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。     

快速凝固Al—Ti—Fe系合金的组织演化

采用单辊旋铸技术制备Al-2.5Ti-2.5Fe,Al2.5Ti-2.5Fe-2.5V和Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr(at%，下同）合金薄带，利用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）分析了这些合金的急冷态和退火态组织。结果表明：快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe合金急冷态组织中存在Al3Ti和Al5Ti2两种初生相，快凝合金经400℃退火10h后，组织中出现了Al13Fe4相，在450℃退火，组织中析出了弥散Al3Ti相；快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5V合金急冷态组织中存在Al11V相和Al80V20相，400℃退火10h后，初生Al11V相转变为Al80V20相，且固溶在α-Al基体中的Ti,Fe以Al23Ti9相和Al13Fe4相的形式析出；快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr合金急冷态组织中存在Al3Ti和Al13Cr2两种初生相，快凝合金经300℃退火10h后，组织中析出了Al13Cr2和Al3Ti两种弥散相，400℃退火10h时后组织中出现了Al13Fe4相。     

热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织的影响

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,研究了热处理对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织演变的影响。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、α_2相颗粒和片层组织;经723℃保温1 h空冷后,亚稳的α_2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α_2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α_2相;在995℃保温1 h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α_2相,同时在等轴γ相晶界处发现了数量较多的颗粒状B2相。     

冷却速率对含TiB2的TiAl合金凝固组织和力学性能的影响

通过熔模精密铸造制备不同厚度的Ti-48Al-2Cr-2Nb和Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.25TiB2合金铸板,研究冷却速率和TiB2添加对合金凝固组织和力学性能的影响.实验结果表明,当凝固速率从37增加至2×102 K/s时,合金的凝固路径并未发生改变.基体合金的晶粒从650细化至300μm,Ti-48Al-...     

快速凝固Ti-48Al合金的组织及纳米硬度(英文)

研究冷却速度对熔体旋转法制备的快速凝固Ti-48%Al合金组织的影响。结果表明:同传统凝固相比,快速凝固明显细化了Ti-48%Al合金的组织,并使合金的成分变得均匀。随着冷却速度的增加,合金的晶粒明显细化。研究薄带厚度、辊速与冷却速度的关系。随着辊速的增加,冷却速度增加,薄带厚度呈减小的趋势。由于细晶强化的作用,快速凝固薄带的纳米硬度随着冷却速度的增加而增加。     

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。     

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。     

冷却速率对急冷Fe-Al-Nb三元合金凝固组织形成的影响EI北大核心CSCD

采用单辊急冷技术研究了Fe_(67.5)Al_(22.8)Nb_(9.7)三元合金的快速凝固和组织形成规律。当辊速从10 m/s增大到40 m/s时,合金条带厚度减少1个数量级,冷速增加了7倍;辊速为40 m/s时样品形状除规则条带外还出现了鱼骨状条带和球状液滴。合金显微组织由Nb(Fe,Al)_2和a-Fe组成,随着辊速增大,凝固组织特征发生变化并且显著细化。随着辊速的增大,合金条带近自由面凝固组织则由初生a-Fe相和层片共晶向碎断层片共晶转变,近辊面凝固组织始终由不规则共晶组成。辊速达到40 m/s时,规则条带完全由不规则共晶组成;合金液滴由于获得的冷速相对较低,其凝固组织主要由初生a-Fe相和层片共晶组成,且随着液滴直径的减小初生相由树枝晶向等轴晶转变。     

冷却速率对急冷Fe-Al-Nb三元合金凝固组织形成的影响

采用单辊急冷技术研究了Fe_(67.5)Al_(22.8)Nb_(9.7)三元合金的快速凝固和组织形成规律。当辊速从10 m/s增大到40 m/s时,合金条带厚度减少1个数量级,冷速增加了7倍;辊速为40 m/s时样品形状除规则条带外还出现了鱼骨状条带和球状液滴。合金显微组织由Nb(Fe,Al)_2和a-Fe组成,随着辊速增大,凝固组织特征发生变化并且显著细化。随着辊速的增大,合金条带近自由面凝固组织则由初生a-Fe相和层片共晶向碎断层片共晶转变,近辊面凝固组织始终由不规则共晶组成。辊速达到40 m/s时,规则条带完全由不规则共晶组成;合金液滴由于获得的冷速相对较低,其凝固组织主要由初生a-Fe相和层片共晶组成,且随着液滴直径的减小初生相由树枝晶向等轴晶转变。     

Ti/TiAl复合板大压下率热轧复合行为及组织性能研究

采用大压下率包套热轧法成功制备了界面无缺陷的Ti-6Al-4V(质量分数,%)/Ti-43Al-3V-2Cr(原子分数,%)复合板,并对复合板的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,界面区域无明显缺陷,成功避免了Kirkendall现象。复合板界面厚度约为230μm,根据相组成不同,可将界面分为2个区域,其中1区域为近Ti-6Al-4V合金界面处,主要由α/α₂+β/B2组成;界面2区域为近TiAl合金界面处,主要由α/α2+β/B2+γ组成。界面区域组织是由于Ti-6Al-4V合金中Ti元素扩散到TiAl合金层以及TiAl层的Al和Cr元素扩散到Ti-6Al-4V合金层所致。测试了复合板的界面维氏硬度和不同加载方式的三点抗弯强度。结果表明,界面1区域具有最高的显微硬度,横向试件垂直表面加载时复合板表现出最佳的抗弯能力,抗弯强度达到1150.82 MPa。基体和界面区域均为脆性断裂,界面结合处未发生断裂。     

冷却速率对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织及性能的影响

TiAl基合金铸造成形过程多采用陶瓷型、金属型,少量涉及石墨型,文中对比石墨型、金属型和陶瓷型成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的凝固组织及力学性能,研究冷却速率对凝固组织及力学性能的影响规律。研究结果表明:采用冷却能力较强的石墨型成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的组织层片间距最小,金属型的次之,而采用陶瓷型成形的组织层片间距最大。通过对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金宏观组织特征的分析,总结一种评价铸型冷却能力的方法。通过对显微组织层片间距的定量统计分析,测量出三种铸型条件下,石墨型和金属型的试样层片间距相近,无明显差别,而陶瓷型的试样层片间距明显高于其他两种。铸型的蓄热系数和热导率是影响Ti Al合金组织和力学性能的主要因素。     

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。     

高压凝固Ti-48Al合金片层组织失稳机理

采用高压凝固设备制备了Ti-48Al(原子分数,%)合金,并在真空封装后进行热处理试验,研究热处理工艺对高压凝固Ti-48Al合金的片层组织失稳机理。结果表明,在低于共析转变温度进行热处理时,常压凝固Ti-48Al合金组织中较难发现α_2相颗粒,而高压凝固片层组织界面处已开始析出α_2相颗粒。加热至1280℃进一步确定,相比于常压凝固,高压凝固Ti-48Al合金更易分解,且片层组织中γ相优先分解,长杆状的残余α_2相经历球化长大,这为进一步研究高压下组织与相转变提供了基础,丰富了高压凝固理论。     

加热温度对定向凝固Ni-45Ti-5Al合金组织特征的影响

采用液态金属冷却定向凝固技术研究了Ni-45Ti-5Al(原子分数,％)合金在1450、1550和1650℃下定向凝固组织的演变规律.结果表明,Ni-45Ti-5Al合金定向凝固生长区宏观组织为柱状晶,定向效果良好;微观组织呈胞状晶形态生长,由初生NiTi基体相和Ti2Ni析出相组成;NiTi相和Ti2Ni相分别以[100]和[111]方向择优取向,两相组织均固溶有一定量Al,且基体相中Al含量大于析出相中Al;随加热温度的升高,定向胞晶组织变化不明显,胞晶间距为30～50μm,在1550℃定向凝同时Ti2Ni相析出量最大.     

碳纳米管含量对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织及力学性能的影响

采用真空电弧熔炼炉制备了碳纳米管(CNTs)增强Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,研究不同CNTs添加量对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观组织及力学性能的影响.结果 表明:向Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中添加CNTs后有Ti2AlC相析出,Ti2AlC相的含量随着CNTs含量的增加而增加.添加0.3 at...     

Al-20Mg合金高压凝固力学性能研究

将Al-20Mg合金在不同压力下凝固,采用OM,XRD以及拉伸实验对合金凝固后的物相组织及力学性能进行研究.结果表明,随着凝固压力的升高,Mg元素在Al基体中的固溶度提高,当凝固压力为2 GPa时,Al-20Mg合金转变成为过饱和固溶体,其力学性能显著提高,合金的抗拉强度提高到474.8 MPa,是常压凝固之后合金抗拉强度的8.9倍,屈服强度达到232.8 MPa,延伸率也达到11.1%.当凝固压力增加到3 GPa时,合金的屈服强度有所下降,这是由于更高压力下凝固后Mg在固溶体中的均匀分布会降低合金的力学性能.高压凝固后Al-20Mg合金的断裂机制由常压下的解理断裂转变为高压下的韧性断裂.     

机械合金化与放电等离子烧结制备Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金

采用双步球磨法和放电等离子烧结技术制备细晶Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)(摩尔分数,%)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等对球磨后的粉末形貌、相组成以及烧结块体的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸为10～40 μm,内部结构较均匀,主要由TiAl和Ti3Al相组成;放电等离子烧结后的块体主要由主相TiAl、少量的Ti3Al相及Ti2Al和TiB2相组成;当烧结温度为1 000 ℃时,烧结块体主要为等轴晶组织,等轴晶粒平均尺小于500 nm;当烧结温度为1 100 ℃时,烧结块体致密、无孔洞,部分等轴晶粒明显长大;随着烧结温度的升高,Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金的显微硬度随之增大,抗压强度和抗弯强度却随之降低;压缩断口形貌分析表明:Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金在1 000 ℃时,属于沿晶断裂,在1 100 ℃时,断口以沿晶断裂为主,存在部分解理断裂.弯曲断口形貌分析表明:Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金以沿晶断裂为主,存在部分解理断裂.     

添加Cr元素对快速凝固Al-Ti-Fe基合金显微组织和显微硬度的影响

采用单辊旋铸技术制备Al-2．5Ti-2．5Fe和A1-2．5Ti-2．5Fe-2．5Cr合金薄带，利用X射线衍射、EDS、透射电镜和高分辨电镜来分析该两种合金的急冷态和退火态显微组织，研究了Cr对快速凝固Al-2．5Ti-2．5Fe合金显微组织和显微硬度的影响。     

不同冷却速度下Al-5Fe、Al-5Fe-3Y合金组织和相组成

分别采用熔炼、吸铸和单辊甩带法制备了铸态、亚快速凝固和快速凝固下的Al-5Fe合金和Al-5Fe-3Y合金,探讨了冷却速度的提高和稀土Y的添加对Al-5Fe合金的组织和相组成的影响.结果表明,稀土Y可以使Al-5Fe合金中Al3Fe相由针状转变为团球状并使快速凝固合金中出现了二次析出相.冷却速度的提高使合金的组织得到进一步细化,并使Al-5Fe和Al-5Fe-3Y合金中分别出现了亚稳相Al6Fe和金属间化合物Al10Fe2Y相.     

自由落体条件下Ti-6Al-4V合金微液滴的快速凝固研究

在自由落体条件下实现了Ti-6Al-4V合金微液滴的深过冷与快速凝固,研究了合金的相组成、凝固组织和显微硬度。计算出落管中不同直径微液滴的过冷度和冷却速率,揭示了Ti-6Al-4V合金凝固组织随过冷度及冷却速率的变化规律。结果表明,深过冷与快冷速的耦合作用使凝固组织不断细化且形貌发生转变:层片α+β→枝晶α→网篮状α'+β→针状α'→针状α'+不规则β。当液滴直径小于400μm时,位于原始等轴β晶的晶界及晶内的针状马氏体α'转化为大量连续分布且形状不规则的次生β相,发生α'→β固态转变。不同直径范围内的Ti-6Al-4V合金凝固组织的显微硬度与组织形貌有关,"层片组织"、"针状α'组织"和"针状α'+不规则β组织"的显微硬度随液滴直径的减小而增大,"网篮组织"的显微硬度随液滴直径的减小而减小。其中,枝晶组织的显微硬度可高达785 kg/mm~2,是母合金硬度的2.6倍。