元素粉末冶金方法制备TiAl基合金

详细介绍了采用元素粉末冶金方法制备TiAl基合金的机理、工艺方法及材料性能,元素Ti,Al粉末在一定温度下的反应合成主要由扩散控制,包括产生TiAl_3相和TiAl_2相的中间化过程,元素粉末冶金TiAl合金的工艺方法有元素粉末Ti,Al的反应烧结、热压或热等静压,热爆合成,元素TiAl箔片的反应合成等,采用这些方法制备的TiAl基合金具有均匀、细小的组织,但其力学性能受氧含量及孔隙的严重影响。     

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。     

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。     

机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金

研究了机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金的工艺,结果表明,Ti、Al单质混合粉末经机械球磨可得到具有Ti、Al相间层片结构的复合粉,且球磨时间越长,Ti/Al复合粉的层片结构越薄越均匀。将Ti/Al复合粉压坯在固相下进行扩散反应,Ti/Al之间的扩散反应随机械球磨时间的延长而加快,且球磨所得到的Ti/Al复合粉在固相下能够完全转变成Ti-Al金属间化合物。反应后得到的Ti-Al金属间化合物经过进一步的高温烧结,可以得到近全致密TiAl基合金,且得到了晶粒尺寸和层片厚度都比较小的典型的TiAl基合金组织。     

TiAl基合金粉末爆炸烧结特性常数的测算

本文测算了自蔓延高温合成TiAl基合金粉末的爆炸烧结特性常数值：γ＝1．44，lgβ＝25．25，并为试验证实，这为获取大尺寸TiAl基合金提供了理论依据。     

TiAl基合金的熔炼与铸造成形工艺研究现状

综述了TiAl基合金的发展现状,介绍了TiAl合金的铸锭熔炼工艺(主要有凝壳感应熔炼、真空电弧熔炼、等离子束熔炼、电子束熔炼)及将铸锭铸造成TiAl基合金的工艺方法(主要介绍了熔模精密铸造和金属型铸造)。最后总结了TiAl基合金熔炼与铸造工艺中需要解决的问题和今后研究的重点。     

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基合金热包覆锻造过程中温降的数值分析

通过传热模型和数值计算,研究直径60mm、长100mm的粉末冶金TiAl基合金坯料锻造时的温降规律,对比分析裸锻和热包覆锻造坯料的温降特征。计算与实验结果表明,裸锻坯料温降高达600℃,且内部存在较大的温度梯度,易使锻造坯失效和导致坯料组织的不均匀分布;而热包覆锻造温降仅30℃,远低于裸锻,坯料内部温度场分布较均匀,对锻造过程非常有利,易获得均匀、细小的锻后微观组织。粉末冶金TiAl基合金锻造过程中的温降数值分析为TiAl基合金在热加工过程中的温降控制提供了理论依据。     

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…     

包套轧制制备TiAl基合金板材的研究

采用包套轧制技术,在1050℃(炉温)制备了2.7mm厚的TiAl基合金薄板.金相组织分析结果表明,薄板具有均匀、细小的等轴晶组织,平均晶粒尺寸约为3μm.利用模拟平面应变实验研究了外加包套对TiAl基合金轧制时流变行为的影响,揭示了包套轧制提高TiAl基合金热加工性能的机理,结果表明,包套轧制可以降低TiAl基合金变形时的流变应力,延缓流变软化趋势,降低局部流变系数,从而提高TiAl基合金的塑性变形能力.     

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。     

TiAl基合金超塑性变形中的位错运动

研究了结晶Ｔｉ－３３Ａｌ－３Ｃｒ－０．５Ｍｏ合金在超塑性变形过程中的位错运动。透射电镜分析结果表明，超塑性变形时，合金中存在大量位错运动，在晶界附近和晶粒内形成了位错网，并在晶界上出现位错塞积。大多数位错是从晶界及α２相粒子处发射出来的。     

真空自耗电弧熔炼制备大尺寸TiAl基合金铸锭

通过选择合适中间合金,并控制最佳熔炼工艺,以真空自耗电弧两次熔炼制备了名义成分为Ti-32.3Al-4.7Nb-2.6Cr-0.9(W,Mo)(质量分数)的TiAl合金铸锭。该TiAl合金铸锭尺寸为160 mm×380 mm,其组分中高熔点元素Nb,W,Mo等在铸锭横截面的径向上分布均匀,O,N,H等气体间隙元素含量较低,Al元素在铸锭纵截面中心轴线上的质量分数与目标成分偏差为±0.8%,显示出优良的冶金质量。金相分析结果显示,该TiAl合金铸锭的组织为近片层组织,铸锭边缘晶粒尺寸要显著小于其中间及心部的晶粒尺寸。     

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。     

铸造TiAl基合金的热变形行为及加工图

通过高温压缩模拟试验结果建立TiAl基合金的热加工图,结合扫描电镜、透射电镜等试验手段,研究铸造TiAl基合金在温度为1 000~1 150℃、应变速率为0.001~1 s 1范围内的热变形行为。结果表明:铸造TiAl基合金是温度、应变速率敏感材料,其流变应力随温度升高和应变速率降低而降低。铸造TiAl基合金的高温变形机制以层片晶团的扭折、弯曲及动态再结晶过程为主。在高温(1 150℃),低应变速率(≤0.01 s 1)下变形后,铸态组织中β相含量明显减少直至消除。在变形温度1 150℃、应变速率0.001 s 1下变形时,铸造TiAl基合金未发生超塑性变形;此时由于动态再结晶晶粒异常长大导致加工图上该区域功率耗散值未达到最大,而是有减小的趋势。     

TiAl基合金显微组织与室温断裂韧性关系的研究

分别测试了具有不同显微组织的Ｔｉ３３Ａｌ３Ｃｒ０．５Ｍｏ（ｗｔ％）合金的室温断裂韧性，发现在晶粒尺寸相当的条件下，全层片组织合金试样的断裂韧性最高，双态组织最低。这主要归因于全层片组织能够较好地调节应变不协调性，从而使断裂应变提高，塑性区扩大