铸造TiAl合金FFL组织形成动力学及机理

对铸造Ｔｉ－４６．５Ａｌ－２．５Ｖ－１．０Ｃｒ（ａｔ％）合金，试验研究了层片组织在等轴ＮＧ组织中形成的动力学规律，得出容易控制细小全层片（ＦＦＬ）组织形成动力学的热处理温度是略高于Ｔα的１３７０℃。发现在１３７０℃ＦＦＬ组织形成机理包括，在α相区温度原ＮＧ组织中的γ晶粒分解为γ／α。层片结构，冷却中形成不同取向的γ／α２层片团；和原α２晶粒升温时无序化为α相并长大，冷却中α相分解为α／γ层片结构，并转变为α２／γ层片团。     

铸造TiAl合金FFL组织形成动力学及机理

对铸造Ｔｉ－４６．５Ａｌ－２．５Ｖ－１．０Ｃｒ合金，试验研究是层片组织在等轴ＮＧ组织 形成的动力学规律，得出容易控制细小全层片组织形成动力学的热处理温度是略高于Ｔα的１３７０℃。发现在１３７０℃ＦＥＬ组织形成机理包括，在α相区温度原ＮＧ组织中的α晶粒分解为γ／α层片结构，冷却中形成不同取向的γ／α２怪片团。     

Ta对新β型γ-TiAl基合金板材组织与性能的影响

本文以Ti-42.5Al-2Cr-0.2W与Ti-42.5Al-2Cr-0.2W-3Ta合金板材为研究对象,系统分析了Ta对两种合金的不同状态显微组织及硬度的影响规律与内在的机制变化。结果表明：加工状态下,未含Ta的组织中片层粗大且原始α晶粒较多;含Ta的组织片层细小均匀,再结晶晶粒数量多,原始α晶粒少。热处理状态下,含Ta的组织中片层球化趋势增加,B2相易分解为α2+γ。热处理时间延长,未含Ta的合金组织内的晶团长大速度更快。TEM组织中含Ta的合金板材组织中存在更多的β相以及少量的ω相,不含Ta的组织中β相少且无ω相。此外,硬度分析发现含有Ta的γ-TiAl合金板材硬度值低于不含Ta的合金板材,这与片层细小及β、ω相的数量有关。     

冷却速率对TA15钛合金组织和性能的影响

利用可控冷却速率热处理装置对TA15钛合金进行了不同冷却速率下的β热处理工艺试验,研究了该合金冷却速率对微观组织和硬度的影响。结果表明:合金加热至1 020℃以上以不同冷却速率冷却后出现了两种类型的转变产物——马氏体和(α+β)片层组织;两种类型转变产物中的原始β晶粒形貌均清晰可见;(α+β)片层组织中α片终止于原始β晶界和其他α集束团,原始β晶粒内可形成多个α集束团,同一α集束内α片层相互平行;随冷却速率增加,α片层厚度先快速后缓慢减小,而集束尺寸则呈线性减小;增加冷却速率可提高(α+β)片状组织的硬度。     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金β晶粒生长及片层组织转变

利用可控冷却速度热处理装置研究了Ti-6. 5Al-3. 5Mo-1. 5Zr-0. 3Si合金β热处理过程中的β晶粒生长及片层组织转变规律。结果表明,合金在β单相区固溶时,随着温度升高和保温时间延长,β晶粒尺寸增大,且加热温度高于1140℃时,β晶粒快速生长。计算了β相区晶粒生长激活能为129. 6 k J·mol-1,并建立了β晶粒生长模型。随冷却速度变化,合金出现全马氏体组织和(α+β)片状组织。原始β晶界在全马氏体组织和(α+β)片状组织中均清晰可见,原始β晶粒呈等轴状特征。(α+β)片以取向各异"集束"形式存在于原始β晶粒内,(α+β)集束内的α片几乎相互平行。(α+β)片层组织特征参数(原始β晶粒尺寸、α片厚度及(α+β)集束尺寸)均随冷却速度降低而增加。α片层可在β晶界和晶内形核,以集束形式生长,但不能穿过β晶界。原始β晶界能对α片层的生长起到约束作用。     

时效热处理对α挤压态TiAl合金显微组织的影响

研究了不同时效热处理后挤压态γ-TiAl合金在高温期间显微组织的稳定性.结果表明:在1 330 ℃将Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B合金挤压得到近片层组织,将α单相区热处理后得到全片层组织,在700～1 000 ℃停留不同时间后进行时效处理,从平行挤压方向上观察,在全片层晶界处出现细小γ晶粒,随着时效时间的延长,γ晶粒增大,其体积分数增加;全片层晶粒晶界处的非连续界面处首先发生不连续粗化,最终转变为拉长的γ晶粒,然后层片晶团内部各片层之间的连续界面处发生连续粗化,具有小曲率的薄α2片层开始以逐步变薄的方式断开和溶解,γ片层得到粗化.     

挤压温度对γ-TiAl基合金组织与性能均匀性的影响

研究了挤压温度对TiAl合金变形组织与性能均匀性的影响。结果表明,TiAl合金挤压件芯部与边缘组织差异明显,芯部为粗大的近片层组织,边缘为细小的等轴近γ组织,这与变形温度和变形量分布不均匀有关。随着挤压温度升高,芯部残余片层晶粒减少,而再结晶片层晶粒增多。变形组织中等轴γ晶粒体积分数越多,片层晶粒尺寸越小,最终热处理态合金晶粒尺寸越小,室温伸长率越高。1280℃挤压棒材热处理组织较均匀,芯部与边缘室温伸长率差别较小。     

内燃机用Ti-42.5Al-4Nb-1Mo-0.2B合金高温组织研究

热处理可以有效细化Ti-Al合金晶粒,改善微观组织,提高性能。通过微观组织分析研究热处理温度对内燃机用Ti-42.5Al-4Nb-1Mo-0.2B合金组织的影响。结果表明:合金在铸态下主要为片层状组织形貌,合金组织中的B2相和γ相以混合状态存在。淬火组织内大块γ相已经全部消失,B2晶粒内只存在数量较少的细小棒状α_2晶粒。在高温状态下合金组织内存在大量β相,温度越高越易发生动态再结晶。随变形温度的升高,合金γ相的数量明显减少,γ相开始析出α_2相层片结构,生成α_2/γ片层状组织,同时也有一部分γ相全部转化为α_2相。     

热变形粉末冶金Ti-45Al-7Nb-0.3W合金热处理过程的组织演变

对锻造态的粉末冶金Ti-45Al-7Nb-0.3W(摩尔分数,%)合金进行后续热处理,研究热处理时间和热处理温度对合金组织演变的影响,利用扫描电镜及透射电镜对合金显微组织进行观察。结果表明:在1230~1260℃温度区间热处理可消除锻造态合金的少量β相。在该温度区间进行等时热处理时,随着热处理温度的升高,α晶粒和γ晶粒迅速长大,γ相体积分数急剧减小,且α晶粒趋于等轴化。合金在1260℃进行等温热处理时,热处理时间由0.5 h延长至6 h,α晶粒和γ晶粒迅速长大,γ相体积分数降低,继续延长热处理时间,显微组织没有明显的变化。通过计算可知,1260℃下α晶粒尺寸的极限值约为0.54 Dγ/Vγ(Dγ为γ晶粒尺寸;Vγ为γ晶粒体积分数)。     

后处理对激光沉积制造γ-TiAl合金组织与性能的影响

通过固溶、热等静压+固溶处理对激光沉积制造(LDM)Ti4822合金进行组织结构调整和相比例控制,分析不同激光沉积制造后处理工艺对合金组织和性能的影响。结果表明,经固溶、热等静压+固溶处理两种处理后γ-TiAl合金组织均含有γ、α_2及微量B2相;1260℃热处理后γ-TiAl合金形成典型的双态组织;1330℃热处理后γ-TiAl合金形成近片层组织;1350℃热处理后γ-TiAl合金形成全片层组织;热等静压导致组织内的层片尺寸略有增大。随热处理温度的升高γ-TiAl合金显微硬度逐渐减小,在相同热处理温度下,经热等静压处理后的样品显微硬度提高约5%,热等静压导致合金组织致密度提升的强化效果要高于片层组织粗化引起的弱化效果。     

Ti600合金中硅化物与蠕变性能关系的研究

研究了Ti600高温钛合金在固溶处理过程中,不同冷却速率对组织结构的影响及结构与性能之间的关系。重点考察冷却速度对抗蠕变强度的影响,以确定最合适的热处理制度。实验内容包括:观察α片层宽度与晶间α形貌随冷却速度的变化规律;测试不同状态下棒材的高温蠕变性能;分析组织特征与性能之间的相互关系;测定了Ti600合金中硅化物的溶解温度,研究硅化物对合金晶粒尺寸的影响规律。结果表明,在固溶处理过程中,随着冷却速率的增加,α片层宽度减小,硅化物对合金晶粒长大具有明显的抑制作用。当合金在硅化物溶解温度以下进行固溶处理时,其晶粒尺寸的增加比较缓慢,而当固溶温度一旦超过硅化物溶解温度,其晶粒尺寸则迅速增大。研究得出,合金的固溶处理温度处在相变点与硅化物溶解温度之间,合金可获得良好的综合性能。     

热处理对锻态Ti-45Al-9Nb-Y合金组织和性能的影响

为了获得不同典型组织,对锻态Ti-45Al-9Nb-Y合金进行不同工艺的热处理。在1330℃锻态Ti-45Al-9Nb-Y合金进行高于锻造温度的热处理,等轴γ晶粒内析出魏氏α相。魏氏α相以Blackburn位向关系在γ相内形成,其出现有利于双态组织中片层晶团的形成,因此锻态Ti-45Al-9Nb-Y合金在1340℃保温10 min即可获得双态组织。在全层片组织的热处理中,魏氏α相基本消失,1410℃保温30 min可获得全层片组织。不同形态的组织力学性能测试表明:全层片组织的强度最高在800℃,可达710 MPa;双态组织在900℃的伸长率可达42%左右。     

两相区热处理对TC4-DT钛合金断裂韧性的影响

主要讨论了TC4-DT钛合金中初生α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响。试验通过相变点以下不同温度的热处理获得不同的微观组织,分析组织中α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响规律。结果表明:两相区不同温度热处理,随着固溶温度升高,初生α相含量降低,晶粒尺寸变化不大,次生α相含量增加,长宽比增加,断裂韧性增加。相变点以下炉冷处理,显微组织比同条件处理的空冷组织的初生α相晶粒尺寸增大,片层α相厚度增加,合金的断裂韧性明显提高,并通过裂纹扩展断口进行了断裂机理分析。     

两相区热处理对钛合金断裂韧性的影响

主要讨论了TC4-DT钛合金中初生α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响。试验通过相变点以下不同温度的热处理获得不同α相的微观组织,分析α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响规律。结果表明：两相区不同温度热处理,随着固溶温度升高,初生α相含量降低,晶粒尺寸变化不大,次生α相含量增加,长宽比增加,断裂韧性增加。相变点以下炉冷处理,显微组织比同条件处理的空冷组织的初生α相晶粒尺寸增大,片层α相厚度增加,合金的断裂韧性明显提高,并通过裂纹扩展端口进行了机理分析。     

TiAl基合金组织对拉伸性能的影响

本文研究了典型TiAl基合金显微组织在热处理过程中的变化规律及组织与室温拉伸性能间的对应关系结果表明,合金经γ+α双相区处理并控制冷却速度,可获得细小的层片状晶粒和等轴γ晶粒组成的复相组织,此组织室温塑性最佳对显微组织的分析表明,高塑性来自于组织的细化和较大的片层体积分量     

TiAl合金片层组织的形成与细化工艺及其机理研究

利用金相显微镜、扫描和透射电镜等仪器表征了TiAl合金的片层组织及结构特征,研究了Ti-48Al at%合金片层组织的形成机制和片层组织细化工艺及其机理。结果表明,Ti-48Al合金单级热处理能够得到全片层组织,平均晶粒尺寸约150μm,片层间距约1.30μm。其形成过程是:γ相在α相晶内(0001)面上通过全位错分解成核,通过不全位错滑移、层错区扩展而长大。循环热处理和双温热处理均能将片层晶粒尺寸细化到30μm,片层间距0.90μm,前者的细化机理为相变重结晶细化了α相晶粒,后者细化片层组织的关键在于低温段(α2+γ)两相区热处理形成细小的双态组织。     

固溶温度及冷却方式对00Cr40Ni55Al3Ti合金组织性能的影响

以热轧态00Cr40Ni55Al3Ti合金为研究对象,采取1150～1250℃固溶+水冷/空冷的试验方案,探究了固溶温度及冷却方式对显微组织与力学性能的影响规律。研究结果表明,在1150～1250℃范围内,合金晶粒及α-Cr相的尺寸随固溶温度升高而增加,超过1150℃后晶粒急剧长大,超过1200℃固溶并空冷后,α-Cr相在晶界片层状析出。合金的显微硬度随固溶温度的升高而下降,冲击吸收能量在1200℃达到峰值;水冷条件下α-Cr相和纳米级γ′相析出受到抑制,与空冷条件相比,硬度、冲击吸收能量分别降低和升高;拉伸性能受冷却方式的影响显著,空冷条件抗拉强度相对较高,1250℃固溶后空冷引起混晶及晶界粗大片层组织出现,导致伸长率与水冷相比下降了26.5%。     

Ti-45Al-5Nb(-0.3Y)合金的连续冷却相变规律

冷却速度对Ti-45Al-5Nb和Ti-45Al-5Nb-0.3Y合金连续冷却相变有较大的影响.炉冷形成全层片组织,空冷下层片形成被α→γm块状反应抑制,油冷形成了极细小的层片组织,水冷主要发生了α→α2有序化转变.空冷导致了羽毛状组织消失和α2相的增加,水冷导致α2晶界的细小层片晶团尺寸较小、数量较多.Y添加对Ti-45Al-5Nb合金连续冷却相变有较小的影响.     

恒温锻造Ti－Al－Nb－Cr－V系（γ＋α_2）合金的热处理组织

研究了Ｔｉ－４７Ａｌ合金添加少量Ｎｂ、Ｃｒ、Ｖ元素（１ａｔ％－２ａｔ％）并经恒温锻造后，在不同热处理制度下的显微组织特征，以及Ｎｂ、Ｃｒ、Ｖ对合金组织的影响。结果表明，Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｎｂ－１Ｃｒ－１Ｖ及Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｖ－１Ｃｒ合金的热处理组织形貌主要取决于高温处理的温度、在（γ＋α）两相区，稍低于Ｔａ温度处理时，α相显著粗化，随加热温度的降低，α、γ两相均明显细化，进一步降低加热温度，发生γ，相的明显粗化。通过控制高温加热温度及时间，可以有效地控制合金的组织，使其获得全片层、近片层、双态、近双态、近γ以及细化的近γ组织。     

TiAl基合金双态组织的控制

研究了TiAl合金双态组织的显微组织参数对力学性能的影响 ,通过对Ti 46 5Al 2Cr 1 5Nb 1V金属间化合物进行特定的热处理 ;分别获得了具有相同晶粒大小、不同片层晶粒体积分数 ,以及相同片层晶粒体积分数、不同晶粒大小显微组织的两个系列的双态复相TiAl合金。研究结果表明 :对于双态复相组织 ,晶粒尺寸由预备热处理过程中的退火时间来控制 ;而片层晶粒体积分数则通过后续热处理温度来控制 ,不同片层晶粒含量双态组织的晶粒尺度可以通过后续热处理时间来控制