反应合成Ti_3Al/TiC+Al_2O_3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料。通过对粉料的X射线衍射分析、热分析(DSC)和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相。通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态。     

冷轧热处理钛-铝箔制备微叠层Ti-Al系金属间化合物板材

通过钛箔、铝箔叠加烧结制备出微叠层Ti-Al系金属间化合物合金板材。对不同烧结条件下获得的板材组织和相组成进行分析。结果表明,当烧结温度到达到Al的熔点以上时,高温自蔓延反应（SHS）在Ti箔和Al箔之间发生,生成α-Ti、Ti3Al、TiAl、TiAl2和TiAl3等相;随着烧结时间的延长,α-Ti、TiAl2和TiAl3逐渐消失,最终获得包含Ti3Al和TiAl的叠层结构板材。由于铝的熔化,柯肯达尔效应和反应前、后摩尔体积的变化在烧结过程中产生大量的孔洞,随后的热压处理将孔洞消除并获得致密的合金板材。     

反应合成Ti3Al/TiC＋Al2O3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料.通过对粉料的X射线衍射分析、热分析（DSC）和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相.通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态.     

放电等离子烧结的钛铝合金组织及氧化性能研究

研究了TiH2-45Al-0.2Si-5Nb未球磨和球磨两种粉末的放电等离子烧结组织特征以及经1000℃、100h高温氧化后的氧化性能.结果表明,未经球磨粉末的烧结组织由层片状TiAl和Ti3Al相组成,而经球磨粉末的烧结组织由细小的颗粒状TiAJ和Ti3Al相组成.球磨粉末的烧结组织氧化速度低于未球磨粉末的烧结组织,形成了连续的Al2O3和TiO2混合氧化物层,具有良好的高温抗氧化性.     

Ti_3AlC_2掺杂SPS法制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料的研究

通过2TiC-Ti-1.2Al体系的原位热压反应制备Ti_3AlC_2陶瓷,然后以59.2Ti-30.8Al-10Ti_3AlC_2(质量分数,下同,%)为反应体系,采用放电等离子烧结技术制备Ti_2AlC/Ti Al基复合材料。借助XRD、SEM分析产物的相组成和微观结构,并测量其室温力学性能。结果表明:原位热压烧结产物由Ti_3AlC_2和TiC相组成,Ti_3AlC_2呈典型的层状结构,TiC颗粒分布在其间;SPS法制备的Ti_2AlC/Ti Al基复合材料主要由Ti Al、Ti_3Al和Ti_2AlC相组成,Ti_2AlC增强相主要分布于基体晶界处,发挥了晶界/晶内内生型强化相的增强作用。力学性能测试表明:Ti_2AlC/Ti Al基复合材料的密度、维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为3.85 g/cm~3、5.37 GPa、7.17 MPa·m~(1/2)和494.85 MPa,穿晶、沿晶及层状撕裂等混合断裂特征对改善性能发挥了重要作用。     

粉末冶金法制备高铌TiAl基合金的表征(英文)

利用机械球磨法制备了名义成分为Ti45Al10Nb(摩尔分数,%)的复合粉末,采用真空热压烧结工艺对粉末进行固结,利用OM、XRD、SEM、EDX对球磨12h的粉末及烧结块体材料进行表征。结果表明,所得Ti/Al/Nb复合粉末的成分均匀,晶粒细小。烧结后所得合金的显微组织由细小等轴晶和均匀分散其中的大的纯Nb颗粒组成。增加10%(摩尔分数)的Nb元素,TiAl基合金的室温强度及塑性有显著提高,屈服强度和断裂强度分别为842MPa和1314MPa,室温压缩率达到12.4%。     

钛铝硅铌系粉末的机械合金化及放电等离子烧结组织特征

研究了TiH2-45Al-0．2Si-5Nb和TiH2-45Al-0．2Si-7Nb 2种粉末的机械合金化过程及放电等离子烧结的微观组织结构特征。结果表明，球磨过程中，在粉末粒度减小的同时有TiAl，Ti3Al和Ti2Al金属间化合物产生。球磨30h时，混合粉末所获得的粒度最小。球磨后粉末采用放电等离子烧结，可在很短的时间内完成烧结过程，烧结组织由细小的球状TiAl和Ti3Al相组成，且随烧结时间增加微观组织晶粒更为细小。     

双步球磨与放电等离子烧结制备细晶TiAl合金

采用双步球磨法和放电等离子烧结(SPS)技术制备细晶Ti-47Al(at%)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪以及透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段对球磨后的粉末形貌结构、相组成以及烧结块体的显微组织结构进行观察和分析。结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸在20~40μm之间,内部结构均匀,主要由TiAl和Ti3Al相组成。放电等离子烧结后的块体主要由主相TiAl和少量的Ti3Al相及Ti2Al相组成,随着烧结温度的升高,Ti3Al相含量有所增加。当烧结温度为1000℃时,烧结块体获得的主要是等轴晶组织,等轴晶粒尺寸大多数在100~250nm之间。当烧结温度为1100℃时,烧结块体致密、无孔洞,等轴晶粒有明显长大的现象,显微组织主要由等轴状的TiAl相和片层状的Ti3Al相组成。     

热压烧结工艺制备Fe3Al金属间化合物块材的显微结构和力学性能研究

采用机械合金化结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al金属间化合物块材.研究机械合金化和热处理工艺对所制备Fe3Al金属间化合物粉末的物相组成和显微结构的影响.并对Fe3Al金属间化合物块材的物相组成、显微结构和力学性能进行研究.采用机械合金化工艺球磨60h制备Fe-Al金属间化合物粉末;Fe-Al合金粉末经800、1000℃热处理工艺转变成Fe3Al金属间化合物粉末.研究表明,随着球磨时间的增加,Fe-Al金属间化合物粉末的颗粒尺寸逐渐减小.球磨60h得到的Fe-Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5 μm.经800、1000℃热处理得到的Fe3Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5 μm;热压烧结块材为Fe3Al金属间化合物相;热压烧结制备的Fe3Al金属间化合物块材的显微结构均匀致密;热压烧结工艺制备的Fe3Al金属间化合物块材的相对密度较高且具有较高力学性能.     

超细晶/纳米晶γ-TiAl基合金的流变行为研究

摘要：本文采用高能球磨及真空热压烧结方法制备超细晶/纳米晶双相γ-TiAl基合金。将Ti、Al、Nb单质粉末经25h高能球磨配制成名义成分为Ti-45Al-5Nb(at.%) 的纳米级混合粉末。球磨后的混合粉末经真空热压烧结（烧结温度1200℃,压力30MPa,保温保压1h）,原位合成Ti3Al 及γ-TiAl双相等轴状合金组织,烧结组织由小于500nm的等轴γ-TiAl相和纳米晶Ti3Al相组成。利用Gleeble-1500D对合金进行热压缩模拟实验,变形温度为1100℃-1200℃、应变速率10-4-10-2s-1,研究该合金压缩组织及流变行为。研究结果表明：与γ-TiAl合金微米级晶粒组织相比,超细等轴双相TiAl+Ti3Al组织明显降低了流变峰值应力,使其在2-2.5%应变量时就达到最大,流变应力随应变速率的降低和温度的升高而降低。同时建立流变应力本构方程,反映一定条件下流变过程中材料的结构特性。随温度升高γ相的孪生倾向显著增加,形变主要发生在基体γ-TiAl相中,晶界滑移、位错及孪晶为等轴双相γ-TiAl合金的高温形变机制,动态回复和再结晶为其软化制。     

烧结温度对Micro-FAST制备TiAl合金组织和性能的影响

为解决TiAl合金成形困难的问题,以Ti、Al元素粉末为原料,采用Micro-FAST制备Ti-47Al合金,研究不同温度(7001050℃)对TiAl合金组织和性能的影响,并且探究了烧结过程中颗粒的迁移机制。结果表明,700℃烧结时不能形成典型组织,主要相为TiAl3;800℃及以上烧结时为岛状组织,主要相为大量的TiAl和少量的Ti3Al;在1050℃烧结时具有最佳的综合力学性能。烧结过程由多种扩散机制共同控制,随着烧结的进行,依次为蒸发-凝聚、体积扩散、晶界扩散和表面扩散。     

TiAl/Al的连接及Ti/TiA/Al系梯度材料的制备

1473K,30MPa,1h的热压条件下烧结了Ti／Ti TiAl／TiAl粉体叠层材料,在烧结过程中,混合层Ti＋TiAl内部发生了剧烈的化学反应（Ti＋TiAl→AlTi2）,该反应波及到相邻的Ti层及TiAl层,因而形成了物相组成渐变的精细梯度结构：Ti／Ti＋AlTi2／AlTi2／AlTi2＋TiAl／TiAl．使用A176Si10Zn10Cu4质量分数,％）合金钎料在853K,20min的钎焊条件下将该材料的TiAl例与Al进行了连接界面的测试表明,钎焊过程中钎料中的元素Si向TiAl表面扩散,并有Ti-Si化合物生成对反应机理进行了探讨．最终获得的Ti／TiAl／Al系密度梯度材料不仅整体致密,而且其密度治厚度准连续变化     

Solid-State Diffusion Bonding of Nb_(SS)/Nb_5Si_3 Composite Using Ni/Al and Ti/Al Nanolayers

Diffusion bonding of refractory Nb–Si-based alloy was performed with Ni/Al and Ti/Al nanolayers under the condition of 1473 K/30 MPa/60 min. The Nb_(SS)/Nb_5Si_3 in situ composite with the nominal composition of Nb–22 Ti–16 Si–3 Cr–3 Al–2 Hf was used as the parent material. The joint microstructures were examined by using a scanning electron microscope equipped with an X-ray energy dispersive spectrometer. Shear test was conducted for the bonded joints at room temperature.Within the joint bonded with Ni/Al multilayer, element diffusion occurred between the base metal and the nanolayer, with the reaction products of AlNb_2 + Ni_3 Al, NiAl and AlNi_2 Ti phases. The average shear strength was 182 MPa. While using Ti/Al multilayer, the interface mainly consisted of TiAl,(Ti,Nb)Al and(Ti,Nb)_2 Al phases, and the corresponding joints exhibited an increased strength of 228 MPa. In this case, the fracture mainly took place in the TiAl phase and presented a typical brittle characteristic.     

复相Al3Ti—8Mn基合金的显微组织

在Ａｌ－Ｔｉ－Ｎｂ－８Ｍｎ四元系邻近Ｌ１２型Ａｌ３Ｔｉ－８Ｍｎ成份区合金中,随Ｎｂ含量变化,其显微组织发生明显变化。通过对不同合金的微观组织的考察,进一步确认了在Ａｌ６７Ｍｎ８Ｔｉ２５基金中加Ｎｂ并相应调整Ａｌ和Ｔｉ含量可形成ＤＯ２２型Ａｌ３（Ｔｉ,Ｎｂ）,Ｌ１０型ＴｉＡｌ和Ｇａ２Ｈｆ型Ａｌ２Ｔｉ３种类型的第二相。本文列举了Ａｌ６７Ｍｎ８ｔＩ２３Ｎｂ２,Ａｌ６５Ｍｎ８Ｔｉ２６－５Ｎｂ０．５,Ａｌ５     

Microstructures and mechanical properties of TiAl alloy prepared by spark plasma sintering

A fine-grained TiAl alloy with a composition of Ti-47%Al(mole fraction) was prepared by double mechanical milling(DMM) and spark plasma sintering(SPS). The relationship among sintering temperature, microstructure and mechanical properties of Ti-47%Al alloy was studied by X-ray diffractometry(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and mechanical testing. The results show that the morphology of double mechanical milling powder is regular with size of 20?40 μm. The main phase TiAl and few phases Ti₃Al and Ti₂Al were observed in the SPS bulk samples. For samples sintered at 1000 °C, the equiaxed crystal grain was achieved with size of 100?250 nm. The samples exhibited compressive and bending properties at room temperature with compressive strength of 2013 MPa, compression ratio of 4.6% and bending strength of 896 MPa. For samples sintered at 1100 °C, the size of equiaxed crystal grain was obviously increased. The SPS bulk samples exhibited uniform microstructures, with equiaxed TiAl phase and lamellar Ti₃Al phase were observed. The samples exhibited compressive and bending properties at room temperature with compressive strength of 1990 MPa, compression ratio of 6.0% and bending strength of 705 MPa. The micro-hardness of the SPS bulk samples sintered at 1000 °C is obviously higher than that of the samples sintered at 1100 °C. The compression fracture mode of the SPS TiAl alloy samples is intergranular fracture and the bending fracture mode of the SPS TiAl alloy samples is intergranular rupture and cleavage fracture.     

不同SPS烧结温度Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金的显微组织及力学性能(英文)

采用高能球磨和放电等离子烧结(SPS)技术,制备成分为Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)的TiAl合金块体,随后对TiAl合金进行热处理。研究在不同SPS烧结温度下制备的TiAl合金经过热处理后的显微组织和力学性能。结果表明:高能球磨后的合金粉末形状不规则,粉末颗粒尺寸大约为几十微米。XRD分析表明,机械球磨后的粉末由TiAl和Ti3Al两相组成;烧结后的Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金块体主要是TiAl相,以及少量的Ti3Al和TiB2相。当烧结温度为900°C和1000°C时,合金的显微组织为双相结构,并伴随有一些细小的等轴γ晶粒和细小的针状TiB2相。当烧结温度从900°C上升到1000°C时,Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金的显微硬度变化不大,抗压强度从1812MPa提高到2275MPa,压缩率从22.66%增加到25.59%,合金的断裂方式为穿晶断裂。     

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。