组织结构对片层TiAl合金氧化行为影响

以Ti-48Al-2Cr-2Nb(at%)合金为研究对象,通过热处理获得近片层和全片层两种显微组织,并在800℃空气条件下,进行了100 h的抗氧化性实验。利用OM、SEM、TEM、XRD和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行了分析。恒温氧化动力学结果表明:在800℃空气条件下,对于近片层和全片层两种Ti Al合金组织,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律,且近片层组织合金的抗氧化性能优于全片层组织。基于氧化动力学曲线、组织结构、氧化膜结构、氧化表面形貌分析,表明Ti Al合金的片层组织结构对其氧化行为具有不可忽视的影响。     

微观组织结构对TiAl合金高温氧化行为的影响

通过分析不同微观组织TiAl合金在850℃下的恒温氧化行为,揭示了不同微观组织TiAl合金的高温氧化机制。研究表明,近γ组织和双态组织TiAl合金表现出优异的高温抗氧化性,850℃恒温氧化100h后,样品表面氧化膜厚度分别为13.78、12.81μm,而全片层组织TiAl合金在同等条件下的氧化膜厚度为19.06μm。经850℃氧化100 h后,不同微观组织TiAl合金表面均形成了不具有保护作用的TiO_2/Al_2O_3混合氧化层。全片层组织TiAl合金高温抗氧化性不足的主要原因是基体中存在过多的原子扩散通道（片层晶界和板条相界）,导致大量的氧进入基体发生氧化反应,而近γ组织和双态组织中原子扩散通道明显减少,且存在大量抗氧化性能优异的γ晶粒,显著降低了氧扩散与氧化速率,从而提高了TiAl合金的高温抗氧化性能。     

具有不同大小片层团的Ti–Al–Nb–W-B–Y合金的等温氧化行为

以Ti-42.5Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y (at. %)合金为研究对象,通过热处理获得不同大小片层团的两种全片层显微组织,并在900 ℃空气条件下,进行了100 h的抗氧化性实验。利用OM、SEM、TEM、XRD和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行了分析。恒温氧化动力学结果表明：在900 ℃空气条件下,具有两种不同大小全片层组织的TiAl合金,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律,且大片层组织合金的抗氧化性能优于小片层组织。氧化100小时后,大片层组织的合金其氧化增重为7.62 g/m₂,小片层次组织的合金的氧化增重为6.45 g/cm₂。对合金截面进行观察后发现,大小片层团两种合金表面氧化物的厚度分别为7μm和5μm。通过对氧化动力学曲线、组织结构、氧化膜结构、氧化表面形貌进行综合分析,表明TiAl合金的片层团大小对其氧化行为具有不可忽视的影响。     

合金元素Nb在TiAl高温氧化行为中的作用

研究了Ti-45Al-10Nb(at%)合金在800℃－960℃氧气和空气中的氧化行为，并与Ti-50Al(at%)合金作一对比，表明该合金具有较好的高温抗氧化性能，其氧化增重速率略优于文献报道的铁基耐热不锈钢，发现了Ti-45Al-10Nb合金在空气中的氧化增重速率明显低于在纯氧中的氧化增重速率，X－射线相分析与能谱分析表明氧化产物主要由TiO2与Al2O3组成，但空气中氧化后的氧化产物中含TiN相，认为它是降低氧化速率的主要原因，并且认为合金元素Nb稳定了氧化层中的TiN相，因而提高了合金在空气中的抗氧化性能。     

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。     

Ti-48Al合金全片层组织的稳定性

研究了Ti 48Al合金全片层组织在 115 0℃时效时的组织稳定性。结果表明 ,140 0℃ ,1h固溶处理后炉冷获得的粗片层组织的稳定性远远优于空冷获得的细片层组织。细片层组织首先在晶界处发生不连续粗化 ,而后粗化片层组织中的α2 相发生溶解并球化 ,从而转变为近γ组织 ;空冷组织中魏氏片层的存在降低了片层组织的稳定性 ,魏氏片层 /基体界面与晶界一同成为片层组织发生分解的起始部位。Ti 48Al 0 .8%B(摩尔分数 )合金的细片层组织因晶界TiB2 相的存在有效抑制了晶界不连续粗化 ,但γ相从TiB2 /基体界面和晶界重新形核生长使片层组织转变为均匀的细晶近γ组织     

TiAl合金细小全层片组织形成机理

根据对细小全层片组织及其高温转变中间组织的金相和电镜观察分析结果,提出了一种新的双相钛铝合金层片组织形成机理,即γ／α层片结构在α单相区温度下沿γ相基体中不同取向（１１１）惯习面成束形成,而后在冷却过程中转变为层片团细小的γ／α２全层片组织。     

TiAl合金定向全片层组织的籽晶法制备

以Ti-43Al-3Si为籽晶,在Ti-47Al合金中成功的制备出了与生长方向平行的定向全片层组织.结合Ti-Al二元相图,分析了亚包晶和过包晶成分合金的凝固路径,确定了籽晶法控制TiAl合金片层方向对母料合金成分的要求.通过对不同生长速率下Ti-47Al合金籽晶法定向凝固组织的观察发现,成功的引晶生长应保证高温α相沿非择优取向<1120>以平界面生长,即采用足够高的温度梯度和足够低的生长速率. Α相胞状树枝晶生长过程中将在枝晶间析出β相,破坏定向全片层组织.     

全片层γ-TiAl合金显微组织对断裂行为的影响

通过SEM原位拉伸研究了全片层Ti-46．5Al-2．0Cr-1．5Nb-1.0V合金的显微组织与断裂行为的关系。通过热处理手段获得可区分晶粒尺度和片层厚度的全片层组织。研究表明，随着晶粒尺度的增大，裂纹扩展路径由平直变得曲折，断裂方式由沿片层界面和沿晶断裂变为穿片层断裂。随着片层厚度的减小，韧带的刚性增强，塑性变形减小，增韧效果得到改善。在全片层组织中，微裂纹在α2/γ片层界面形核。     

晶粒尺度和片层厚度对全片层γ—TiAl合金性能的影响

研究了全片层Ｔｉ－４６．５Ａｌ－２Ｃｒ－１．５Ｎｂ－１Ｖ合金的显微组织与宏观力学性能之间的关系,研究表明,通过不同的热处理制度可以得到具有相同片层厚度的４种晶粒尺度,以及晶粒尺度大约为４５０ｕｍ,片层厚度分别为１５０ｍｍ和５００ｎｍ的组织。材料的屈服强度随着合金晶粒尺度和片层厚度的境加而减小,符合Ｈａｌｌ－Ｐａｔｃｈ关系,Ｋｙ值为１．８２。材料的蠕变抗力随片层厚度的境枷而减小,但是对晶粒尺度的变化     

Co对铸态TiAl-Nb合金组织和高温氧化性能的影响

采用非自耗电弧熔炼方法经多次重熔制备了Ti45Al-6Nb-xCo合金(x=0, 0.5, 1, 2和4 at.%),研究了不同Co含量合金的组织结构和高温抗氧化性能。结果表明,增加合金中的Co含量能够细化α₂+γ片层组织,促进合金中形成γ和B₂相,并抑制α₂相形成;合金中Co含量超过2 at.%会导致富Co相析出和组织粗化。1000℃空气中的恒温氧化结果表明,适量的Co合金化能够显著改善TiAl-Nb合金的高温抗氧化性能;Ti45Al-6Nb-1Co合金的氧化的抛物线速率常数约为1.36×10^_-2mg^₂/cm^₄h,较Ti45Al-Nb合金低约1个数量级;但Co含量超过2 at.%后,随Co含量增加,合金的氧化速率呈增加趋势。     

Mo-Si-B三元硅化物显微组织及氧化行为研究

采用电弧熔炼法制备了4种不同成分的Mo-Si-B合金，利用XRD和SEM-BSE对其显微组织进行了分析，以及利用TGA，XRD和SEM-BSE对其在1200℃的氧化行为进行了研究。显微组织分析表明：4种合金均由Mo，Mo5SiB2（T2），Mo3Si三相组成。氧化结果显示：死相含量最多的合金有最好的抗氧化性；在Si含量相同的条件下，具有共晶组织的合金抗氧化性最好。氧化后的合金由表面氧化层、中间层和基体组成。对表面氧化层的相结构进行了XRD和BSE分析，发现表面氧化层主要由非晶SiO2组成。     

新型Ti5321合金片层组织的热变形行为

为研究具有原始粗片层组织的Ti5321合金热压缩变形过程中流变应力、显微组织等随变形条件的变化,在Gleeble-2800型热模拟试验机上进行高温热压缩试验,试验温度790~850 ℃,应变速率为0.01~1 s-1,变形量为30%~70%。结果表明：Ti5321合金的软化机制与片层组织球化和动态再结晶有关,变形量和变形温度是影响合金片层组织球化及β再结晶的主要因素。同一变形温度和应变速率下,随着变形量的增大.会出现片层α相球化及β相再结晶现象。当应变速率和变形量相同时,低温变形主要发生的是片层α相球化行为,高温变形发生的是β相的再结晶。     

Ti—48Al合金片层组织的连续粗化机制

研究了 115 0℃时效时Ti 48Al合金全片层组织的连续粗化机制。片层组织的连续粗化不仅能通过片层界面缺陷 (如台阶、端部、弯曲的界面等 )迁移来实现 ,而且可以通过γ/γ片层界面迁移或分解的方式来实现 ;在真孪晶、伪孪晶和 12 0°旋转有序型γ/γ界面当中 ,12 0°旋转有序界面的稳定性最低 ,最容易迁移或分解 ;γ片层内的 12 0°旋转有序畴界与片层界面的交汇处易形成热沟(thermalgroove) ,它往往成为片层界面发生分解的起始部位     

AlCoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金的高温氧化行为

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼法制备AlCoCrFeNiTi_(0.5)多主元高熵合金,研究合金在800、900、1000和1100℃下的高温氧化行为,采用XRD,SEM及EDS对氧化膜的成分及形貌进行了分析,探索了合金的氧化机制。结果表明,合金的氧化动力学曲线在800和900℃时近似遵循六次方抛物线规律,在1000和1100℃时近似遵循四次方抛物线规律。合金具有优异的抗氧化性,在800、900和1100℃下为抗氧化级别,而在1000℃下为完全抗氧化级别。合金的氧化主要发生在枝晶间和共晶区,呈岛状团聚堆叠生长,1100℃氧化时该区域的氧化物发生明显剥落,氧化产物主要是TiO_2、Fe_2TiO_5和FeCr_2O_4等;而枝晶相的氧化产物较单一,1000℃及以下温度氧化时为弥散分布的Al_2O_3颗粒,1100℃氧化时为致密的Al_2O_3氧化层。高温氧化后,合金基体相结构稳定,未出现软化现象。     

铸造TiAl合金定向层片组织的室温拉伸性能和断裂行为

评价了常规铸造Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr(at%)合金定向层片组织的室温拉伸性能和断裂韧性,并结合断口形貌分析其断裂行为。结果表明:该定向层片组织在承受平行于层片界面载荷作用时,表现出优异的室温抗拉强度和塑性组合,且其室温拉伸塑性可达到3.8%,明显优于其他铸造TiAl合金。其较高的室温拉伸塑性归因于定向层片组织的一致性和穿层断裂区发生较大程度的塑性变形。定向层片组织室温拉伸的主要断裂模式是穿层断裂,断裂起源于层片界面端部垂直于试样表面的TypeⅡ层片区域,而不是层片界面平行于试样表面的TypeⅠ层片区域。其主要原因是TypeⅡ层片具有比TypeⅠ层片低的裂纹萌生和扩展抗力。     

机械合金化和微量添加剂对TiAl基合金显微组织及高温抗氧化性能的影响

研究了采用机械合金化方法制备TiAl基合金的工艺及其对显微组织的细化作用，概述了一系列添加剂对TiAl基合金高温抗氧化性能的影响。     

TiAl基合金显微组织对高温抗氧化性的影响

研究了Ｔｉ－３３Ａｌ－３Ｃｒ－０．５Ｍｏ（ｗｔ％）合金的近ｒ相组织、双态组织、近层片状组织和全层片状组织等几种典型显微组织对其９００℃下循环氧化过程中高温抗氧化性的影响。结果表明，双态组织试高温抗氧化性最好，而近层片状组织试样的高温抗氧化性最差。使用扫描电子显微镜及能谱、波谱分析仪分析了各种显微组织试样的氧化层结构和组成。     

铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金的室温力学性能

对具有柱状晶组织的铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金纵向和横向试样进行了室温拉伸、室温压缩和三点弯曲试验,并对拉伸试样断口进行了分析。结果表明:铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金力学性能存在强烈的各向异性。横向试样的拉伸性能和弯曲性能远远优于纵向试样,但压缩屈服强度低。合金的力学性能取决于加载轴与片层界面的角度,而不是柱状晶轴的方向。横向拉伸试样的拉应力与片层界面平行,α2/γ片层相界面对裂纹的阻碍作用对提高拉伸性能起到了重要作用。纵向压缩试样的压应力与片层界面垂直,使片层间的微裂纹闭合不扩展,压缩屈服强度较横向试样高。