al(原子分数,%)合金在较宽的生长速率范围内进行定向凝固实验,研究了生长速率对固/液界面形态、微观组织演化及片层结构形成的影响.发现合金在1-5μm/s的速率范围内均以α胞晶单相生长,最终形成全片层结构;当生长速率达到10μm/s时,在初始凝固的较长距离内为α胞品单相生长,随着凝固的进行,胞晶间溶质逐渐富集,晶间出现从液相析出的γ相,最终不能形成全片层结构;当生长速率大干15μm/s时,合金以α枝晶生长,枝晶间也出现γ相.对各生长速率下形成的片层结构取向的分析表明,片层结构取向与定向凝固启动界面处铸态品粒的取向的历史有关.根据上述规律,以Ti-50Al合金为籽晶和主体合金,选择确保α单相凝吲的生长速率8 μm/s,进行片层取向控制,最终扶得取向与生长方向一致的全片层结构.     

Effect of fabrication process on microstructure of high Nb containing TiAl alloy

Ti–45Al–8.5Nb–(W,B) (at.%) alloys were fabricated by ingot metallurgy (IM) and elemental powder metallurgy (EPM) processes, respectively. The effect of fabrication process on microstructure of high Nb containing TiAl alloy was investigated. The results showed that IM alloy has near lamellar (NL) microstructure composed of coarse lamellar colonies with a lamellar spacing of about 700 nm and equiaxed γ phase existing at the boundaries of lamellar colonies. While EPM alloy has fully lamellar (FL) microstructure with a lamellar spacing of about 180 nm. A small amount of β phase exists either at the boundaries of the lamellar colonies or in the lamellar colonies in platelet or blocky morphology in IM alloy. However, the micro-segregation does not exist in EPM microstructure. Borides appear in both the microstructures, but their sizes are smaller in EPM microstructure. HIP treatment can significantly eliminate pores and decrease the β phase in IM alloy. It is regretful that HIP treatment can only decrease porosity to some extent, but cannot completely eliminate pores in EPM alloy.     

定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织演变与微观偏析(英文)

在3～70μm/s的生长速度范围内对Ti-46Al-8Nb(摩尔分数,%)合金进行定向凝固实验,研究其微观组织演变和微观偏析形式。在该生长速度范围内,固-液界面表现为规则的枝晶生长,一次枝晶间距随着生长速度的加快而逐渐减小。在定向凝固过程中观察到典型的L+β→α包晶反应,最终得到具有α2/γ层片和B2相的微观组织。在各个晶粒中,层片与β相枝晶初始生长方向呈0°或45°。包晶反应导致严重的成分偏析,在凝固过程中,铝富集在枝晶间,铌富集在枝晶心部。随着α相的形核和生长,铌的偏析程度逐渐增大,从而促进B2相的析出,而富集在枝晶间的铝在包晶反应发生后逐渐变得均匀、一致。