α_2板条在TiAl合金全层状组织形变和断裂中的作用

通过单轴压缩及TEM原位拉伸研究了全层状TiAl合金 (PST晶体 )中α2 板条的形变和断裂特征。结果表明 ,全层状TiAl合金中α2 相形变和断裂特征与加载方向有关。当片层与加载轴平行时 ,α2 相中的滑移沿柱面进行 ,微裂纹优先在α2 相内 (沿柱面 )形核 ;而当片层与加载轴垂直时 ,形变困难 ,α2 相中的滑移将沿角锥面进行 ,微裂纹很容易沿相界面形核、扩展。     

全层状TiAl基合金断裂机理原位观察

通过对裂纹与晶内片层和晶界的交互作用的原位观察,研究了全层状组织TiAl基合金的断裂机制。结果表明：裂纹萌发和扩展方式不仅依赖于片层与拉伸轴的相对取向,还受晶界取向的制约。当片层与拉伸轴成较大角度时,沿片层裂纹扩展是通过主裂纹与沿片层微裂纹的连接及剪切的过程;而当拉伸轴近乎平行片层时,跨片层裂纹依靠对界面分离和跨片层微裂纹这两种形式的微裂纹的连接进行扩展的,纵向交叉晶界有利于断裂韧性的提高,而横向晶界则不利于材料断裂韧性。     

α2相滑移系对γ-TiAl基多孪晶晶体屈服强度的影响

基于γ-基多孪晶晶体微结构及滑移系和形变孪晶空间晶体学位向分布的变形机制,提出了分析晶体屈服应力对外载轴和片层界面夹角间的依赖关系及影响因素的细观力学解析模型.分析了α2相中柱面和锥面上滑移系的启动对多孪晶晶体屈服应力的影响.模拟计算和分析结果表明:当θ=0°时,位错滑移方向跨越片层界面,α2相中柱面滑移系开动;当θ=45°时,滑移方向平行片层界面;当θ=90°方向时,γ相中与片层界面斜交的孪晶开动,而α2相中锥面滑移系由于其临界剪切应力(CRSS)很大而并不开动.多孪晶晶体中孪晶与普通位错、柱面与孪晶及锥面与柱面之间的CRSS比值关系可确定为k:e:z=1:3:18.     

TiAl合金涡轮压缩损伤与拉伸断裂行为

为研究TiAl合金涡轮经压力作用后的组织损伤机制及性能弱化规律,设计了对TiAl合金涡轮先压缩再拉伸的实验方法。利用扫描电镜(SEM)对压缩后的涡轮轴颈表面及内部的滑移和微裂纹进行了分析,并观察了拉伸断口形貌。实验结果表明：随着前期涡轮所受的压力的增大,压缩后的TiAl涡轮剩余抗拉强度逐渐降低,当压力为610 MPa时,剩余抗拉强度仅为86 MPa,强度损失率高达70%。TiAl合金压缩过程中形成了以沿层裂纹为主、穿层裂纹为辅的变形损伤特征。与压缩轴成45°的最大剪应力方向上的沿层裂纹是TiAl合金压缩损伤的主要形式。压缩损伤后的TiAl合金涡轮拉伸断裂均发生在靠近涡轮浇铸冒口侧的细轴颈部位。受压变形后的片层组织中的微小裂纹在随后拉应力作用下继续扩展直至韧带桥被贯穿,小裂纹合并成大裂纹,在断口上表现出沿层和穿层的混合断裂形貌。     

不同组织TA15钛合金等温拉伸微裂纹扩展规律的有限元建模研究

钛合金高温变形过程往往伴随微裂纹的产生与扩展,且其与微观组织形态密切相关,显著影响了钛合金的成形质量和成形极限。为此,利用金相照片建立了基于TA15钛合金真实组织的二维多晶体微观有限元模型,采用微裂纹扩展时间,定量研究了不同组织形态的TA15钛合金等温拉伸过程中的沿晶微裂纹形成与扩展规律。结果表明:微裂纹优先形成于三角或四角晶界处,更容易沿α-β相界扩展;等轴组织随着α相体积分数升高,微裂纹更易产生和扩展;网篮组织与魏氏组织中微裂纹易于沿与加载轴垂直取向的片层α相界面扩展,魏氏组织晶界α相为微裂纹扩展提供了路径;三态组织中微裂纹易于沿片层α相界面扩展,但是等轴α相与片层α相的交织使界面形貌复杂,阻碍微裂纹扩展。相同加载条件下,微裂纹扩展的难易顺序为:三态组织、网篮组织、魏氏组织、等轴组织。     

Ti-55531合金变形及断裂行为的原位SEM分析

采用原位SEM拉伸方法对比分析了Ti-55531合金片层和双态组织静载下的变形及断裂行为。结果表明,静载下α相的特征参数对该合金的形变、裂纹萌生及扩展有强烈影响。片层组织中粗大次生αs片较软,αs片最先变形促进位错滑移,位错运动至次生αs和残留βr的界面处堆积,塑性变形导致局部应力集中促进裂纹萌生,并沿αs/βr相界面扩展。双态组织中初生等轴αp是相对最软相且尺寸较大,位错滑移自由程较大,易启动多系滑移,αp内不同位向的滑移线交割促进应力集中,部分位错在αP/βtrans界面处堆积产生应力集中,两者导致微裂纹萌生于αp内及αp/βtrans界面,并沿αp/βtrans界面和αp聚集处扩展。     

带缺口的熔模铸造TiAl合金断裂特性的扫描电镜原位观察(英文)

采用感应凝壳熔炼技术和熔模铸造方法制备TiAl合金。在增量加载情况下,采用扫描电镜原位观察技术观察带缺口的熔模铸造TiAl合金试样的裂纹扩展和断裂特性。在拉伸变形的整个过程中,观察并分析裂纹萌生、扩展直至断裂的全过程。结果表明,TiAl合金的断裂机制不仅对于缺口区域附近的微裂纹敏感,而且与层片方向和加载轴的位向有关。当局部应力大于TiAl合金的断裂韧性时,高的拉伸应力就会导致裂纹萌生、扩展直至断裂失效。因此,TiAl合金的塑性和高的拉伸应力导致带缺口的TiAl合金的断裂失效。     

双相层片型TiAl基合金的室温变形及断裂

TEM原位拉伸研究表明，尽管双相层片型TiAl基合金中与α2相共存的γ层片相的（1／2）＜110]位错具有良好的可滑移性，并在一些γ层片中（1／6）＜112]形变孪生也较为活跃，但对变形有贡献的滑移系统及孪生系统数目少是室温塑性差的重要原因提高多晶体双相TiAl基合金室温塑性的关键在于促使（1／2）＜110]{111）以外的滑移系开动.     

K4169合金循环加载过程中的微观组织演变

通过熔模精密铸造、循环加载和微观组织表征等方法研究了K4169合金循环加载过程中的微观组织演变特征,重点分析了不同循环周次后Laves相和δ-Ni_3Nb相的变形和断裂特征。结果表明,在室温380 MPa应力幅值循环加载实验中,循环寿命主要取决于显微疏松体积分数,裂纹优先萌生于试样表面的显微疏松位置。Laves相的断裂不受循环周次的影响,在循环加载初期,显微疏松附近的长带状Laves脆性相容易开裂,其内部还产生平行排列的二次裂纹,成为裂纹扩展的敏感区域。δ-Ni_3Nb层片呈现2种变形和断裂特征:沿长度方向的开裂;层片表面滑移和断裂。循环加载初期,显微疏松附近的δ-Ni_3Nb层片容易产生沿长度方向的开裂,而随着循环周次的增加,远离显微疏松的δ-Ni_3Nb层片表面滑移迹线逐渐增多直至滑移断裂。γ-Ni基体在循环加载过程中产生孪生变形特征,导致应变局部化程度加剧,进而使Laves相和δ-Ni_3Nb层片周围产生应力集中。     

Ti-43Al-4Nb-1.5Mo合金包套锻造与热处理过程的微观组织及高温拉伸性能

对Ti-43Al-4Nb-1.5Mo合金进行包套锻造和后续热处理实验,考察了该过程TiAl合金的热变形行为、流变软化机制以及热处理参数对微观组织和力学性能的影响。结果表明,TiAl合金包套锻造过程的高温流变软化以β相协调变形、片层相变分解、g相内位错滑移以及孪晶诱导的动态再结晶为主,最终组织为残余α_2/γ层片和等轴α_2、γ、B2相的混合组织。随热处理温度的升高,热变形组织由残余α_2/γ层片和多相混合组织转变为α_2/γ层片+γ相组织,在较高的温度下(1300℃)转变为全层片组织。其中,B2相随着溶质扩散程度的增加逐渐消失,残余层片组织发生分解转变为等轴α_2/γ层片团,同时发生γ→α转变,形成全层片组织。对热等静压、锻态和热处理试样的高温(800℃)拉伸性能进行比较,经热处理后获得的全片层组织具有最佳的综合性能,抗拉强度为663 MPa,延伸率达到26%。分析该样品的断裂行为可知,由于存在层片扭曲拉长、微孔钝化以及裂纹曲折延伸的断裂机制,全层片组织具有良好强度-塑性的综合力学性能。另外,热加工过程中(高温)bcc结构B2相能够协调变形,但服役条件下硬脆的B2相作为裂纹源容易引起裂纹萌生,对力学性能极其不利。因此,TiAl合金在热变形和服役过程中需要对组成相进行严格控制,从而获得良好的力学性能。     

γ-TiAl片层界面在裂纹形核中的双重作用

通过全片层γ－ＴｉＡｌ基合金ＳＥＭ原位拉伸实验以及对裂纹前方滑移面及解理面上的应用力进行有限元计算,研究了片层界面在形核中的作用,当原裂纹与片层平行时,裂纹尖端滑移秕的分切应力较小,滑移相对困难,片层面上的正应力比其它解理面上的正应力大,从而解理裂纹优先沿片层界面形核;当裂纹与片层界面垂直时,裂纹尖端很多滑移系上的分切应力较大,滑移相对容易,片层面上的正应力远比其它解理面上的正应力小,从而裂纹优等     

Relationships between deformation mechanisms and initial textures in polycrystalline magnesium alloys AZ31

1　INTRODUCTIONMagnesiumisthelightestmetallicstructuralma terialwithhighspecificstrengthandisusedinauto motive ,electronicsandaerospacefield[1,2 ] .Howev er ,magnesiumoftenshowspoorformabilityatroomtemperatureduetoitshexagonalstructurewithlessindependentslipsystems ,whichlimitsitsuse .Dif ferentslipsystemshavebeendetectedinmagnesiumsuchasbasalslipof { 0 0 0 1}〈112 0〉 ,prismslipof{ 10 10 }〈112 0〉[3,4 ] andpyramidslip (includingthea typeof {hkil}〈112 0〉andthea +ctypeof {hkil}〈112 3〉[…     

IN-SITU OBSERVATION OF CRACK PROPAGATION IN PST CRYSTALS OF Ti-49% AlALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮγＴｉＡｌｂａｓｅａｌｏｙｈａｓｂｅｅｎｏｆｍｕｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔａｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｅｒｏｓｐａｃｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｌ...     

TiAl裂纹形核和塑性变形关系的研究

对层状结构ＴｉＡｌ在扫描电镜中原位拉伸,发现裂纹前端首先出现滑移带,只有当局部塑性变形发展和临界状态,位错塞积应力等于原子键合务时才会使微米尺寸卑贱 裂纹不连续形核,裂纹可沿滑移带形核,可沿其它是面形核,方扩展,新的不连续裂纺的阻力不为民增大     

The internal stress state in lamellar PST-crystals of the intermetallic alloy TiAl after compressive deformation

The microstructure of γ-based TiAl alloys often exhibits grains with an internal lamellar structure consisting of alternating γ-TiAl and α₂-Ti₃Al lamellae. Even in undeformed material, internal coherency stresses, due to the lattice misfit between the two phases and the tetragonality of the γ-phase are present. The goal of this work was to investigate the evolution of internal strains induced by compressive deformation of PST-specimens of the alloy TiAl at room temperature and at 800°C. The results of X-ray measurements of different peak profiles, performed with a special high-resolution double-crystal diffractometer are reported, which revealed the dependence of the deformation-induced internal strains on the orientation of the lamellar boundaries with respect to the axis of deformation.     

In-situ deformation of TiAl PST crystals in TEM

The deformation process of TiAl polysynthetically twinned (PST) crystals was in-situ observed in a transmission electron microscope (TEM) with a tensile holder. Microcracks, resulted from different reasons, were observed to nucleate at several different sites. In many cases microcracks were observed to nucleate on lamellar boundaries and on the boundary between the deformation twin and the matrix. The intersecting parts of two deformation twins within the same TiAl lamella have been found to be favorite nucleation sites of microcracks. Microcracks were also observed to nucleate on the domain boundary of two TiAl domains coexisting in a TiAl lamella and at the triple point among TiAl domain boundary and lamellar boundary. It has revealed that cracks tend to propagate along the lamellar boundaries when the angle between tensile axis and lamellar boundaries is about 78°. When crack propagation was hindered, one or more microcracks nucleated ahead of the main crack. Then the microcracks grew up, connected each other and connected with the main crack through shear rupture of the ledgement between them.     

Recent advances of wrought TiAl alloys

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｗｏ ｐｈａｓｅ ｇａｍｍａＴｉＡｌａｌｌｏｙｓｈａｖｅｇｏｏｄｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｔｅｎｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗｈｉｃｈ ,ｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ ,ｍａｋｅｓｔ