热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织影响规律研究

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了Ti-48Al-4Cr(at.%)薄带,并在真空封装后进行热处理实验,研究热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的组织演变规律。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α2相颗粒和片层组织;经723℃保温1h空冷后,亚稳的α2相颗粒失稳,但片层组织仍然比较稳定;热处理温度升高至932℃时,片层组织中的杆状α2相开始按照瑞利分解失稳,分解成大量短杆状或者颗粒状的α2相;在995℃保温1h以后,基体中已较难发现片层组织存在,但存在着排列方向相同的棒状α2相,同时在等轴γ相晶界处发现了数量较多的颗粒状B2相。本论文的研究为进一步研究快速凝固条件下的TiAl金属间化合物的组织与相转变提供了基础,丰富了快速凝固理论。     

冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织转变规律及力学性能

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了不同辊速条件下的Ti-48Al-4Cr(原子分数,%)薄带,研究冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的组织及力学性能变化规律。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固在辊速为10和20 m/s时,基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α_2相颗粒和片层组织;辊速进一步增加至30 m/s时,基体转变为α_2相,片层组织消失。快速凝固Ti-48Al-4Cr纳米硬度随着冷却速度的增加而增加,纳米硬度由常规凝固时的5.04±0.09 GPa增加至辊速为30 m/s时的10.48±0.13 GPa。该结果为研究Ti Al合金组织转变,减少Ti Al合金偏析,提高其力学性能提供了基础。     

热处理对Ti-48Al-2Cr合金组织与力学性能的影响

采用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉及石墨型离心铸造工艺制备了Ti-48Al-2Cr合金,随后对其进行真空退火处理。通过扫描电镜观察了合金的微观结构以及断口形貌,采用维氏硬度计、冲击试验机测试了合金的显微硬度和冲击性能。结果表明:热处理对Ti-48Al-2Cr合金的显微组织无显著影响,合金显微组织为双相结构,在晶界出现了Cr元素微观偏析,主要形貌为柱状晶,热处理后形成的等轴晶分散于基体组织上,并改善了合金的冲击韧性和抗断裂变形能力,但对其显微硬度影响不大。     

冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织转变规律及力学性能研究

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了不同辊速条件下的Ti-48Al-4Cr(at.%)薄带,研究冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的组织及力学性能变化规律。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固在辊速为10m/s和20m/s时,基体为等轴的γ相,基体中含有少量的B2相、α₂相颗粒和片层组织;辊速进一步增加至30m/s时,基体转变为α₂相,片层组织消失。快速凝固Ti-48Al-4Cr纳米硬度随着冷却速度的增加而增加,纳米硬度由常规凝固时的5.04±0.09GPa增加至辊速为30m/s时的10.48±0.13GPa。该结果为研究TiAl合金组织转变,减小TiAl合金偏析,提高其力学性能提供了基础。     

热处理对高压凝固Ti-48Al合金组织演变的影响

采用六面顶压机制备2和4 GPa下高压凝固试样,并在真空封装后进行1100℃保温12 h空冷的高温热处理实验,研究经高压凝固后Ti-48Al合金组织的演变规律以及高压凝固后热处理对Ti-48Al合金组织变化的影响。结果表明:经高压凝固后,随着凝固压力的增加,枝晶间γ相数量减少;当压力到达4 GPa时,片层组织的体积分数约为99.31%。经热处理后,常压凝固试样变化不大,而高压凝固试样中均形成魏氏组织,采用1100℃炉冷热处理和EBSD技术进行分析,确定了高压下魏氏体组织的形成机制。     

电磁悬浮下不同凝固方式对Ti-48Al-2Cr合金显微组织的影响

钛铝基合金凝固组织是控制其性能的关键因素，电磁悬浮技术作为一种非接触式熔炼技术，能够显著改善合金凝固组织的形貌，从而改善其性能。采用电磁悬浮技术和不同的凝固条件对Ti-48Al-2Cr(at%)合金进行了处理，并研究了其显微组织形态结构特征。结果表明：电磁悬浮后合金的凝固组织明显区别于原始合金的凝固组织；有容器凝固的显微组织呈现放射状细密结构，出现了粗大的枝状晶体形貌，无容器凝固的显微组织呈现出典型的片层结构，显著改善了凝固组织；电磁悬浮下无容器凝固方式的Ti-48Al-2Cr合金显微组织是不同方向分布的α₂+γ片层状组织，片层组织晶粒尺寸随着He气流量上升而减小，晶粒显著细化，当电磁悬浮气氛He气流量从3.0 L/min增加至5.0 L/min时，合金的晶粒尺寸从282.5μm减小至206.6μm,晶粒尺寸细化了26.9%。     

热处理对Ti-48Al-6Nb-xSi合金组织与力学性能的影响

制备了不同Si含量的Ti-48Al-6Nb-xSi(x=0.5、1、2,摩尔分数,%)钛铝合金铸锭,并对其进行不同温度下的热处理,研究了热处理温度对铸锭组织和显微硬度的影响。结果表明,与铸态组织相比,热处理后铸件的组织均得到细化。随着热处理温度升高,合金的等轴晶区域逐渐变大,柱状晶的宽度变小,片层间距减小。热处理后合金的显微组织由初始的柱状晶逐渐转变为等轴晶,Ti_5Si_3相的含量减少,但分布更加均匀。Ti-48Al-6Nb-xSi合金的显微硬度随着Si含量的增加而提高,随着热处理温度的升高而降低。     

热处理对Ti-7Al-4Mo合金组织与性能的影响

对经过普通退火和固溶时效处理的Ti-7Al-4Mo合金的组织与性能进行研究.结果表明,炉冷时退火温度从780 ℃升高到790 ℃,强度下降,塑性变化不明显;继续升高到800 ℃时,强度和塑性变化不明显;空冷时,退火温度由740 ℃提高到790 ℃时,强度下降约3%,塑性略有提高.固溶时效处理可以显著提高强度,但塑性下降幅度较大;随着固溶温度的升高,强度显著提升,塑性显著下降;随时效温度的升高,抗拉强度显著降低,屈服强度下降较小,塑性明显提高.     

铸造Ti-44Al-4Nb-2Cr合金显微组织及凝固特征

采用非自耗电弧熔炼法.制备Ti-44Al-4Nb-2Cr-(W,B)(at.%)合金.通过X射线衍射、金相观察、扫描电镜及透射电镜,研究Ti-44Al-Nb-Cr-(W,B)合金的显微组织与凝固特征.结果表明,铸造合金的晶粒细小,平均晶粒度为40μm,铸态组织中β相与γ相存在"伴生"现象.同时,合金中一定量β相稳定元素W和Nb的加入,使高温β相得以在凝固过程中保留到室温,这种少量β相的存在也限制了α相晶粒的长大.     

熔体处理对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金凝固组织的影响

在1 480~1 510℃对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金分别进行了0、10、15、20次循环处理,研究了该合金凝固组织的演变规律。结果表明,未处理的合金组织由粗大的片层团组成;随着循环处理次数的增加,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金由粗大的片层团向细小的等轴晶转变,且分布更加均匀。分析表明,在循环处理的快速加热阶段,初生晶粒发生了重熔,破碎的枝晶与"母体"分离,可在后续的冷却阶段作为形核质点。与此同时,由于电磁搅拌作用,溶质场和温度场分布均匀,抑制了成分过冷的产生,从而起到了细化晶粒的效果。     

抽拉速率对Ti-48Al-6Nb合金籽晶法定向凝固组织的影响

以Ti-44Al-3Nb-2Si为籽晶,研究了不同抽拉速率对Ti-48Al-6Nb合金籽晶法定向全片层组织的影响。结果表明,6μm/s抽拉速率下,固/液界面为平界面生长,凝固组织中片层方向能够与生长方向保持一致。当抽拉速率增加到15μm/s时,固/液界面以枝晶方式生长,凝固组织中出现非择优<112軈0>取向的α相与择优取向β相共生生长组织。当抽拉速率增加到25μm/s时,α相树枝晶生长将在枝晶间析出β相,破坏定向全片层组织。用Ti-44Al-3Nb-2Si籽晶,低抽拉速率保证高温α相以平界面生长,可以实现Ti-48Al-6Nb合金的引晶。     

热处理对Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金组织和性能的影响

研究了热处理对铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的片层晶团尺寸的细化作用的影响.结果表明:铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的700℃高温强度比室温提高了130～200 MPa.室温及高温断裂伸长率都比较小,但高温的断裂伸长率相对于室温有很大的提高.在α+γ两相区长时间保温后慢冷和循环热处理的细化作用明显.片层晶团尺寸细化后,室温、高温强度以及高温持久性能都提升不大.     

定向凝固对Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr合金组织和高低温力学性能的影响

采用光悬浮炉在氩气环境下制备了成分为Nb-14Si-22Ti-2Hf-2Al-4Cr的定向凝固试棒,研究了凝固工艺对合金相组成、组织形貌和高低温力学性能的影响,并与电弧熔炼态的合金进行了比较。结果表明,定向凝固试样相组成与电弧熔炼态相比没有发生变化,均由Nb基固溶体(Nb solid solution, NbSS)和Nb/Si化合物Nb5Si3组成,定向凝固合金NbSS呈枝晶状,硅化物呈板条状沿着生长方向分布。与电弧熔炼态相比,定向凝固速度为15和10 mm/h的合金在1250 ℃的抗压缩强度从电弧熔炼态的290 MPa分别提高到约442和493 MPa;15 mm/h的定向凝固后,合金的室温断裂韧性从电弧熔炼态的12 MPa·m1/2增加到15 MPa·m1/2。通过光悬浮定向凝固法制备的该合金具有优良的高低温力学性能     

热处理对Ti-6Al-7Nb合金组织和性能的影响

研究了退火、固溶和固溶时效热处理制度对工业生产中Ti6Al7Nb小规格棒材组织和性能的影响。结果表明,随着退火温度的提高,初生α相尺寸增大且比例减少,拉伸强度和塑性大致分别呈现增加和降低的趋势;随着固溶温度提高,晶粒尺寸越大,合金强度增大而塑性有所下降,时效处理提高了合金的弹性模量。     

氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。     

铸造高铌Ti-48Al-7Nb-2.5V-1.0Cr合金的热处理工艺

研究了热处理工艺对Ti-48Al-7Nb-2.5V-1.0Cr铸造合金组织、室温及900℃拉伸性能的影响。结果表明:铸造合金经1200℃/12 h/AC+1320℃/0.5 h/AC两步热处理后获得双态组织(DP);经1200℃/12 h/AC+1350℃/1 h/CC两步热处理后获得近片层组织(NL)。由拉伸实验结果可知,同合金铸态组织相比,DP和NL组织合金的室温塑性均得到明显的改善,断后伸长率由铸态的0.4%提高至双态组织的1.2%,近片层组织的1%~2%;但合金的室温及900℃的强度有不同程度的下降。     

热处理工艺对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织性能的影响

对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金热处理后的组织演变和力学性能进行研究。结果表明：随着热处理温度的提高，Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的细小双态组织和等轴γ条带组织逐渐发生粗化，并且向层片组织转变。当热处理工艺为1290℃/4 h、1315℃/1.5 h和1335℃/0.5 h时，合金的主要组织分别为双态组织、近层片组织和全层片组织。其中，等轴γ条带的平均宽度由沉积态的28.5μm分别增大至115.5、291.4、332.5μm。组织粗化使得纵向试样的平均抗拉强度由沉积态的698MPa分别下降至541、461、390MPa，延伸率无明显变化。此外，所有热处理工艺下横向试样的力学性能均优于纵向试样，这是由于粗化的等轴γ条带与基体中双态组织的界面结合强度较弱。随着热处理温度的升高，横向试样与纵向试样抗拉强度的差值逐渐增大，在1335℃/0.5 h时达到最大值102 MPa。     

氧原子对Ti-46Al-8Nb合金凝固组织和相变的影响

利用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜,研究氧原子对Ti-46Al-8Nb合金凝固组织和相变的影响。结果表明,在Ti-46Al-8Nb-x O合金中,氧原子的固溶度一般高于2.5%,且在α2相中的固溶度高于在γ相中的固溶度。氧原子的加入可细化合金组织,并可使其从双态组织转变为全片层组织。     

混合焓对激光多层沉积Ti-6Al-4V合金凝固组织的影响

分别以预合金粉末和混合元素粉末为原料进行激光多层沉积Ti-6A-4V合金,采用XRD研究了预合金粉末、混合元素粉末和沉积试样的相组成,采用金相显微镜研究了沉积试样的凝固组织.结果表明,预合金法激光多层沉积Ti-6Al-4V合金的凝固组织由外延生长的柱状晶组成,且随激光功率的提高,合金凝固组织倾向于由柱状晶转变为等轴晶;随着激光功率由1600 W增加至2700 W,混合元素法激光多层沉积Ti-6Al-4V合金的凝固组织则由粗大等轴晶逐渐转变为外延生长的柱状晶.扫描速率对合金凝固组织的影响较小.对混合焓对合金凝固组织的影响进行了讨论.     

快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe合金显微组织及热稳定性的研究

采用单辊旋铸技术制备Al-2.5Ti-2.5Fe合金薄带，利用DSC分析、X射线衍射和透射电镜来分析该合金的急冷态和退火态组织，测定了合金在 同温度下退火10h后的显微硬度。结果表明，快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe合金稳冷态组织中存在两种初生相：Al3Ti相和Al5Ti2相；而经300℃退火10h后，将发生亚稳相Al5Ti向稳定相Al3Ti 的转变；经400℃退火10h后，组织中出现了平衡稳定相Al13Fe4，且在热处理过程中弥散析出Al3Ti相。