连铸γ-TiAl化合物的结构和力学性能

γ -TiAl合金的低密度、高弹性模量、良好的高温强度和耐磨性 ,其使用温度超过Ni基和Fe基合金达到 10 73K ,使之成为最富活力的先进高温结构材料。但是 ,γ -TiAl合金成形性差 ,加工成本高 ,因而掌握其加工 /结构 /力学性能之间的关系 ,找出更经济有效的加工技术是过去 10年的研究重点。美国学者介绍一种技术 :熔融溢流快速固化技术 (MORST)制备γ -TiAl带材。使用一种“等离子熔化溢流炉” ,炉中铜坩埚与冷铸轮同轴旋转 ,故可将等离子氩弧熔化于坩埚中的金属液体同时溢流到冷凝钼辊表面 ,熔铸过程用氩气保护。使用 2种冷凝辊 ,一种表…     

全片层γ-TiAl合金显微组织对断裂行为的影响

通过SEM原位拉伸研究了全片层Ti-46．5Al-2．0Cr-1．5Nb-1.0V合金的显微组织与断裂行为的关系。通过热处理手段获得可区分晶粒尺度和片层厚度的全片层组织。研究表明，随着晶粒尺度的增大，裂纹扩展路径由平直变得曲折，断裂方式由沿片层界面和沿晶断裂变为穿片层断裂。随着片层厚度的减小，韧带的刚性增强，塑性变形减小，增韧效果得到改善。在全片层组织中，微裂纹在α2/γ片层界面形核。     

V、Mo对β-γ TiAl合金α、β两相相变的影响

以Ti-Al-M三元合金(M为V,Mo强β相稳定元素)为对象,研究了合金元素V、Mo对铸态组织以及不同热处理条件下显微组织的影响。V、Mo元素可以改变传统TiAl合金的凝固路径,避开包晶反应,还能将β相保留至室温。在合金淬火组织中,增加V、Mo元素含量可以发生马氏体转变。在两步热处理过程中,增加Mo元素含量,合金更倾向于发生α→β＋γ及β→β＋γ相变。     

晶界对全片层组织γ—TiAl合金断裂韧性的影响

为了深入研究晶界对全片层组织TiAl基合金断裂韧性的影响，采用SEM原位拉伸实验，对全片层和近全片层Ti-46．5Al-2．OCr-1．5Nb-1．0V合金中裂纹的扩展进行了观测。发现晶界对全片层组织TiAl合金断裂韧性的影响表现在改变裂纹扩展方向以及影响韧带的尺寸上。并得出结论：全片层组织γ-TiAl合金的断裂韧性来源于基体的断裂韧性、片层晶界导致的韧性增强以及片层导致的韧带增韧。     

γ-TiAl合金铣削加工表面粗糙度研究

γ-TiAl合金因具有良好的高温物理和力学性能而广泛应用于航空航天、汽车等领域。通过γ-TiAl合金铣削加工正交试验,分析了切削参数对加工表面粗糙度的影响规律。研究表明:γ-TiAl合金铣削加工表面粗糙度的重要影响因素为背吃刀量和每齿进给量,其次是切削速度;切削速度、背吃刀量、每齿进给量之间的两两交互作用对表面粗糙度的影响不显著;表面粗糙度随着背吃刀量和每齿进给量的增加而增大,随着切削速度的增加先增大后减小。利用偏最小二乘回归法建立了基于切削参数的表面粗糙度的数学预测模型,通过模型的相关性分析以及F检验,验证了该模型具有较好的精度,能够满足表面粗糙度的一般性预测要求。在此次试验条件下获得最小表面粗糙度的切削参数为切削速度v_c=40 m/min、每齿进给量f_z=0.005 mm/z和背吃刀量a_p=0.05 mm。     

γ-TiAl基合金的高温氧化行为研究

研究了γ-TiAl基合金Ti-44Al-4Ta-1W-0.1C在815~925℃内的氧化行为。合金氧化增重试验、XRD和SEM分析结果表明,Ti-44Al-4Ta-1W-0.1C合金在815~925℃内氧化0~200h,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在2~3.8,氧化激活能为213kJ/mol,氧化符合抛物线规律。试样表面形成的氧化层随氧化温度的升高及时间的延长,其厚度不断增加,与氧化动力学规律相一致。该合金经长时间氧化后,该氧化产物由Al2O3、AlTaO4和TiO2组成。     

扩散铝涂层的制备及其对γ-TiAl基体的防护

采用电弧离子镀在γ-TiAl基体上镀铝后进行扩散处理,制备出了扩散铝涂层,涂层与基体结合良好,无贯穿性裂纹,EDX和XRD分析表明涂层由厚的TiAl3外层和薄的TiAl2内层构成．900℃空气中的高温氧化实验结果显示：γ-TiAl氧化后生成了疏松多层的Ti和Al氧化物的混合物,其抗高温氧化性能很差;施加扩散铝涂层后,高温下生成了一层连续致密的Al2O3膜,抗氧化性能显著提高,同时讨论了涂层的氧化和退化机制．     

γ-TiAl合金在高温熔盐环境下的腐蚀机理

在800℃、75%Na2SO4和25%NaCl的熔融盐环境中,对名义成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb的γ-TiAl合金进行高温腐蚀实验。通过氧化动力学分析、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究全片层γ-TiAl合金的氧化腐蚀行为,以及高温腐蚀性环境对合金内部微观组织的选择性腐蚀机理。结果表明:在高温熔融盐腐蚀环境下,γ-TiAl合金主要形成由TiO2和Al2O3组成的氧化膜层,且高温熔融盐环境对合金内部微观组织存在明显的选择性腐蚀,即腐蚀路径沿α2与γ两相界面进入合金内部,并优先腐蚀α2相片层及γ相片层中的某些亚结构。合金片层组织中α2相与γ相间的抗氧化性能差异,以及熔融盐腐蚀性环境参与氧化中间反应并加速合金氧化过程是发生选择性腐蚀的主要原因。     

THE STRUCTURE CHANGE OF γ-TiAl IRRADIATED BY 50keV XENON IONS AT ROOM TEMPERATURE

1. Introduction In the fusion reactor development, the TiAl compounds are one of the candidate struc- tural materials, because both Ti and Al are the elements with small neutron-induced radioactivity. Grala et al.(1l measured the micro-hardness caused by neutron irradiation with a dose of about lO2Sons/m2 at 498K and found a distinct hardness increase compared with unirradiated material. Several papers reported that the radiation induced vacancy and defect clusters in -y-TiAI crystals inv…     

γ-TiAl合金自身及其与高温合金的钎焊技术研究进展与趋势

γ-Ti Al合金是航空航天领域极具应用前景的轻质高强、耐高温结构材料,实现γ-Ti Al合金自身及其与高温合金的高质量钎焊连接,对于促进其工程化应用具有重要意义。分别从钎料的润湿性以及钎料种类(Ti基、Ag基、Al基)、工艺参数对接头组织性能的影响等方面,综述了国内外的研究进展。存在的主要问题是缺少γ-Ti Al合金专用的高温钎料、界面反应的控制机制以及接头综合性能的评价标准等。今后针对γ-Ti Al合金的钎焊连接,应包括以下5个重点研究方向:高温钎料成分设计;接头组织和性能的推演、预测方法;连接界面冶金行为的深入研究;连接界面组织调控机制;接头综合性能的考核与评价标准。     

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 …     

γ-TiAl基合金机械性能的研究进展

对国内外基于力学模型的γ-TiAl合金的弹性和塑性性能与其微结构的关系的研究进展进行了详细的论述。同时,概述了作者运用细观力学的方法对TiAl合金的弹性和塑性性能的主要研究工作,指出了γ-TiAl合金的研究和发展方向。     

γ-TiAl基合金超塑扩散连接实验与理论的研究

介绍了超塑扩散连接在γ—TiAl合金中的应用，总结并评述了近年来γ—TiAl基合金超塑扩散连接的最新实验与理论研究结果，认为超塑扩散连接对于γ—TiAl基合金是一种极具应用潜力的连接方法。经激光表面处理后，可降低γ-TiAl基合金超塑扩散连接的温度和时间。改进的超塑扩散连接的理论计算，可用于γ-TiM基合金超塑扩散连接工艺参数的优化。     

双磨粒微切削单晶γ-TiAl合金的材料去除机制

为了分析磨削过程中单晶γ-TiAl合金的材料去除机制,建立了双磨粒磨削Ti-Al合金的分子动力学模型.揭示了金刚石磨粒的横向间距和纵向间距对单晶γ-TiAl合金材料去除机制的影响.结果表明:单晶γ-TiAl合金的微切削过程中伴随有温度、势能、位错的变化以及晶格结构的转变;切削力、切削温度、势能以及去除效率随着横向间距的...     

TiAl合金电子束表面合金化层组织和性能研究

利用预涂Si粉,Ti+Si粉的方法对TiAl合金进行电子束表面合金化,“原位”制得了以高硬度金属间化合物Ti_Si_3为增强相的表面改性层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪分析和研究了电子束表面改性层的显微组织结构；同时测试了沿改性层深度方向的硬度分布。结果表明,表面改性层由TiAl,Ti_3Al,Ti_Si_3相组成,Ti_5Si_3相的形态及分布沿层深呈均匀分布；改性层具有较高的显微硬度(HV),最高达895×9.8 MPa,约是基体的3倍。     

γ-TiAl基合金与异种合金扩散连接研究

主要对采用扩散连接（DB）或超塑扩散连接（SPF／DB）的方法，实现TiAl合金与异种合金（Ti-6Al-4V、40Cr钢和Ni基合金）固态连接的研究进行评述，探讨了连接工艺对连接界面显微组织及其连接件性能的影响。研究结果表明，扩散连接（或超塑扩散连接）能实现TiAl合金与异种合金高质量的连接。而扩散连接过程中，在扩散层产生的脆性相是导致焊件断裂发生在界面处的主要原因。采用中间层可有效避免脆性相的生成，而采用激光表面快凝处理，在拟连接表面获得细晶组织，可在较低温度下实现TiAl合金与异种合金的超塑扩散连接。     

MICROMECHANICAL STUDY ON YIELD STRESS AND THE EFFECTS OF TWINNING FOR γ-TiAl-BASED PST CRYSTALS

基于γ-TiAl基PST晶体的微结构及滑移系和形变孪晶的空间晶体学位向分布的变形机制,提出了分析PST晶体 屈服应力对外载轴和片层界面夹角θ间的依赖关系的细观力学解析模型,重点考察了PST晶体的微结构和普通位错与形变孪晶 的临界分切应力(CRSS)之闻的差别对晶体屈服的影响．结果表明: PST晶体屈服应力σy和外载轴与片层界面之间的夹角θ 存在着强烈依赖关系．在软取向,变形由普通位错和超位错控制,变形平行于片层界面;而在硬取向,变形由形变孪晶控制,PST 晶体的变形为穿过片层界面形式．在加载角θ分别为45°,0°和90°时,屈服应力间的关系为: σy(45°)<σy(0°)<σy(90°)． 同时,分析了滑移系和形变孪晶的具体开动情况．     

TiAl合金激光熔覆复合材料涂层的高温抗氧化性能研究

利用预涂NiCr-Cr3C2复合粉末对γ-TiAl合金（简称TiAl合金）进行激光熔覆处理，制得了以Cr7C3、TiC硬质相为耐磨增强相，以γ-NiCrAl镍基固溶体为基体的复合材料涂层，研究了原始TiAl合金和激光熔覆涂层的高温（1000℃）恒温氧化性能。结果表明：激光熔覆复合材料涂层在1000℃恒温氧化条件下具有较好的抗氧化性能，氧化层结构较连续致密，在组成上主要由Al2O3、Cr2O3和TiO2组成，原始TiAl合金的高温氧化产物表层主要由脆性疏松的TiO2组成，而亚表层则为（TiO2＋α—Al2O3）的混合氧化物，表现出较差的高温抗氧化性能。     

Oxidation protection of NiCoCrAlY coatings on γ-TiAl

1　INTRODUCTIONTiAl intermetallic alloy, based on theγ TiAl,is expected to be one of the candidates for hightemperature systems such as aircraft engine be cause of its high modulus of elasticity, low densityand good creep resistance at high temperature[1, 2].However, there are two major drawbacks withγ TiAl alloy as an engineering material: one is itspoor room temperature ductility and the other isthe poor oxidation resistance above 800 ℃[3]. Alarge am…