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。     

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。     

冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金组织转变规律及力学性能研究

采用单辊旋淬快速凝固设备制备了不同辊速条件下的Ti-48Al-4Cr(at.%)薄带,研究冷却速度对快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的组织及力学性能变化规律。结果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固在辊速为10m/s和20m/s时,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;辊速进一步增加至30m/s时,基体转变为α₂相,片层组织消失。快速凝固Ti-48Al-4Cr纳米硬度随着冷却速度的增加而增加,纳米硬度由常规凝固时的5.04±0.09GPa增加至辊速为30m/s时的10.48±0.13GPa。该结果为研究TiAl合金组织转变,减小TiAl合金偏析,提高其力学性能提供了基础。     

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。     

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。     

定向凝固Ti-50Al合金组织演化及其片层取向控制

对Ti-50Al(原子分数,%)合金在较宽的生长速率范围内进行定向凝固实验,研究了生长速率对固/液界面形态、微观组织演化及片层结构形成的影响.发现合金在1-5μm/s的速率范围内均以α胞晶单相生长,最终形成全片层结构;当生长速率达到10μm/s时,在初始凝固的较长距离内为α胞品单相生长,随着凝固的进行,胞晶间溶质逐渐富集,晶间出现从液相析出的γ相,最终不能形成全片层结构;当生长速率大干15μm/s时,合金以α枝晶生长,枝晶间也出现γ相.对各生长速率下形成的片层结构取向的分析表明,片层结构取向与定向凝固启动界面处铸态品粒的取向的历史有关.根据上述规律,以Ti-50Al合金为籽晶和主体合金,选择确保α单相凝吲的生长速率8 μm/s,进行片层取向控制,最终扶得取向与生长方向一致的全片层结构.     

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。     

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。     

Ti—48Al合金片层组织的连续粗化机制

研究了 115 0℃时效时Ti 48Al合金全片层组织的连续粗化机制。片层组织的连续粗化不仅能通过片层界面缺陷 (如台阶、端部、弯曲的界面等 )迁移来实现 ,而且可以通过γ/γ片层界面迁移或分解的方式来实现 ;在真孪晶、伪孪晶和 12 0°旋转有序型γ/γ界面当中 ,12 0°旋转有序界面的稳定性最低 ,最容易迁移或分解 ;γ片层内的 12 0°旋转有序畴界与片层界面的交汇处易形成热沟(thermalgroove) ,它往往成为片层界面发生分解的起始部位     

Al含量对二元Ti—Al合金高温氧化行为的影响

研究了Ａｌ含量为３３．３ａｔ％～５２ａｔ％Ａｌ的５种二元Ｔｉ－Ａｌ合金在８００℃和９００℃空气中的恒温氧化行为，用Ｘ射线衍射仪和扫描电子显微镜对其氧化产物，氧化物表面形貌和氧化层剖面结构进行了分析，研究发现：在该Ａｌ含量范围内，二元Ｔｉ－Ａｌ合金的氧化层均由具有典型形貌特征的一系列氧化薄层组成，而且在氧化层中均未形成连续致密分布的Ａｌ２Ｏ３；Ａｌ含量对氧化层中Ａｌ２Ｏ３的形态，分布以及恒温氧化反应     

高压扭转法制备非均匀层状结构Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的组织演变与力学性能

采用透射电子显微镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）和Instron试验机对试验温度400 ℃下高压扭转变形加工的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金进行组织和力学性能的表征与测试。结果表明,变形试样的晶界和晶粒中的第二相明显被破碎和细化,晶界无沉淀析出带宽度变窄,大大提高了变形试样的强度和塑性。初始样品的晶粒取向是随机分布的。当应变较小时,试样的晶粒尺寸、晶粒取向和局部取向差异均呈现非均匀的片层状分布。由于非均匀层状组织在变形过程中产生的背应力强化效应,0.5圈变形试样的力学性能最好。     

制备过程对Ti-48Al-1Cr高温氧化行为的影响

研究了铸造、热压力加工、热处理等制备过程对Ti48Al1Cr合金在900℃静止空气中断续氧化行为的影响。结果表明,不同状态下的氧化规律相似,均介于抛物线与直线之间,幂指数15≤n≤18。100h氧化后,表面形貌均呈现疏松多孔特征;制备过程对试验合金900℃×100h断续氧化行为影响不大。     

全层状TiAl基合金断裂机理原位观察

通过对裂纹与晶内片层和晶界的交互作用的原位观察,研究了全层状组织TiAl基合金的断裂机制。结果表明：裂纹萌发和扩展方式不仅依赖于片层与拉伸轴的相对取向,还受晶界取向的制约。当片层与拉伸轴成较大角度时,沿片层裂纹扩展是通过主裂纹与沿片层微裂纹的连接及剪切的过程;而当拉伸轴近乎平行片层时,跨片层裂纹依靠对界面分离和跨片层微裂纹这两种形式的微裂纹的连接进行扩展的,纵向交叉晶界有利于断裂韧性的提高,而横向晶界则不利于材料断裂韧性。     

定向凝固下Ti-48Al合金与不同氧化物铸型涂层界面反应的研究

通过SEM、EDS以及XRD等检测方法对Ti-48Al合金分别与Al2O3、Y2O3、ZrO2铸型涂层的界面反应处的微观组织、元素分布以及界面处的相组成等进行检测;同时结合对界面处的硬度测量,得到界面反应层厚度。结果表明,合金熔体与不同铸型涂层均发生了界面反应。铸型涂层材料不同,界面反应剧烈程度也不同。反应过程中在熔体和扩散元素的冲击下,物理侵蚀和化学反应同时存在形成了反应层,反应的强弱则与涂层材料有关。更值得注意的是,对钛铝合金与铸型涂层的热力学性质进行了计算。研究还表明,熔体在界面处的反应层主要由涂层材料的脱落扩散程度控制,涂层中的元素尤其是O元素的扩散是控制界面反应进程的重要因素。     

铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金的室温力学性能

对具有柱状晶组织的铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金纵向和横向试样进行了室温拉伸、室温压缩和三点弯曲试验,并对拉伸试样断口进行了分析。结果表明:铸态全片层Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金力学性能存在强烈的各向异性。横向试样的拉伸性能和弯曲性能远远优于纵向试样,但压缩屈服强度低。合金的力学性能取决于加载轴与片层界面的角度,而不是柱状晶轴的方向。横向拉伸试样的拉应力与片层界面平行,α2/γ片层相界面对裂纹的阻碍作用对提高拉伸性能起到了重要作用。纵向压缩试样的压应力与片层界面垂直,使片层间的微裂纹闭合不扩展,压缩屈服强度较横向试样高。