近γ-TiAl合金的工业规模等温锻造

由金属间化合物α2 (Ti3 Al)和γ(TiAl)组成的TiAl合金在航空、航天、汽车和其它一些应用领域都显示出了很大的发展潜力。也许正是由于这种原因 ,德国GKSS研究中心开发了等温锻造加工近γ -TiAl合金零件的技术 ,其进展情况是值得关注的。在这项研究工作中 ,使用了成分为Ti-4 4 8%Al -1 0 %Cr -1 1%Mn -1 4 %Nb -0 2 %Si -0 5 %B (原子分数 )及含0 0 18%N -0 0 46 %O -0 0 0 11%H (质量分数 )杂质的合金 ;据称 ,这种合金是由美国豪梅特公司提供的 ,它经过 3次真空电弧重熔而做成2 90mm× 70 0mm的铸锭。为了致密化 ,锭料在 …     

RE(RE=Y,La,Ce,Lu)对TiAl性能影响的计算研究

基于密度泛函理论的第一性原理,探讨了稀土金属元素RE(RE=Y,La,Ce,Lu)合金化对TiAl力学性能的影响。通过计算TiAl合金形成能发现:富Al(Ti8Al7Al)晶体结构比富Ti(Ti_7Al_8Ti)晶体结构更稳定,稀土金属元素RE合金化TiAl合金晶体结构的能量比合金化前有所下降,合金化可提高体系的结构稳定性。通过态密度、Bander电荷密度等分析,发现稀土金属元素RE合金化提高TiAl力学性能的根本原因是:合金化元素RE的电子与周围的Ti原子产生了电荷转移,导致Ti原子失电子数增加,使Ti-Al之间离子性相互作用减弱,共价性相互作用增强,增加TiAl的结构稳定性。同时,RE合金化可降低TiAl合金体系的脆性,增加体系的韧性,其中作用效果从大到小依次是:YCeLaLu。     

钛及钛合金的热处理

钛及钛合金通过程序控制技术和各种热处理工艺可获得不同特性的产品 ,表 1～表4列出了工业纯钛及部分钛合金的热处理工艺。表 1　工业纯钛和部分钛合金的 β相变温度合　金β相变温度℃ ,± 1 5° ,± 2 5°工业纯钛 ,0 2 5%O2 最大 91 0 1 6 75工业纯钛 ,0 4 %O2 最大 94 51 735α或近α合金Ti 5Al 2 5Sn 1 0 50 1 92 5Ti 8Al 1Mo 1V 1 0 4 0 1 90 0Ti 2 5Cu (IMI 2 30 ) 8951 6 45Ti 6Al 2Sn 4Zr 2Mo 9951 82 0Ti 6Al 5Zr 0 5Mo 0 2Si(IMI 6 85) 1 0 2 0 1 870Ti 5 5Al 3 5Sn 3Zr 1Nb 0 3Mo 0 3Si (IMI 82 9) 1 0…     

稀有金属材料与工程

题　　　　目作　者文章编号提高TiAl基合金室温塑性的方法孔凡涛等 ( 2 0 0 3) 0 2 - 0 0 81 - 0 6室温变形γ TiAl基合金中形变孪晶与α2 片的交截机制李臻熙等 ( 2 0 0 3) 0 2 - 0 0 95- 0 4Ti 1 3Al 2 9Nb 2 .5Mo合金ISM熔炼过程中多组元挥发损失刘贵仲等 ( 2 0 0 3) 0 2 - 0 1 0 8- 0 5Ti4 0阻燃钛合金的高温蠕变行为王敏敏等 ( 2 0 0 3) 0 2 - 0 1 1 7- 0 4碱液处理钛合金表面软复合磷酸钙层付　涛等 ( 2 0 0 3) 0 2 - 0 1 37- 0 4网状阴极辉光放电法在钛合金表面渗镀Ta的应用陈　飞等 ( 2 0 0 3) 0 2 - 0 1 4 8- 0 3钛合金高温…     

Timetal 5111和Timetal 5111 0.05Pd钛合金

Timetal5111合金是80年代末期由Timet与美国海军共同开发研制的近a型钛合金。合金成分为：Ti－5Al－1Zr－1Sn－1V－0．8Mo－0．1Si。合金的突出特点是良好的断裂韧性及抗应力腐蚀性能，应力腐蚀危险比，该性能指标优于船用钛合金48－OT3（Ti－4AI－0．005B），相当于Ti－6211（Ti－6Al－2Nb－1Ta－0．8Mo）；冲击韧性大约为Ti－6Al－4V的3倍；易焊接，可进行大型材的焊接。该合金强度略低于Ti－6Al－4V，延性略高于Ti－6Al－4V，σb＝750MPa～800MPa，s≥13％，但通过调整氧含量可使强度达到Ti－6Al－4V的水平。目前可生产重…     

Nb和Al对γ-TiAl基合金高温强度的影响

研究了Nb对γ TiAl基合金性能的影响 ,结果表明 ,高Nb合金化能大大提高γ TiAl基合金的高温强度 ,合金含Nb量越高 ,强度就越高。TEM观察表明 ,Nb对γ TiAl性能的影响类似于氧元素 ,增强d—d键的方向性 ,增加普通位错的P N力 ,提高普通位错开动的临界分切应力和滑移阻力。Al对γ TiAl合金性能的影响是通过影响合金中的α2 相含量来影响其性能的。随合金中Al含量升高 ,α2 相含量减少 ,位错运动非热激活阻力降低 ,合金的强度下降。     

TiAl-WMoSi合金全片状组织中β颗粒的析出

在近γ -TiAl合金中加入 β稳定元素(如Cr ,Nb ,W和Mo等 )可以产生B2 相 ,该相常以立方结构或细小弥散物形式出现。一般认为沿晶界生长的B2 相对抗蠕变性能有害 ,而弥散分布的 β (B2 )相可以提高抗蠕变性。最近有报道证实了 β弥散相对抗蠕变性能的有益作用 ,但很少有资料报道γ合金中的 β相在中温时的相变及析出途径 ,并且目前该现象还不很清楚。加拿大的Beddoes研究了Ti -4 7Al -2Nb -1Mn -0 5W -0 5Mo -0 2Si(TiAl -WMoSi)合金在 760℃～ 10 5 0℃内 β相的形成过程。实验原材料采用脱模铸造的TiAl -WMoSi合金 ,该合金经…     

Si3N4/Ni/TiAl扩散连接接头界面结构及性能

采用厚度为80 μm的镍中间层实现了Si3N4陶瓷和TiAl合金的扩散连接.采用扫描电镜(SEM),能谱检测(EDS)等分析方法确定了TiAl/Ni/Si3N4扩散焊接头的典型界面结构为TiAl/Al5Ni2Ti3/AlNi2Ti/Ni3(Ti,Al)/Ni(s,s)+Ni3Si/Si3N4.重点分析了连接温度对接头界...     

稀土铝钛硼中间合金的细化能力与长效性

采用铝热反应法制备Al5Ti1B和Al5Ti4RE1B中间合金,并对其进行物相、微观组织和细化效果分析;对比中间合金中第二相的晶体结构以及形核能力,并从第二相分解和沉淀的角度分析Al5Ti1B1RE的细化长效性。结果表明：Al5Ti4RE1B比Al5Ti1B具有更强的细化能力和细化长效性;XRD和EDS分析显示,RE和TiAl3结合生成Ti2Al20RE相,该相为面心立方结构,晶格常数为1.469 nm;相比TiAl3而言,Ti2Al20RE具有更多的晶面和Al晶体匹配,使得Al5Ti4RE1B比Al5Ti1B具有更强的细化能力;Ti2Al20RE比TiAl3的溶解温度高,溶解过程中稀土对铝液粘度的影响是造成Al5Ti4RE1B细化长效性好的主要原因。     

B2O3对铸态Mg-Al-Ti-B合金的显微组织与力学性能的影响

采用机械合金化制备的 Mg?Al?Ti?B 合金,其微观组织的均匀性较差,而且致密性也不好。为了提高Mg?Al?Ti?B合金微观组织的均匀性和致密性,使其力学性能得到改善,制备了铸态Mg?9Al?6Ti合金。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射与力学性能测试等手段,研究B2O3对Mg?9Al?6Ti (质量分数,%)合金的显微组织与力学性能的影响。结果表明：添加3%的B2O3使Mg?Al?Ti?B合金的晶粒尺寸减小到12μm,Ti颗粒完全消失,沉淀相Mg17Al12减少,而TiAl3相增多。由于新沉淀相MgB6和Ti3B4的析出,Mg?9Al?6Ti?3B2O3合金的结构变得均匀,平均硬度为HV77.1,平均抗拉强度、屈服强度和伸长率分别是171.2 MPa、113.5 MPa和5.2%。     

TiAl/40Cr扩散连接接头的界面结构及相成长

在 1173～ 1373K、0 .3～ 5 .4ks的接合条件下对TiAl金属间化合物与 4 0Cr钢进行了真空扩散连接。采用扫描电镜 (SEM )、电子探针微区成分分析 (EPMA)、X射线衍射分析 (XRD)等方法确定了反应相的种类和界面结构。研究结果表明 ,在 1373K的接合温度下 ,TiAl/ 4 0Cr接头生成了TiC ,Ti3 Al,FeAl和FeAl2 4种反应相 ,形成了 3个反应层 ,界面结构为TiAl/Ti3 Al+FeAl+FeAl2 /TiC/脱碳层 / 4 0Cr钢。界面总反应层的厚度随接合温度和接合时间按抛物线方程成长 ,成长的活化能Q为 2 11.9kJ/mol,成长常数k0 为 4 .6× 10 -5m2 /s。当脆性反应层厚度为 3μm时 ,TiAl/ 4 0Cr钢接头的室温拉伸强度达到 183MPa的最大值。     

专利名称:一种镍微合金化的钛铝金属间化合物

该合金的化学成分 (原子百分比 ) :Al,4 5.0～ 4 8.0 ;Cr,1～ 3;V,0～ 3;Nb,0～ 3;Ni,0 .2～ 0 .8;余为 Ti。本发明通过镍微合金化促使铸造钛铝粗大的片层组织转变为近γ的细小等轴晶 ,进而或将其热处理为综合力学性能优异的细小全片层组织 ;或以其作为热加工的预备组织 ,提高变形钛铝合金的热加工性能 ,改善变形钛铝合金组织的均匀性专利名称:一种镍微合金化的钛铝金属间化合物     

添加Nb对LI2型Al3Ti—8Mn基合金的相组成影响

在单相Ll2结构Al67Mn8Ti25金属间化合物中加入少量Nb（0．5at％～4．0at％）,并相应调整Al,Ti含量后,其组织变化显著。在邻近Al－Ti－Nb-8Mn四元系Al3Ti－8Mn区域设计了32种实验合金,随Nb加入量的变化,其结构除单相Ll2外,尚有Ll2＋A12Ti,L12＋DO22,LI2＋LI0,Ll2＋Al2Ti＋DO22和Ll2＋Al2Ti＋Ll0等5种复相或多相组织。Nb含量一定,随Al／Ti比的降低,会导致片状或网纹状Al2Ti组织析出,Nb含量较高时会进一步促使波纹或针片状Ll0TiAl相的形成。初步制定了Al－Ti－Nb-8Mn四元系邻近Al3Ti-8Mn区域的室温相组成图。     

Ti6Al4V合金渗镀Cr-Mo表面改性层组织结构及其耐磨特性研究

采用双层辉光离子渗技术在Ti6Al4V合金表面进行多元合金化,形成均匀致密的Cr-Mo合金渗层.通过GDOES、XRD等手段标定表层成分和相结构,借助显微硬度计和球盘磨损仪测试合金渗层的性能.结果表明:合金渗层中合金化元素Cr与Mo呈梯度分布,主要由化合物Cr_(1.93)Ti_(1.07)、Cr_2Ti、Cr_2Ti_4O_(11)等相构成;改性的Ti6Al4V合金表面硬度有较大程度的提高,抗磨损性能明显改善.     

双步球磨法制备纳米晶结构TiAl基合金粉末的研究

以元素粉末为起始粉末,采用双步球磨法(球磨+热处理+球磨)制备TiAl基纳米晶多相结构粉末(粉末成分为Ti-47Al(at%)、Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta(at%)).采用xRD、SEM、EDs、DTA、粒度分布仪对两种粉末颗粒在球磨和热处理过程中的特性进行了表征和分析.结果表明,采用双步球磨法制备的多相结构纳米晶粉末杂质含量低,粒度分布均匀,合金元素弥散分布.一步球磨6 h获得Ti/Al均匀复合结构及实现Ti(Al)部分固溶;700℃,2 h热处理获得Ti3Al、Ti、Al3Ti、TiAl相,Al相已经消失;二步球磨实现晶粒尺寸、颗粒尺寸进一步细化.     

热压烧结制备钛基合金TiAl+Ti及其显微结构

在1473 K,30 MPa,1.5 h的热压条件下直接烧结TiAl金属间化合物和Ti混合粉末,制备了钛基合金(TiAl+Ti)样品,采用XRD、SEM研究了2种不同成分配比对烧结产物相组成及显微结构的影响。结果表明,不同成分配比热压烧结体的显微组织分布相差较大,但相组成基本相同;对于TiAl和Ti体积比7:3的钛基合金样品,Ti粉末中Fe元素易于固溶到Ti_2Al和Ti_3Al中,析出相主要由TiAl、Ti_2Al(Fe)、Ti_3Al(Fe)和富Ti相组成;该比例的混合粉末在热压烧结过程中发生了不同程度的扩散反应,最终形成了组织渐变的Ti/Ti_3Al(Fe)//Ti_2Al(Fe)/TiAl显微结构。     

Mn和V对TiAl合金热腐蚀的影响

Mn和V对TiAl金属间化合物在900℃(Na，K)2SO4熔盐中热腐蚀行为的影响有所不同．TiAl合金中加入Mn后，最外层的腐蚀产物为以Al2O3为主、另有少量TiO2的混合物；内层是Al，Ti和Mn的混合氧化物以及Ti的硫化物．加Mn在一定程度上减弱了TiAl合金的耐蚀性TiAl和TiAl-Mn合金中加入V后耐蚀性明显变差，最外层腐蚀产物以TiO2为主，并含有少量Al2O3和微量的V2O5，腐蚀层中的V2O5引起Al2O3的酸性溶解，因而不能形成保护性的Al2O3层，形成的TiO2和Al2O3混合膜的黏附性差，较易剥落。     

Cu基Cu-Hf-Al(Ti)系三元块体非晶合金成分设计

利用团簇线判据研究了Cu基Cu-Hf-Al(Ti)三元体系块体非晶合金的形成规律。在Cu-Hf-Al和Cu-Hf-Ti体系中,分别以二十面体Cu8Hf5和附半八面体的阿基米德反棱柱Cu6Hf5两个二元团簇成分为起点,向第三组元Al和Ti连线,得到4条团簇线Cu8Hf5-Al、Cu6Hf5-Al、Cu8Hf5-Ti和Cu6Hf5-Ti。在团簇线上设计合金成分并采用铜模吸铸的方法制备直径为3mm的合金棒。XRD和热分析实验结果表明,在这4条团簇线上块体非晶合金的形成区域分别为Cu8Hf5-Al(2～6at%)、Cu6Hf5-Al(2～8.3at%)、Cu8Hf5-Ti(9～15at%)、Cu8Hf5-Ti(5～11at%),其中每条线上具有最大玻璃形成能力的合金成分分别为Cu8Hf5Al0.83(Cu57.7Hf36.3Al6)、Cu6Hf5Al1.0(Cu50Hf41.7Al8.3)、Cu8Hf5Ti1.0(Cu57.2Hf35.7Ti7.1)、Cu6Hf5Ti0.83(Cu50.7Hf42.3Ti7),都近似满足(团簇)1(胶粘原子)1非晶结构模型。     

Ti6Al7Nb和Ti6Al4V合金的热氧化行为

在600～900℃温度下,0.5～72 h时间范围内空气气氛下对Ti6Al7Nb进行热氧化,根据增重曲线计算其氧化动力学规律,利用XRD、XPS分析表面氧化层的相组成、成分和价态,并以Ti6Al4V合金做为比照.结果表明,Ti6Al7Nb合金较Ti6Al4V合金抗氧化能力更强.同等氧化条件下,Ti6Al7Nb合金的氧化速率常数(k)更小.对短时间(1 h)氧化的样品的表面分析显示:各合金元素均以最高价态或稳定价态存在,其中Al和V被富集,而Nb则贫化;另外,Ti6Al7Nb合金和Ti6Al4V合金氧化层主要由金红石型TiO2(R-TiO2)组成,Al2O3相仅出现在900 ℃Ti6Al4V合金样品中.     

采用Ce2O3制备的Al-Ti-C-Ce合金的组织及细化性能

采用氟盐法按w(Ti)∶w(C)=15∶1比例,加入1%的Ce制备了Al-4.5Ti-0.3C-1Ce中间合金,应用OM、SEM、EDAX及EPMA等手段分析了中间合金的成分、组织及细化特性。结果表明,由于Ce的加入,改善了TiAl3、TiC的形态和分布,细化了TiC粒子,使生成的TiC与TiAl3相分布均匀,稀土Ce和TiAl3反应生成Ti2Al20Ce相,主要富集在白色块状的TiAl3相上;Al-4.5Ti-0.3C-1Ce合金细化剂对纯铝的细化效果显著,当Ti添加量为0.015%时,纯铝的晶粒尺寸达70μm,细化效果最优。