Fe3Al基合金室温塑性的改善

进行了不同成分、表面状态、相结构，显微结构的Ｆｅ３Ａｌ基合金在真空及气中的温拉伸试验，结果表明，与二元Ｆｅ３Ａｌ相比，本研究Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ等代位合金元素中，仅有Ｃｒ的添加提高真空室温拉伸伸长率。     

TiAl基合金在汽车发动机上的应用

以金属间化合物TiAl为基的合金密度只有铁基或镍基高温合金的一半，且高温比强度高，作为轻质耐热材料非常引人注目。在飞机和汽车发动机中都期待着TiAl基合金的实用化，以降低燃料费，减少排放量。但是，实际上，由于TiAl基合金室温塑性低，高温强度、抗氧化性不足，制造困难等，使实用化相当困难。日本大同特殊钢公司自1985年开展TiAl基合金的实用化研究以来，开发了TiAl基合金近净形加工的精密铸造和接合等相关技术，于1998年实现了TiAl基合金的赛车发动机增压器涡轮的实用化。 1 合金开发 要进行TiAl基合金的实用化，必须要改…     

双相TiAl基合金的室温孪生变形机制

研究了Ｔｉ－４８Ａｌ双相合金在室温下以不同压缩量变形后的微观组织结构。试验结果表明，形变孪笺是双相ＴｉＡｌ合金的重要变形机制，孪生系统为「１１１」〈１１２。随着变形量的增加，形变孪晶数量均多，但即使经历较大变形，形变孪晶仍然很薄。     

双相TiAl基合金的高温孪生变形机制

研究了Ｔｉ－４８Ａｌ双相合全在６００、８００℃下以不同压缩量（２％、８％、１５％、２０％）变形后的微观组织结构。试验结果表明，在高温下形变孪生同样是双相ＴｉＡｌ合金的重要变形机制，孪生系统为｛１１１｝＜１１２］．在高温下变形时，随着变形量的增加，不仅形变孪晶的数量增多，同时孪晶厚度显著增大。     

双相TiAl基合金的室温孪生变形机制

研究了Ｔｉ－４８Ａｌ双相合金在室温下以不同压缩量（２％、８％、１５％、２０％）变形后的徽观组织结构。试验结果表明，形变挛生是双相ＴｉＡｌ合金的重要变形机制，孪生系统为｛１１１｝＜１１２］。随着变形量的增加，形变李晶数量增多，但即使经历较大变形，形变孪晶仍然很薄。理论分析表明，在有序Ｌｌ＿ｏ结构中，形变不可能导致伪孪晶。     

TiAl基合金的工艺—显微组织—力学性能关系

因密度、比刚度、高温比强度和阻燃性等方面的优势,TiAl基金属间化合物被认为是最有应用潜力的新一代结构材料。室温脆性以及延性、蠕变性能和其它性能的平衡是阻碍TiAl基合金作为高温结构材料实际应用的主要障碍。在分析合金化对组织与性能的影响及机理、加工／热处理 对组织与性能的影响、变形和断裂机制、显微组织与拉伸性能的关系、抗氧化性及改善、蠕变性能与蠕变机制的基础上,论述了TiAl基合金的工艺－显微组织－力学性能关系。     

渗硅TiAl基合金的氧化动力学

改善TiAl基合金的高温抗氧化性能可更大限度地发挥其性能优势,固体渗硅是一种工艺简便且行之有效的方法,深入了解渗硅TiAl基合金的氧化动力学对保证其安全应用以及进一步的理论和实验研究具有重要意义。对经不同温度、时间固体渗硅处理的TiAl基合金在90 0℃下长期循环氧化过程中的动力学研究表明,其氧化过程通常包含三个阶段,即抛物线、线性和二次氧化阶段。提高渗硅温度有利于提高抗氧化性能。其中,经1 2 5 0℃渗硅2h的试样表现出优异抗高温氧化性能,在所测试的1 0 0 0h以内的整个循环氧化过程中仅出现抛物线氧化阶段,经90 0℃氧化1 0 0 0h后,增重小于0 . 3mg·cm- 2 ,相应的抛物线型氧化速率常数,Kp≈6 . 0 3×1 0 - 5mg2 (cm4 ·h) ,优异的抗氧化性能与其表层形成致密的Al2 O3层和相对稳定的Ti5Si3层有关。     

热变形TiAl基合金的超塑性行为

采用包套锻复合热机械处理技术,在Ti-33Al-3Cr合金中得到了平均名义晶粒尺寸为1μm的热变形显微组织材料在1000—1075℃及10×10－6—8×10－3S－1的应变速率范围内显示良好的超塑性,其应变速率敏感系数高达0．9;热激活能仅为250kJ／mol．在1075℃及8×10－5s－1下得到517％的超塑性拉伸延伸率．获得高的超塑性拉伸值的机理是,动态再结晶导致应变速率硬化     

渗硼处理对TiAl基合金室温机械性能的影响

TiAl基合金经过800℃×2h的固体渗硼处理后,能在其表面形成一层含有Ti_2B_5和AlB_(12)等硼化物的渗硼层,使得合金的室温机械性能(抗弯强度、挠度,特别是抗弯延性)得到提高。     

Ti3Al基合金室温塑性的改善方法

结合Ti3Al基合金室温塑性的主要影响因素，总结了Ti3Al基合金改善塑性的方法，这些方法包括：合金化、细化晶粒、热处理、控制间隙元素含量等。合金化元素主要包括Mo，V，Nb3种，它们的加入稳定了塑性相。提高了合金塑性。细化晶粒一方面可缩短滑移带长度，减少晶界的应变集中，使裂纹形核变得困难；另一方面由于细晶材料的塑性变形协调性较好，有利于更多滑移系的开动。热处理通过控制组织达到改善塑性的目的。间隙元素严重影响合金塑性，控制其含量是改善塑性的重要手段。     

热变形高铌TiAl合金室温塑性研究

研究了包套锻造对大尺寸高铌TiAl合金室温塑性的影响.结果表明,经过多步包套锻造后,合金室温塑性大大改善,延伸率可达2.29%.这主要归于：多步包套锻造有效地破碎了粗大的铸态组织以及在锻造过程发生了动态再结晶,这样不仅使合金平均晶粒尺寸降低,而且使合金晶粒分布均匀化,得到均匀细小的双态组织.此外,高铌TiAl合金经多步锻造后,有效消除了晶界偏析的脆性β相,从而使合金的室温塑性得到改善.     

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。     

置氢TC4钛合金室温变形行为研究

通过压缩试验研究了置氢TC4合金的室温变形行为,采用OM、TEM、XRD等分析手段研究了氢处理对TC4钛合金室温组织和变形机制的影响.结果表明,氢作为β相稳定化元素,改善了TC4钛合金淬火的亚稳相结构,促进了斜方α″马氏体和体心β相的生成.氢含量0.45%(质量分数,下同)时,合金中以α″相为主,变形方式为孪晶变形,变形能力提高幅度较小;氢含量超过0.59%时,合金中保留了大量β相,变形方式以滑移为主,变形极限大大提高.     

钛加工技术—接合篇8

本文简要地介绍了TiAl有序合金的发展历史,较为系统地概述了国内外在制备TiAl合金、克服其室温脆性及难加工成形性方面所开展的研究工作以及TiAl有序合金研究今后的发展趋势。     

大块非晶合金的复合韧化研究进展

大块非晶合金具有高强度(～2 GPa),大的弹性极限(2%～3%)及良好的耐腐蚀性等优异性能,但室温塑性低限制了大块非晶合金在工程上的实际应用.本文从大块非晶合金变形与断裂的微观机制出发探讨了其室温脆性的本质,并总结了通过在大块非晶合金基体中引入第二相(外加或原位生成)来改善其室温塑性的复合韧化研究进展.     

微量Y和Hf对高铌TiAl基合金高温抗氧化性的影响

使用元素Hf和Y对Ti-45Al-8Nb合金进行了微合金化,研究了微合金化前后高铌TiAl基合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。结果表明,与Ti-45Al-8Nb合金相比,0.5Hf(mol%)微合金化后合金的抗氧化性无明显变化,0.1Y(mol%)微合金化后合金抗氧化性增强,0.5Hf与0.1Y联合微合金化后合金氧化膜与基体粘附性明显增强,但合金氧化增重明显。对氧化膜进行的扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析表明,单独添加Y及Hf、Y联合添加促进了合金中形成以Al2O3为主的连续致密的氧化层,Hf、Y联合微合金化的合金中存在局部内氧化现象降低了该合金的抗氧化性。     

Toughening Mechanisms of Lamellar TiAl Alloys Containing B2 Phase at Room Temperature

通过三点弯曲断裂和卸载试验对含B2相TiAl金属间化合物的韧化机理进行研究,通过双缺口四点弯曲试验确定解理断裂的临界事件。通过扫描电子显微镜和能谱分析观察断口形貌和裂纹扩展路径。结果表明:(1)3PB试验的载荷位移曲线为线性关系,B2相对裂纹的起裂无影响;(2)块状B2相对裂纹的扩展有一定的阻碍作用,裂纹遇到B2相停止或绕过B2相继续扩展;(3)解理断裂的临界事件为沿缺口根部开裂裂纹的扩展,穿层断裂对临界事件起着重要的作用;(4)这种材料的韧化机理包括:块状B2相韧化,裂纹偏转,穿层断裂和剪切韧带韧化。     

W、B、Y微合金化高铌TiAl基合金高温抗氧化性研究

使用元素W、B、Y对Ti-45Al-8Nb合金进行了微合金化,研究了微合金化后高铌TiAl基合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。结果表明,与Ti-45Al-8Nb合金相比,经过0.2B与0.1Y联合微合金化后合金的氧化增重小,氧化膜与基体的粘附性强,抗氧化性明显改善;经过0.2W与0.1Y微合金化后合金氧化增重明显,氧化膜容易脱落,合金抗氧化性下降;经过0.2B、0.2W、0.1Y联合微合金化后合金抗氧化性没有明显变化。对氧化膜进行的扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析表明,联合添加B、Y促进了合金中的连续致密的Al2O3条带的形成,W、Y联合微合金化的合金中靠近基体处未形成连续的Al2O3条带,并且混合层中形成了较厚的低铌含量的TiO2层。W、B、Y联合微合金促进了混合层中富Al2O3层的形成。     

循环热处理工艺对于双态复相γ—TiAl基合金室温拉伸性能的影响

采用循环热处理工艺，获得了复相双态γ－TiAl基合金。研究了循环热处理过程中的显微组织演化，测试了室温拉伸性能，对断口进行了分析。结果表明：经过循环热处理，可以获得晶粒尺度在20μm的均匀复相双态组织，室温拉伸塑性可达2.6%；随着循环次数的增加，材料的均匀性和等轴性有较大的改观，室温拉伸塑性、屈服强度和断裂强度也随之增加。