定向凝固Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金的显微组织和性能

研究了Al含量对冷坩埚定向凝固Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金的定向凝固组织主要由α₂相和γ相组成,随着Al含量的提高α₂相逐渐减少而γ相含量提高,且其显微组织片层由以平行片层和45°片层为主的混合片层向垂直混合片层转变;Al含量(48%,原子分数)较高的Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金其片层取向与应力方向垂直,具有较高的抗压强度和较低的塑性;Al含量(45%,原子分数)适中的合金其片层取向与应力方向平行,具有较高的强度、室温延伸率和综合性能。     

Ti-6246中α相转变织构的形成机制

利用EBSD研究了β单相区锻造Ti-6246饼坯的显微组织和晶体取向。结果表明,β锻造的Ti-6246合金有网篮组织,原始β晶粒沿着金属的流动方向拉长。β相呈现100_β与饼坯压缩方向平行的强丝织构。次生α相的织构类型与β相符合Burgers取向关系。当相邻原始β晶粒具有相近110方向时,在该β/β晶界两侧析出的次生α相的晶体c轴将沿着这一共同的110方向,即发生变体选择,导致α相在{0001}极图上的最大织构密度明显高于β相在(110)极图上的最大织构密度。     

Ti60合金板材的室温强度与其显微组织和织构的关系

研究了Ti60合金板材的组织、织构随热处理温度的变化规律及其对室温强度的影响。结果表明:对于Ti60合金板材,与轧制态相比,在α单相区热处理后显微组织和织构基本不变;随着热处理温度由α+β两相区升高到β单相区,等轴初生α相体积分数减少直至完全转变为片层次生α相,T型织构成分逐渐消失,并形成新的织构。在热处理温度下初生α相的体积分数,是决定是否形成新织构的主要因素:初生α相大量存在时次生α相的取向与之相近;初生α相体积分数减少对次生α相取向的影响减弱,次生α相的{0001}晶面易形成新的集中取向,与高温轧制变形后形成的β相织构有关。板材同一方向(TD或RD)的室温强度变化主要受晶内亚结构的影响:α单相区热处理后未消除晶内亚结构,板材的室温强度与轧态接近;α+β两相区和β单相区热处理消除了晶内亚结构,使强度明显降低。消除晶内亚结构后,板材相同方向的室温强度受显微组织的影响较小:初生α相体积分数的减少对室温强度没有明显的影响,在两相区不同温度热处理的板材其室温强度相当,β单相区热处理后板材的室温强度呈降低趋势,但是不同方向上的降低幅度受织构的影响较大。织构和晶内亚结构共同影响板材室温强度的各向异性,在晶体学c轴集中取向的方向上强度较高,晶内亚结构的存在弱化织构对拉伸强度各向异性的影响,在两相区和β单相区热处理消除了晶内亚结构,使板材的各向异性增强。     

γ-TiAl基合金定向凝固特性研究

用定向凝固方法在不同的生长速度下成功地制备了一批γ-TiAl定向凝固试样.通过对不同生长速率下形成的γ-TiAl金相组织观察和分析后发现:随着生长速率的增加,原先的初生稳定相β相的数量逐渐减少,亚稳相α相的数量逐渐增加;最后形成的由α2和γ组成的片层组织的片层间距λ与生长速率的V1/3近似成反比关系.     

电子束成形TC18钛合金晶体取向规律研究

采用电子束熔丝成形工艺制备TC18钛合金试件,研究了其柱状晶组织的生长和晶体取向的分布规律。结果表明,用电子束熔丝成形工艺制备的TC18钛合金,其宏观金相组织为沿竖直方向生长的粗大柱状晶,以外延生长的方式从熔池底部长大。受成形过程中特殊传热条件的影响,电子束熔丝成形钛合金组织中的TC18钛合金晶体形成特定方向的择优取向,α、β两相晶体取向分布都有明显的规律。在成形组织外延生长的情况下,β相向α相晶体结构的转变具有继承性。其中大多数β晶粒有001方向的强丝织构,柱状晶间β相的宏观取向也有明显的特征,分布方向集中为TD、LD及法面ND。β→α转变严格遵循Burgers取向关系,由同一个母相β晶粒内析出的片层α/α满足Burgers取向关系所要求的取向差分布,柱状晶内的α主要有6种取向,β→α转变过程有较强的变体选择。     

Ta掺杂对γ-TiAl基合金块状组织和力学性能的影响

研究了Ti-48Al-2Nb-2Cr-xTa(x=0,1.0,2.0)(原子分数,%)合金α单相区淬火,块状组织(γ_m相)的演变规律,采用EBSD(电子背散射衍射)技术对晶粒取向进行表征。结果表明,在快速冷却条件下,微量Ta元素的添加能够促进γ_m相的析出,促进(体积分数大于50%)或者抑制(体积分数小于50%)γ_m相析出的Ta元素临界含量为2%(原子分数)。Ta元素能够细化γ_m相亚颗粒,同时,不同种类γ_m变体可直接在α₂晶粒内以BOR形核,在生长过程中发生了沿着{111}γ密排面的变体选择,使得第二代γ_m变体偏离BOR。     

QAl9-4/B30焊缝TEM特征

本文利用透射电子显微镜研究了QAl9-4+B30铜合金焊缝内的组织。结果表明,QAl9-4+B30铜合金的焊缝内存在β'马氏体板条,内部具有细微的层状结构。经过热处理后β'马氏体转变为γ2相。基体中出现与基体共格的细小面心立方相。QAl9-4+B30铜合金的焊缝内存在NiAl相,NiAl相的(110)面大多平行于面心立方基体的(111)面,NiAl析出相的长轴方向平行于[121]NiAl,垂直于[101]NiAl。     

TC21钛合金热变形过程中片层α相动态球化行为研究

目的 定量分析不同热变形参数下片层α相的演化行为,探究不同热变形参数对TC21钛合金中片层α相动态球化行为的影响规律,并探讨片层α相在动态球化过程中的组织演变机理。方法 基于Thermecmastor-z热模拟试验机对TC21钛合金开展不同变形参数的热压缩试验,结合SEM-EBSD材料表征技术进行显微组织的表征。结果 随着温度从890℃升高至950℃,片层α相的平均厚度从0.65μm先增大至0.72μm后减小至0.16μm;在高温、低应变速率的条件下,片层α相球化百分数约为59%,而在低温、高应变速率条件下,片层α相球化百分数降至约26%;随着应变速率由0.001 s^-1升至1 s^-1,片层α相球化百分数的增量由10%减少至不足2%。结论 温度的高低主导了片层α相尺寸的变化趋势;变形温度的升高及应变速率的降低加速了片层α相的球化进程,而应变速率为主要影响因素;在α+β两相区变形过程中,LAGBs常形成于片层α相内部位错塞积程度较高的区域,并以此作为发生动态球化的界面。随着动态球化百分数的增大,α相中LAGBs的体积分数减小,而HAGBs的体积...     

钨对TiAl合金1265℃,18h热处理微观组织的影响

采用显微组织观察的方法研究了Ti-Al-Nb-W-B合金在1265℃,18h热处理过程中的组织演变规律.对合金的铸态、均匀化处理态合金及1265℃,18 h热处理态微观组织进行了观察,研究了钨含量与Ti-Al-Nb-W-B合金热处理微观组织演变的关系.结果表明:热处理态组织的层片特征弱化,γ片增厚,而体积分数减少,α2片则增厚更多,且体积分数增多.当合金中钨含量不同,其组织中的晶团尺寸出现差异,随着钨含量的增加,晶团尺寸减小,但减小的程度较小;白色点状的β(B2)相析出,呈弥散分布;随着钨含量的增加,β(B2)析出相的数量有增加的趋势,且更多地分布在晶界,尤其在晶界的交角处,析出相可有效钉扎晶团长大:在1265℃保温时,非连续长大非常缓慢.     

Al含量对TiAl二元合金铸态组织演化规律的影响

研究了Ti-(35～57)Al合金非自耗电弧熔炼过程中凝固组织的演化规律.通过对不同Al含量的TiAl合金的凝固组织的研究发现,随着Al含量的增加,其宏观组织由等轴晶向柱状晶转变.其中,Al含量为46％～49％(原子分数)时其柱状晶最为明显,然而,其显微组织则随着Al含量的增加,由块状组织逐渐转变为魏氏组织、片层组织和枝晶组织.TiAl合金的初生凝固路径随Al含量的增加,依次表现为β相凝固、α相凝固、γ相凝固.结果表明:当Al含量低于49％(原子分数)时,为β相凝固;当Al含量为49％～56％(原子分数)时,为α相凝固;当Al含量大于56％(原子分数)时,为γ相凝固.而且,随着Al含量的增加TiAl合金中α2相先增加,后随着γ相的出现逐渐减少,直至全部为γ相.     

Nb、Cr和Mo对新型β/γ-TiAl合金组织与相变的影响

为了研究TiAl合金中β相稳定元素对显微组织及相变温度的影响,本文在Ti-43Al合金的基础上,通过单独与复合添加Nb、Cr、Mo 3种合金元素,获得了新型β/γ-TiAl合金,并系统研究了3种元素的作用规律.结果发现:Nb促使合金形成片层结构,Cr、Mo使合金分别形成近γ组织和针状魏氏组织;3种元素对β相的稳定能力为Mo>Nb>Cr;复合添加Nb、Cr、Mo元素对β相的稳定作用比单一添加更为显著;3种不同元素对α+β+γ三相区范围有显著影响,对α2+γ→α转变的共析温度(te)影响较大,而对γ→α的转变温度(tα)影响较小,Ti-43Al-4Nb-2Mo-0.2B合金的α+β+γ三相区最窄约为15℃,而Ti-43Al-6Nb-0.2B合金的α+β+γ三相区最宽约为95℃,Ti-43Al-4Nb-1Cr-1Mo-0.2B合金的α+β+γ三相区为55℃.     

无取向硅钢形变储能取向依赖性及其对再结晶织构的影响

采用晶体塑性有限元模拟与实验相结合的方式,研究无取向硅钢冷轧过程中不同初始织构组分的取向流动与形变储能累积。结果表明:冷轧后形成了较强的α,γ形变织构和较弱的λ形变织构。再结晶织构由γ,α,η和λ织构组成,其取向密度依赖于冷轧压下率。随冷轧压下率增大,λ再结晶织构逐渐增强,η织构先增强后减弱,γ织构先减弱后增强,α织构稍有弱化。冷轧过程中形变储能累积具有明显的初始取向依赖性,初始γ取向储能累积速率在低于50%压下率时与初始α取向接近,高于50%压下率时则明显大于后者,初始λ取向储能累积速率始终显著低于γ和α取向,转至同一形变取向的不同初始取向间的储能累积也会产生差异。冷轧过程中不同初始织构组分的取向流动与形变储能累积规律,决定了无取向硅钢再结晶织构组分的发展。     

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β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β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260mm×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。     

电子束3D打印Ti-6Al-4V合金电化学腐蚀性能研究

研究了电子束3D打印Ti-6Al-4V合金的微观组织和电化学腐蚀性能之间的关系。研究表明,在平行于成型方向(XOZ面),观察到竖直生长的原始β柱状晶,其主要由晶界柱状α、沿晶界生长的集束α以及β晶内网篮状α组成,其中,网篮组织内部α片层取向各异,细小的棒状β相位于α片层之间。通过在1 mol/L HCl溶液中对合金动态极化曲线和电化学阻抗谱的测量来研究各成型面抗腐蚀性能,与XOY面相比,XOZ面表现出更好的耐腐蚀性,这种性能的差异与合金显微组织密切相关,利用OM、SEM和TEM等分析手段可得,各个成型面抗腐蚀性能差异主要是由于β相含量不同,其中XOZ面β相含量最高,其耐腐蚀性能最好,因此通过控制成型过程以获得高含量β相可以提高合金耐腐蚀性能,除此之外,合理选择电子束3D打印Ti-6Al-4V合金的应用表面可以获得更好的耐腐蚀性。     

Ti-47Al-2W-0.5Si-0.5B合金中β相生长方向的O点阵分析

将Ti-47Al-2W-0.5Si-0.5B(ABB-23)合金经热等静压和热处理,在透射电镜下观察其组织,在α_2-Ti_3Al相中发现了呈针片状的β相析出物,有多种不同的有规律的长轴方向.β相与α_2-Ti_3Al之间的取向关系为(0001)_(α_2)//{110}_β和<1120>_(α_2)//<111>_β.当沿α_2相的[0001]_(α_2)方向观察时,β相的长轴生长方向均偏离α_2相密排方向<112O>方向约14°用O点阵模型对β相在α_2相中析出时的这种特定的长轴生长方向进行了合理解释。     

WC-Ni硬质合金的显微结构参数

通过对两相WC-Ni硬质合金和Ni-W-Cγ相模拟合金试样的X射线衍射相分析,扫描电镜显微结构参数的体视学测量及性能测试,建立了显微结构参数间的定量关系式及维氏硬度与显微结构参数间的Hall-Petch型关系式。结果表明,γ相平均自由程λ与WC晶粒邻接度CWC间存在反向对应关系、与γ相体积分数fγ和WC平均晶粒尺寸LWC间存在正向对应关系,说明fγ和LWC对λ~CWC实验关系的影响在测量误差范围内,因而用CWC(或λ)、fγ和LWC中任意两个参数都可准确表征两相WC-Ni硬质合金的结构特征;合金的维氏硬度与显微结构参数的关系可用混合物规则,通常用HV=3 560+7.00λ-1/2=3 560+2 163.(1-CWC)-1.85=3 560+23.7.(f-γ1-1)0.40.L-W0.C40亦能满足测定精度的要求。     

TiAl合金片层取向控制研究进展

TiAl合金因具有低密度、良好的高温强度以及抗氧化性,成为在航空航天及汽车行业具有重要应用价值的新型高温结构材料。对于全片层TiAl合金,通过控制α相沿非择优取向生长,获得平行于生长方向的片层组织,可显著提高其综合力学性能。TiAl合金的片层组织控制方法主要包括改变凝固路径法和籽晶法。综述了TiAl合金片层取向控制的现状及存在的主要问题,指出自引晶法和β相籽晶法是片层取向控制的新方法,将促进TiAl合金片层组织控制的工程化应用。最后,对TiAl合金片层取向控制的发展前景进行了展望。     

EB炉熔炼TC4钛合金轧制过程中的组织演变与力学性能

本实验以电子束冷床熔炼炉(EB炉)熔炼TC4钛合金为研究对象,结合实际生产流程,研究不同变形量和不同温度对TC4钛合金板材显微组织与力学性能的演变规律.结果表明:在相同温度下,随着变形量增加,显微组织中α相的体积分数和尺寸减小而β相体积分数增大,合金的抗拉强度和延伸率均增大;当变形量为30％时,显微组织均表现为片层结构,随着变形温度升高,片层α相长宽比逐渐减小,抗拉强度逐渐升高而延伸率变化不大;当变形量增加到90％时,随着变形温度升高,显微组织由较强的B织构(0002)〈1120〉转化为T织构(1010)〈1120〉和锥面织构(1011)〈1120〉,塑性变形由基面滑移转为柱面滑移,显微组织中α相尺寸减小而β相含量增大,合金的抗拉强度和延伸率均增大.当温度升高到1000℃时,α相完全转变为β相,在随后的冷却过程中细针状次生α相从β晶粒析出,合金的抗拉强度和延伸率均增大.     

Ti-45Al-8.5Nb-W-Mo-Y合金的组织转变

研究了Ti-45Al-8.5Nb-W-Mo-Y合金的相结构。该合金铸态组织大部分由α2 γ片层域团组成，同时含有少量的B2 ω相。经过1200℃，2h处理后，B2相全部转变成ω相。合金经过70%-80%热变形后，组织由等轴γ晶粒，残余高温B2 ω相，少量的变形片层域团α2 γ片层组成。变形组织再经过1280℃，2h的热处理，其中高温相大幅度减少，同时α2板条增加。挤压态组织由变曲的片层及少量的等轴γ晶粒组成。循环热处理技术细化组织。     

Mg-Y-Nd合金中的析出相

利用电子显微镜对一种时效后的Mg-Y-Nd合金中析出相(β相)进行了研究.给出了分别沿β相[0001]与[11(-2)0]晶带轴方向观察时的形貌特征.分析表明,β相在基体中沿3个不同的〈11(-2)0〉方向生长,且β相沿〈0001〉α和〈11(-2)0〉α方向生长的速度要远大于沿〈1(-1)00〉方向的生长速度.通过对β相与基体之间不同的错配度分析说明了β相沿〈0001〉α不同方向生长速度的不同原因.