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。     

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。     

高压凝固对Ti-48Al合金片层组织及其力学性能影响

研究了高压下凝固Ti-48Al合金片层间距及其力学性能的变化。结果表明,压力下凝固时,随着凝固压力的增加扩散系数降低,从而引起片层增厚速度的降低,即片层间距的减小。在常压、2GPa、4GPa下凝固时,片层间距的平均值分别为495,345,227nm。片层组织的显微硬度随着凝固压力的增加而增加。该实验为细化片层间距提供了一种新的方法。     

Ti-45Al合金的定向凝固组织

采用区域重熔定向凝固技术制备了Ti-45Al合金定向凝固试样,研究了不同参数下的凝固组织。结果表明,该合金在定向凝固过程中一次凝固可以以胞晶形式实现定向生长,胞晶内α2/γ片层方向与生长方向成45°或90°。凝固过程中稳定相β及亚稳相α同时存在,并以胞状生长,存在竞争而引起的交替现象。降速生长时定向组织比较理想。淬火实验表明,在大过冷度下亚稳α相作为领先相析出。     

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。     

W含量对Ti-48Al合金组织及力学性能影响

采用真空电弧熔炼技术制备了Ti-48Al-xW合金，研究了W含量对Ti-48Al合金组织及力学性能的影响。结果表明，添加W元素后，合金组织为典型的树枝晶形貌，在枝晶内部有B2相析出。随着W含量增加，树枝晶组织逐渐细化，B2相体积分数也逐渐增加。室温压缩试验结果表明，合金的抗压强度和压缩率随W含量的增加呈现先上升后下降的趋势。其中，W含量为4%的合金压缩强度最高，为1 750.07 MPa, W含量为2%的合金压缩率最优，为29.15%。     

Nb含量对Ti-48Al合金组织及力学性能的影响

采用真空电弧熔炼炉制备了不同Nb含量的Ti-48Al合金,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析了不同Nb含量对Ti-48Al合金组织及力学性能的影响规律。结果表明:当Nb含量为2%和4%时,合金晶界处无B2相析出;当Nb含量为6%时,有明显的B2相析出。压缩实验结果表明,随着Nb含量的增加,合金的强度和塑性均呈现先增加后降低的趋势,当Nb含量为4%时,合金的抗压强度和压缩率最佳,分别为2187.77 MPa和38.33%。当不添加Nb时,合金以穿片层断裂为主,添加Nb使得合金局部发生塑性断裂。     

高压凝固Ti-48Al合金片层组织失稳机理研究

采用高压凝固设备制备了Ti-48Al(at.%)合金,并在真空封装后进行热处理实验,研究热处理对高压凝固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α₂相颗粒,而高压凝固片层组织界面处已开始析出α₂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α₂相经历球化长大,本文的研究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。     

Ti-48Al合金全片层组织的稳定性

研究了Ti 48Al合金全片层组织在 115 0℃时效时的组织稳定性。结果表明 ,140 0℃ ,1h固溶处理后炉冷获得的粗片层组织的稳定性远远优于空冷获得的细片层组织。细片层组织首先在晶界处发生不连续粗化 ,而后粗化片层组织中的α2 相发生溶解并球化 ,从而转变为近γ组织 ;空冷组织中魏氏片层的存在降低了片层组织的稳定性 ,魏氏片层 /基体界面与晶界一同成为片层组织发生分解的起始部位。Ti 48Al 0 .8%B(摩尔分数 )合金的细片层组织因晶界TiB2 相的存在有效抑制了晶界不连续粗化 ,但γ相从TiB2 /基体界面和晶界重新形核生长使片层组织转变为均匀的细晶近γ组织     

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Ti-48Al-6Nb-xSi合金组织与力学性能的影响

制备了不同Si含量的Ti-48Al-6Nb-xSi(x=0.5、1、2,摩尔分数,%)钛铝合金铸锭,并对其进行不同温度下的热处理,研究了热处理温度对铸锭组织和显微硬度的影响。结果表明,与铸态组织相比,热处理后铸件的组织均得到细化。随着热处理温度升高,合金的等轴晶区域逐渐变大,柱状晶的宽度变小,片层间距减小。热处理后合金的显微组织由初始的柱状晶逐渐转变为等轴晶,Ti_5Si_3相的含量减少,但分布更加均匀。Ti-48Al-6Nb-xSi合金的显微硬度随着Si含量的增加而提高,随着热处理温度的升高而降低。     

热处理对Ti-48Al-2Cr合金组织与力学性能的影响

采用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉及石墨型离心铸造工艺制备了Ti-48Al-2Cr合金,随后对其进行真空退火处理。通过扫描电镜观察了合金的微观结构以及断口形貌,采用维氏硬度计、冲击试验机测试了合金的显微硬度和冲击性能。结果表明:热处理对Ti-48Al-2Cr合金的显微组织无显著影响,合金显微组织为双相结构,在晶界出现了Cr元素微观偏析,主要形貌为柱状晶,热处理后形成的等轴晶分散于基体组织上,并改善了合金的冲击韧性和抗断裂变形能力,但对其显微硬度影响不大。     

熔体处理对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金凝固组织的影响

在1 480~1 510℃对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金分别进行了0、10、15、20次循环处理,研究了该合金凝固组织的演变规律。结果表明,未处理的合金组织由粗大的片层团组成;随着循环处理次数的增加,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金由粗大的片层团向细小的等轴晶转变,且分布更加均匀。分析表明,在循环处理的快速加热阶段,初生晶粒发生了重熔,破碎的枝晶与"母体"分离,可在后续的冷却阶段作为形核质点。与此同时,由于电磁搅拌作用,溶质场和温度场分布均匀,抑制了成分过冷的产生,从而起到了细化晶粒的效果。     

液相扩散系数对Al356.1合金凝固过程显微组织演变的影响

采用相场方法研究了液相扩散系数对 Al356.1合金凝固过程初晶（Al）相显微组织演变的影响。在相场模拟中,采用了两套液相扩散系数,而其他热物理参数和数值参数则保持一致。第一套液相扩散系数只考虑随温度变化的 Arrhenius 类型的杂质扩散系数,而第二套则为随温度和成分变化的精准的液相原子移动性数据库。对于第二套液相扩散系数,还分析了扩散系数矩阵中的非对角项对Al356.1合金凝固过程中显微组织演变的影响。通过相场模拟发现：在3种液相扩散系数情况下,初晶（Al）相的形貌、枝晶尖端的速率和枝晶前端的成分曲线均有不同。研究结果表明：精确的液相原子移动性参数对定量模拟凝固过程显微组织演变是非常重要的。     

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.     

Hf、B耦合作用对Ti-46Al合金凝固组织演化的影响

研究了Ti-46Al-xHf-yB (x=0, 3, 5, 7;y=0, 0.2, 0.6, 1.0)合金的宏观、微观组织特征,探讨了Hf、B耦合作用对凝固组织演化过程的影响.结果表明,在Hf、B耦合作用下,合金的凝固组织由粗大的柱状晶转变为细化的柱状枝晶、等轴枝晶、细小近粒状晶.Hf能促进TiB2的形成,使β-Ti/TiB2共晶线向下平移.当x(Hf)<7%时,合金的初生相为β相,TiB2为共晶相并以卷曲带状形态且主要存在于枝晶间;当x(Hf)=7%且x(B)=1.0%时,合金的初生相为TiB2,以针状存在于粒状组织的心部.     

抽拉速度对Ti-45Al合金定向凝固组织演化影响的数值模拟

采用基于溶质扩散控制模型结合CA方法对Ti-45Al合金定向凝固过程中抽拉速度对显微组织演化影响进行数值模拟。结果表明,随抽拉速度增加,凝固形态经历了平面→胞晶→胞/枝混合结构→树枝晶的转变,如果温度梯度高于20K/mm,仅经历平面→胞晶转变。此外,将模拟结果与实验结果和理论分析进行对比,证明了模型的有效性。     

抽拉速率对定向凝固Ni-45Ti-5Al合金微观组织的影响

采用Bridgman型液态金属冷却定向凝固方法,研究Ni-45Ti-5Al(摩尔分数,%)合金在不同抽拉速率(20、100和200μm/s)下定向凝固后的相组成及其形态特征。结果表明:Ni-45Ti-5Al合金定向凝固生长区呈现明显的柱状晶生长形态,定向效果良好,NiTi基体以[100]方向为择优取向,Ti2Ni析出相沿[111]晶向择优生长。随着抽拉速率的提高,Ti2Ni相更加细小、分散,由在胞晶界上几乎连续分布改变为断续分布。在20～200μm/s的宽生长速率范围内,均以胞状晶形态生长,固/液界面形态没有发生显著变化;随着抽拉速率从20μm/s增加到200μm/s,定向胞晶组织明显细化,平均胞晶间距由85μm减小到25μm。     

Ti-47Al合金籽晶法定向凝固过程中的组织演化

以Ti-43Al-3Si为籽晶,对Ti-47Al合金籽晶法定向凝固过程中的相选择和组织演化规律进行了研究.凝固初期,液相中富含Si,促使α相为其初生相,获得了与生长方向平行的全片层组织.随着凝固的进行,液相成分逐渐接近Ti-47Al.生长速率为90 mm/h时,凝固组织以胞状树枝晶形态生长,由于晶体生长形态对界面前沿溶质分布的影响,在稳定的溶质边界层建立前,Al和Si含量不能保证α相的连续生长,β相在α枝晶间形核长大,出现与凝固方向成45°夹角的片层,破坏了片层取向的一致;生长速率增至720 mm/h时,凝固组织中枝晶生长发达,枝晶间距减小,基本转变为以择优取向生长的α相.     

热处理对Ti-5331合金板材组织及力学性能的影响

研究了核反应堆壳体用Ti-5331合金热轧板材在不同退火温度下的显微组织与力学性能。结果表明:Ti-5331合金板材在相变点以下随着退火温度的升高,初生α相含量逐渐减少,β转变相含量明显增加。当退火温度为700℃时,开始发生静态再结晶,800℃时为等轴组织,900℃时为双态组织,950℃时为网篮组织。随着退火温度的升高,合金板材的抗拉强度先下降后上升,屈服强度呈下降趋势,屈强比逐渐减小;当退火温度在相变点以下时,板材冲击韧性随退火温度升高呈上升趋势,当超过相变点后冲击韧性急剧下降;退火温度对塑性影响较小。经900℃×1 h/AC退火处理的Ti-5331合金板材有着较好的综合性能,抗拉强度为920 MPa,延伸率为15%,V型缺口冲击韧性达到93 J/cm~2。