TiAl合金表面涂层技术研究现状

TiAl合金由于其密度低,比强度和比刚度高,是航空航天工业理想的新型高温结构材料.室温塑性差的问题已通过添加合金元素和显微组织调控等手段基本得到解决,进一步提高其高温抗氧化和耐磨性能已成为需要重点研究的问题.表面涂层技术为这一问题的解决提供了一条有效的途径,为此,综述了国内外TiAl合金表面涂层技术的研究现状,重点介绍了激光技术和热喷涂技术及其应用,并展望了TiAl合金表面涂层技术的发展趋势.     

钛铝合金薄板成形技术的发展及应用研究

介绍了TiAl基合金薄板的铸造冶金工艺、元素粉合成工艺、合金粉成形工艺及单元素箔板叠轧工艺4大类成形技术.评述了国内外TiAl基合金薄板成形技术的发展现状,以及TiAl基合金薄板在航空航天领域应用研究状况.指出TiAl基合金的研究重点已经从基础研究转向应用基础研究,其实用化研究进程正在加快.     

高铌TiAl高温合金的研究现状与展望

高铌TiAl高温合金是一种具有发展前途的新一代高温结构材料,合金化元素铌的添加能够显著提高γ-TiAl合金的工程应用.文章首先综述了高铌TiAl合金的性能特点和应用前景,并简单介绍了该合金的最新基础研究情况,随后介绍了制备高铌TiAl合金的基本工艺.最后论述了国内外高铌TiAl高温合金的发展历史和趋势.     

铸造用TiAl母合金制备技术研究进展

目前,新型轻质高温结构材料TiAl合金铸造部件已经进入工业化生产阶段,急需工业级铸造用TiAl母合金的制造技术和评估体系作为支撑。结合了钢铁研究总院铸造TiAl合金工程化研究和应用成果,概述了国内外铸造TiAl合金材料和部件的工程化应用现状,在此基础上,提出了铸造TiAl母合金的化学成分、规格等技术要求,并进一步对比分析了2次自耗熔炼、自耗熔炼+凝壳熔炼、自耗熔炼+凝壳熔炼+自耗熔炼等母合金制备工艺的优缺点,最后提出了工业级铸造TiAl母合金的技术发展方向。     

定向凝固TiAl合金成分−组织−性能研究进展

TiAl合金由于其低密度和高比强度,在航空材料中展现出良好的应用前景。通过定向凝固控制TiAl合金晶体取向,有助于大幅提升合金高温性能和服役温度,促进TiAl合金在新一代航空发动机上的应用。综述了近年来TiAl合金定向凝固的研究方法和成分?组织?性能关系的研究进展,总结了国内外定向凝固TiAl合金的主要研究单位及研究主题,简要介绍了定向凝固方法与模壳材料的应用情况。从合金成分角度,分析并总结了α、β相稳定元素和其他常见元素对定向凝固组织和性能的作用;从力学性能角度,介绍了定向凝固高Nb?TiAl合金在高温拉伸、蠕变、高周疲劳性能上的优势及相关机理;从定向凝固工艺角度,归纳了生长速率和温度梯度对合金凝固路径、片层取向及宏观、微观偏析的影响。展望了定向凝固TiAl合金的未来发展方向。     

TiAl合金复合韧化及其复合材料研究进展

TiAl合金具有低密度、高比强度及优异的高温性能等特点,成为航空航天领域极具发展潜力的轻质高温结构材料。然而,TiAl合金在室温下断裂韧性较低及800 ℃以上时热稳定性不佳等问题限制了该合金的应用,解决这些难题的重要方向之一是发展TiAl基复合材料。介绍了近年来国内外对TiAl基复合材料研究的进展情况,主要包括颗粒、连续纤维及改性涂层纤维增强增韧TiAl基复合材料的研究,并对未来TiAl基复合材料的发展方向提出展望。     

TiAl合金板材的制备及研究现状

本文综述了铸锭冶金和粉末冶金方法制备TiAl合金板材的工艺和国内外研究现状,介绍了铸轧技术、流延成形以及物理气相沉积等方法制备TiAl合金板材的工艺过程和材料性能,论述了上述方法的特点和发展趋势.     

TiAl基金属间化合物的研究现状与发展趋势

系统地总结了TiAl基金属间化合物结构材料的研究现状、存在的问题以及在航空航天等领域的应用情况。对TiAl基金属间化合物的组织控制与性能研究、冶金熔炼、成形加工等进行了归纳,结合TiAl基金属间化合物材料与应用研究取得的新进展,预测了TiAl基金属间化合物轻质结构材料在今后一段时期的发展趋势。     

TiAl基金属间化合物表面涂层研究进展

TiAl合金具有优异的高温力学性能,可以作为Ni基高温合金的轻量化替代材料,但氧化和磨损等行为限制了TiAl合金的高温服役时间,不利于工业化应用。通过在TiAl合金表面沉积涂层,可以使材料兼具基体的力学性能和涂层材料的表面性能,以提高TiAl合金适应不同服役环境的能力,进而拓展其应用范围。列举了TiAl合金使用的涂层材料应具有的性质;介绍了常见涂层的制备方法;以涂层成分分类,分别总结了不同涂层体系的研究现状,并展望了制备工艺和涂层性能的发展趋势。     

TiAl基合金的超塑性力学性能

超塑性力学性能是合理制定超塑性成形工艺和正确选用模具材料的理论依据。总结了国内外在TiAl基合金超塑性研究中所获得的各种条件下的超塑性力学性能。内容包括应变速率敏感性因子、超塑性延伸率和典型的真应力-真应变关系。最后，对TiAl其合金超塑性成形的应用前景进行了展望。     

等离子表面冶金技术的现状与发展

双层辉光离子渗金属技术已成功地在普通碳钢表面形成高速钢、其中包括时效硬化高速钢、不锈钢以及镍基合金等；该技术已成功地应用于手用锯条和机用锯条，使其齿部形成高速钢，锯条不仅具有高速钢的切削性能，而且柔韧不断;钛合金表面经离子渗钼等工处理后，Ti6Al4V的耐磨性得到大幅度提高;经离子渗铌等工艺处理后，TiAl金属间化合物的抗高温氧化性能明显改善。在双层辉光离子渗金属技术的基础上，又发展了加弧辉光离子渗金属，双辉钎焊技术，双阴极辉光放电超硬薄膜合成技术，以及陶瓷表面金属化和异性材料焊接技术等。     

基于CMT技术的铝合金电弧增材制造研究现状

由于铝合金的应用领域较为广泛,使其增材制造技术成为了研究热点。CMT技术作为一种新型焊接工艺,焊接过程中弧长控制较为精确,其热输入量小、飞溅少等工艺特点非常适合铝合金等低熔点金属的增材制造,因此,铝合金CMT增材制造技术成为了近年来国内外各研究机构的研究热点。从控形控性的角度分析了国内外相关研究机构的研究方向,重点综述了焊接速度、送丝速度、CMT工艺等工艺参数和热处理对成形件形貌及性能的影响,同时概述了铝合金CMT电弧增材制造中尺寸控制、组织性能、气孔缺陷等方向的研究工作。借此指出,基于CMT技术的铝合金电弧增材制造技术的相关研究工作仍主要聚焦于试验研究阶段,并未深入到成形机理的探究。该领域的研究工作应更深入、系统地从成形尺寸精度控制、控制气孔缺陷、组织演变规律及性能优化等角度展开,力求加速推进该技术在现代制造业的应用。     

钛铝低压涡轮叶片熔模铸造精确成形及冶金缺陷分析

目的 研究不同浇冒口设置对TiAl低压涡轮叶片的成形的影响及叶片冶金缺陷形成的原因。方法 采用熔模精铸方法,通过设计顶注式重力铸造浇注系统,采用冷坩埚感应熔炼炉进行TiAl叶片浇注实验,采用目视和X射线检验方法分析叶片铸件表面及内部缺陷,并结合金属凝固理论分析缺陷形成原因。结果 合理的浇口和排气孔设置有效避免了因熔体流动性差造成的叶片充型不完整,以及凝固收缩导致的应力开裂等问题,浇注出成形完整的铸造叶片;叶冠与叶身端部转角部位充型凝固过程中形成热节,容易出现贯穿性疏松缺陷;树脂基熔模焙烧后残留的碳黑在熔体充型凝固过程中,与面层中的ZrO2反应生产CO,导致叶身出现聚集性皮下气孔;由于凝固收缩引起叶身与铸型分离,降低横向散热能力,导致叶盆部位出现表面疏松。结论 通过浇注合理的浇注系统设置可实现TiAl叶片完整充型,疏松缺陷控制为进一步提高叶片质量的关键。     

增材制造铜/钢双金属材料研究进展

铜/钢双金属材料具有力学强度高、物理化学性能优良等优势,在交通运输、电力能源和建筑工业等领域应用前景广阔。然而,传统熔铸工艺在制造铜/钢双金属材料时,容易在铜/钢界面处产生偏析现象,在一定程度上限制了铜/钢双金属材料的发展。与传统工艺相比,增材制造技术不仅能实现复杂加工零件的快速制造,而且在成形过程中较短的保温时间能缓和或消除异种金属材料界面产生的冶金缺陷,进而增强铜/钢双金属材料的力学性能。由于双金属材料是近年来的研究热点,有关增材制造铜/钢双金属材料的综述性文章较少,故综述了近年来激光、电子束及电弧增材制造技术制造铜/钢双金属材料的研究发展现状,分析了各技术的优缺点,并从制备方法、工艺参数及界面合金元素等角度,分析了影响材料界面组织性能变化的关键因素。发现在增材制造铜/钢双金属材料方面,目前激光增材制造技术主要应用于精度要求较高的小尺寸零部件,电子束增材制造技术适用于某些具有特殊性能的合金,如钛合金,而电弧增材制造技术适用于精度要求较低的大型复杂零部件。在铜/钢双金属材料增材制造过程中,界面处易形成显微组织分布不均匀、界面晶粒尺寸差异较大等现象,导致界面处产生应力集中,从而造成材料...     

元素粉末法制备TiAl金属间化合物的研究进展

元素粉末冶金因具有成本低、制备的合金组织均匀细小等优点而受到广泛关注。简要介绍了元素粉末法制备TiAl合金的研究进展,主要从反应机理、致密化行为和力学性能等方面进行综述。研究表明,Ti与Al元素的反应由扩散控制,借助TiAl3和TiAl2等中间相最终得到Ti3Al和TiAl相共存的反应产物。在高Nb–TiAl合金的Ti–Al–Nb三元系中,Nb元素主要通过形成中间产物——Nb–Al化合物最终均匀分布在基体相中。从原料和工艺两个角度总结了元素粉末法制备TiAl合金过程中影响致密化的因素,介绍了提高元素粉末法制备TiAl合金的热加工和力学性能的方法,总结了近年来元素粉末法制备TiAl合金的力学性能研究成果。目前来看,元素粉末法制备的TiAl合金力学性能已达到变形合金的水平。     

TiAl合金热加工研究进展

TiAl合金作为新一代轻质高温结构材料,具有优异的高温性能,在航空发动机等领域具有重要应用前景。但是TiAl合金具有本征脆性,热加工窗口窄,热变形易开裂,限制了其广泛应用。回顾了TiAl合金的发展历程,综述了其热变形行为以及高温锻造、高温轧制和热挤压等热加工技术,并指出了TiAl合金热加工未来发展方向。     

Design,Processing, Microstructure,Properties, and Applications of Advanced Intermetallic TiAl Alloys

After almost three decades of intensive fundamental research and development activities, intermetallic titanium aluminides based on the ordered γ‐TiAl phase have found applications in automotive and aircraft engine industry. The advantages of this class of innovative high‐temperature materials are their low density and their good strength and creep properties up to 750 °C as well as their good oxidation and burn resistance. Advanced TiAl alloys are complex multi‐phase alloys which can be processed by ingot or powder metallurgy as well as precision casting methods. Each process leads to specific microstructures which can be altered and optimized by thermo‐mechanical processing and/or subsequent heat treatments. The background of these heat treatments is at least twofold, i.e., concurrent increase of ductility at room temperature and creep strength at elevated temperature. This review gives a general survey of engineering γ‐TiAl based alloys, but concentrates on β‐solidifying γ‐TiAl based alloys which show excellent hot‐workability and balanced mechanical properties when subjected to adapted heat treatments. The content of this paper comprises alloy design strategies, progress in processing, evolution of microstructure, mechanical properties as well as application‐oriented aspects, but also shows how sophisticated ex situ and in situ methods can be employed to establish phase diagrams and to investigate the evolution of the micro‐ and nanostructure during hot‐working and subsequent heat treatments.     

核电用316L不锈钢粉末增材制造研究现状

增材制造技术是一种无须模具、近净成形的先进制造工艺。不锈钢是一种在核电行业广泛应用的结构材料。实现不锈钢结构件的增材制造将进一步推动增材制造技术的发展,也可为核行业带来革命性改变。以核电用316L不锈钢为例,系统阐述了不锈钢粉末增材制造研究现状,包括粉末制备工艺现状、增材制造成形工艺现状以及成形件的组织性能研究现状。目前,增材制造用316L不锈钢粉末的制备工艺主要为雾化法,粉末的物化性能受制粉工艺参数的影响。在激光粉末床熔融增材制造技术、电子束选区熔化技术和等离子增材制造技术中,尤以激光粉末床熔融增材制造不锈钢的应用最为广泛。增材制造316L不锈钢的组织与性能存在各向异性,但各向异性可通过增材制造的后处理技术消除。目前增材制造最为常用的后处理技术为热处理。与锻造316L不锈钢相比,经热等静压处理的增材制造316L不锈钢的力学性能与辐照性能更优。目前,核用不锈钢的增材制造技术还处于起始阶段,后续应重点关注增材制造的成形机理及成形材料中子辐照性能等内容。     

TiAl合金增压器涡轮研究进展

采用轻质TiAl合金代替较重的镍基高温合金制作内燃机增压器涡轮,是改善内燃机加速响应性、实现轻量化的有效技术途径之一.围绕TiAl合金增压器涡轮的工程化应用,分析了TiAl合金增压器涡轮的合金及组织设计、涡轮制备技术、涡轮连接技术、母合金制备技术、应用考核试验等方面的国内外研究现状和研究进展.认为我国铸造技术和连接技术...