TiAl基合金高温抗氧化性能研究状况

简述了ＴｉＡｌ基合金的发展状况，着重阐述了ＴｉＡｌ基合金的氧化机理、影响ＴｉＡｌ基合金高温抗氧化性能的因素，以及为提高其高温抗氧化性能所采取的一系列措施。     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为

采用等温压缩试验,在变形温度为600～1050 ℃、应变速率为0.002～0.2 s^-1的条件下,研究了粉末冶金Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金的高温压缩性能与高温变形行为.结果表明:合金在高温压缩变形时,屈服强度随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,塑性趋于升高.合金在高温塑性变形时,峰值流变应力、应变速率和变形温度之间较好地满足双曲正弦函数形式修正的Arrhenius关系,说明其变形受热激活控制.在800～1050℃/0.002～0.2 s^-1范围内,合金应变敏感系数m为0.152,高温变形激活能Q为376kJ·mol^-1.     

TiAl基合金高温氧化动力学分析

关于ｉＡｌ的高温氧化问题,国内外已有广泛报道［１,２］,但缺乏对氧化产物的系统分析．本文从氧化物生成热力学角度讨论了二元ＴｉＡｌ及三元ＴｉＡｌ－Ｃｒ合金氧化产物的生成趋势,旨在为ＴｉＡｌ氧化层构造研究提供理论基础．１ＴｉＡｌ氧化物的热力学计算 二元ＴｉＡｌ在９７３Ｋ以上高温氧化时,生成两种稳定的氧化物［３］：Ｒ－ＴｉＯ２和α－Ａｌ２Ｏ３。由于ＴｉＯ２与Ａｌ２Ｏ３的生成自由能相近［４］,在原子比约为 １：１的 ＴｉＡｌ基合金中,将几乎同时生成两种氧化物,故不能形成单一致密的Ａｌ２Ｏ３保护层． 式中：气…     

等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温抗氧化性能的研究

利用等离子表面合金化技术,在TiAl基合金表面实现了Cr-Si二元共渗。通过SEM、EDS、XRD检测合金渗层的形貌、合金元素含量与相结构,并研究了合金化处理对TiAl基合金高温抗氧化性能的改善效果。结果表明,合金渗层组成相为Cr3Si及Laves相TiCr2,过渡层物相主要为Al8Cr5与Al3Ti,合金层内Cr、Si元素含量呈梯度分布;经高温氧化后合金渗层表层形成致密CrO2,内层形成连续Al2O3阻隔层,其氧化动力学曲线呈典型的抛物线型。     

TiAl基合金微合金化技术的研究进展

TiAl基合金具有质轻、高强、优异的抗高温氧化及抗蠕变性能等特点,在航空航天、汽车制造等领域具有重要的应用价值。在TiAl基合金的发展历程中,微合金化技术一直是研究的核心和关键。为此,本文综述近年来关于合金化元素对TiAl基合金显微组织、力学性能和高温抗氧化性能的影响及作用机理的研究进展,并对进一步的研究工作提出建议。     

增材制造TiAl基合金的研究进展

TiAl基合金具有优异的高温性能,是一种极具竞争力的新型轻质高温结构材料,在汽车、军工、航空航天等领域具有广阔的发展潜力和应用前景.然而,TiAl基合金室温脆性较大,成形困难,是阻碍其发展与应用的主要瓶颈之一.增材制造基于"离散+堆积"的成形思想,以激光、电子束、电弧等作为高能热源,通过熔化丝材或者粉末,逐层堆积实现零...     

粉末冶金TiAl基合金及其力学性能的研究进展

综述了粉末冶金法制备TiAl基合金的几种方法，包括预合金粉末法、元素粉末法、自蔓延高温合成、放电等离子烧结等方法，介绍了采用粉末冶金方法制备TiAl基合金的力学性能的研究，指出当前粉末冶金TiAl基合金制备中存在的问题及研究重点。     

TiAl基合金的制备

在Ｔｉ—Ａｌ系金属间化合物中,ＴｉＡｌ基合金是最有商业竞争力的,具有在下个十年推动结构材料变革的潜力［１］．同时,作为减重材料来代替镍基超合金,已经应用在喷气式发动机和一些非航空用结构件上,如汽车发动机叶片等．由于双相区微观结构控制能力的提高和它们显示出的更多优异性能,当前研究［１－４］的重点一般放在具有少量第二相（ａ２相和有序相）的近ＴｉＡｌ基合金上,近－ＴｉＡｌ基合金铝含量固定在４５％－４８％（原子分数）Ａｌ上,一般含有０．１％～２．５％第二相元素,如Ｎｂ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｍｏ等元素．…     

机械合金化和微量添加剂对TiAl基合金显微组织及高温抗氧化性能的影响

研究了采用机械合金化方法制备TiAl基合金的工艺及其对显微组织的细化作用，概述了一系列添加剂对TiAl基合金高温抗氧化性能的影响。     

γ—TiAl基合金的高温氧化性能及防护方法

γ－TiAl基合金密度低,并具有较高的高温强度,良好的抗氧化性能和抗蠕变能力,被认为是一种极具应用潜力的高温结构材料．但由于该合金的室温塑、韧性较差,限制了其在实际中的应用．对此,材料科学工作者进行了大量的研究,在不断加深对TiAl合金变形机理的了解基础上,采用合金化、不同的热处理工艺等手段,使得该合金的室温塑、韧性等均得到了一定的提高．然而,作为高温结构材料,对γ－TiAl基会金的高温性能的研究不容忽视．其中,高温氧化是TiAl合金高温下的一个重要失效模式,提高γ－TiAl合金高温氧化的极限温度也是提高该合金…     

Nb元素对粉末冶金TiAl基合金高温氧化行为的影响

采用等离子旋转电极法制备Ti-47Al-2Cr-0.2Mo,Ti-50Al-2Nb-0.3W和Ti-45Al-7Nb-0.3W(元素含量均为原子分数,%)3种预合金粉末,再通过热等静压制备成块体合金,在950℃空气环境中进行合金的高温氧化实验,并利用扫描电镜(SEM)观察与分析合金氧化后的表面形貌以及截面的元素面分布,用X射线衍射(XRD)分析氧化膜的相组成,研究Nb元素及其含量对Ti Al基合金高温氧化行为的影响。结果表明:Nb元素的添加可提高粉末冶金Ti Al基合金的抗氧化性能,这3种合金中Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的抗氧化性能最好,经过80 h氧化后质量增量仅为2.484 mg/cm2,为不含Nb合金的12.44%,并且氧化膜整体厚度最薄,最厚的地方氧化膜厚度约为8.3μm。该合金表面形成连续致密的Al2O3氧化层,氧化膜从外向内依次为TiO2层/Al2O3层/(Ti,Nb)O2层/富Al和Nb层。     

陶瓷模材料与TiAl基合金的高温化学相容性研究

研究了两种不同成分的陶瓷模与ＴｉＡｌ基合金的高温化学相容性。Ｘ射线衍射物相分析结果表明，在１０００℃下，研究的陶瓷模材料与ＴｉＡｌ基合金不发生变化反应，界面上没有形成新的化合物，两者之间有良好的化学相容性，对ＴｉＡｌ基合金试样表面的电子能谱化学成分分析表明，试样表面没有出现陶瓷模材料中的元素。     

粉末冶金法制备TiAl基合金

综述了粉末冶金制备TiAl基合金的几种方法，其中包括机械合金化，自蔓延高温合成、反应烧结及预合金粉末法等，同时论述了上述方法的局限性和发展趋势。     

TiAl基合金的组织演变

综述了TiAl基合金中几种常见的组织演变,着重论述了变形TiAl基合金在热处理过程中的晶粒长大及动力学、TiAl基合金在冷却时层状组织的形成和全层状TiAl基合金在高温时的非连续粗化这3种组织演变。     

TiAl基合金等温锻造的研究

研究了ＴｉＡｌ金属间化合物的热变形性及显微组织，结果表明，自制的高真空度，高温，高可控性等温锻造机能对这种合金进行较好的热压力加工，而且合金经等温锻造后，在一定条件下可得到均匀的流线形组织。     

TiAl基合金的表面处理方法

概述了TiAl基合金的气体渗碳、等离子渗碳、碳元素激光表面合金化、渗铝、气体渗氮、离子渗氮、氮元素激光表面合金化、离子注入B,C,N,O、酸处理、低氧压处理、涂层、渗硼等多种表面处理方法,对渗碳、渗氮以及涂层处理方法进行了详细的分析和讨论,并对TiAl基合金表面处理方法的发展作了展望。     

元素粉末法制备TiAl基合金

详细综述了采用元素粉末法制备TiAl基合金的机理研究,工艺方法及材料性能。元素里,则在一定温度下的反应合成主要由扩散控制,包括产生TiAl₃相和TiAl₂相的中间化过程。由元素粉末制备TiAl合金的工艺方法有Ti,Al元素粉末的反应烧结、热压或热等静压、热爆合成、元素Ti、Al箔片的反应合成等。采用这些方法制备的TiAl基会金具有均匀、细小的组织,但其力学性能受氧含量及孔隙的严重影响。.     

TiAl基合金方坯可锻性数值模拟

利用有限元模拟软件Deform-3D对TiAl基合金方坯高温锻造过程进行数值模拟。分析坯料的不同圆角半径R和不同高宽比值H/a等参数对等效应变和变形均匀性系数的影响。结果表明,随R增大,方坯变形均匀性系数降低,变形更加均匀;随着H/a值增大,等效应力减小,变形均匀性系数增大,且当H/a≥2.1时,锻坯呈现双鼓形。实际锻造实验结果显示,通过选取合适的坯料圆角R和H/a值,能够得到表面光滑、组织均匀的锻坯。     

部分TiAl基合金的抗氧化性评价

用年腐蚀深度公式计算了5种TiAl基合金在700℃-1000℃高温条件下设计寿命为1年或半年的腐蚀程度,对其抗氧化进行了评价,并与其它耐热材料作了比较。结果显示,二元TiAl基合金的抗氧化性强于三元TiAl－Cr合金,前者在800℃左右,后者低于800℃;二元TiAl基合金中T -50Al及Ti-52Al的抗氧化性优于Ti-48Al合金,三元TiAl-Cr合金中Ti-48Al-4Cr的抗氧化性优于Ti-48Al-1Cr合金。5种TiAl基合金的抗氧化性均不如Ni基合金及Ni-Al系化合物,但比Ti3Al及常规钛合金好。     

TiAl基合金的激光表面处理

研究了激光表面合金化和表面熔覆技术在γ-TiAl基金属间化合物上的应用，从激光表面处理技术的特点和其在TiAl合金表面改性上的最新研究结果入手，探讨了激光表面层及表面处理工艺参数对TiAl合金表面组织与高温氧化性能和耐磨性的影响及其机理，研究结果表明激光表面处理在改善TiAl合金高温抗氧化性能和提高耐磨性方面有着广阔的应用前景。