纯钛表面多步合成Ti-Al梯度抗氧化涂层

以TA2工业纯钛为基体材料,通过微弧氧化技术及磁控溅射技术在TA2基体表面分别制备了氧化钛薄膜和金属铝涂层,从而形成Ti/TiO2/Al结构试样,然后进行500℃×4 h的真空扩散热处理,研究了TA2纯钛基体表面Ti、Al元素梯度过渡的复合抗氧化涂层的形成机制,以及涂层在700℃下的循环氧化性能。结果表明,Ti/TiO2/Al试样中的金属Al涂层在500℃的真空热处理过程中,不仅能够扩散至Ti基体内形成Ti-Al系列金属间化合物,而且能与TiO2中间层发生化学反应形成TiAl3+Ti Al+Al2O3复合涂层。TA2纯钛基体表面形成Ti-Al梯度抗氧化涂层后,在700℃大气环境中循环氧化50次后的氧化增重仅为无涂层试样的1/10。     

Ti6Al4V合金热浸铝研究

采用热浸镀法在Ti6Al4V合金表面制备出TiAl3金属间化合物涂层,并在不同温度下对浸镀后的试样进行热扩散处理.通过XRD、SEM等分析手段对涂层结构和成分进行测试分析,探讨涂层形成机理.结果表明:Ti6Al4V合金经750℃ 5 min热浸铝后,在其表面形成了由纯铝和TiAl3组成的涂层,TiAl3合金层厚约1.5 μm;经550℃退火5h后,TiAl3含量增多而纯铝层含量则相应减少,纯铝层几近消失,合金层厚度约为40μm,涂层致密;经930℃退火5h后,表面的涂层转化为单相的TiAl3,产物纯净,但涂层中出现了较多的孔洞,自涂层表面到钛合金基体,孔洞浓度呈梯度变化.     

温度对一种高固溶强化β钛合金损伤行为的影响

Ti25V15Cr0.3Si合金含有40%左右的合金元素,是一种高固溶强化的β钛合金。测试了Ti25V15Cr0.3Si合金在室温(25℃)至600℃下的裂纹扩展性能,发现随着温度升高,裂纹扩展速率增大。与Ti6Al4V和β21S合金相比,室温下Ti25V15Cr0.3Si合金的裂纹扩展速率高于Ti6Al4V而低于β21S合金。600℃高温下,Ti25V15Cr0.3Si合金的裂纹扩展速率与β21S在650℃时的水平相当。研究结果表明,合金的屈服强度、弹性模量、断裂韧性、氧化性能和组织结构特征综合影响着Ti25V15Cr0.3Si合金的裂纹扩展损伤行为。从室温到300℃,随温度的升高,Ti25V15Cr0.3Si合金的屈服强度和弹性模量降低同时断裂韧性升高,因此裂纹扩展速率变化不明显;而从500～600℃,温度升高氧化加剧,合金疲劳裂纹扩展速率明显增加。与Ti6Al4V合金相比,室温下,Ti25V15Cr0.3Si合金相对于Ti6Al4V合金具有较低的弹性模量以及等轴的β组织,裂纹扩展速率较高。而与β21S合金相比,Ti25V15Cr0.3Si合金的屈服强度和弹性模量高于β21S合金,因此裂纹扩展速率较低。6...     

Nb-Ti-Al高温铌合金氧化行为研究

研究了Nb-35Ti-6Al、Nb-15Ti—llAl以及Nb-30Ti-15Al三组合金于900℃和1000℃在空气中的氧化行为，建立了Nb-Ti—A1合金高温氧化动力学模型。研究表明，元素Ti和Al的加入能有效改善合金的抗氧化性能，合金中占相的存在降低了氧的溶解度。同时抑制氧的扩散，因而两相合金Nb-15Ti-llAl和Nb-30Ti-15Al（β＋δ相）抗氧化性能优于单相合金Nb-35Ti-6Al（β相）。     

热处理对选区激光熔化Ti6Al4V合金力学性能和耐磨性的影响

系统研究了热处理工艺对选区激光熔化Ti6Al4V合金组织、力学性能和耐磨性的影响。结果表明,沉积态样品组织以针状α’马氏体为主,经固溶处理后,针状α’马氏体分解,Ti6Al4V合金硬度下降。当固溶温度为800℃时,合金形成α’/α结构,其抗拉强度和延伸率分别增加12%和23%。当固溶温度达到900℃以上时,由于α’/α结构的消失、α相晶粒的粗化以及β相含量的增加,合金的力学性能急剧下降,抗拉强度从（935±10）MPa下降到（815±9）MPa,伸长率从（8.72±0.2）%下降到（3.09±0.1）%。随着固溶温度的升高,摩擦系数和磨损率线性增大,与硬度的变化趋势完全相反,且磨损机理由单一磨粒磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损。     

TA15钛合金高温氧化行为

研究TA15钛合金在750~950℃,空气中氧化1~150 h的氧化动力学规律,采用SEM、XRD及EPMA测试技术分析该合金氧化层的显微组织形貌、相组成和复合结构,并对氧化膜的生成机理进行探讨。结果表明:合金在750、850和950℃温度下的氧化行为均符合抛物线规律,但在950℃以上随氧化温度的升高和保温时间的延长,氧化质量增加值持续升高,并远大于750℃和850℃时的氧化质量增加。750℃和850℃下氧化150 h后,合金氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/基体;950℃下氧化150 h后合金的氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/Al2O3/TiO2/Ti3Al/基体。     

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3涂层及其对Ti6Al4V基合金的高温氧化防护性能

以Al(OC3H7)3(异丙醇铝)为原料,采用溶胶-凝胶法于Ti6Al4V基合金表面制备了不同厚度的Al2O3涂层。经SEM和XRD分析表明,涂层表面均匀、无裂纹,主要由非晶态Al2O3组成。研究了涂层对Ti6Al4V基合金等温(600℃和700℃)氧化行为的影响。结果表明,0.8μm厚涂层对合金的高温氧化防护性能最优。于700℃空气中等温氧化20 h,涂层样和空白样抛物线氧化速率常数分别为7.60×10-11、1.46×10-10g2/(cm4.s);涂层样氧化膜TiO2含量明显低于空白样;Al2O3涂层有效抑制了合金表面氧化膜的剥落和开裂;涂层样氧化膜厚度仅为空白样的1/2。     

滑液温度对Ti6Al7Nb合金的耐磨性能影响研究

利用RTEC摩擦磨损试验机开展Ti6Al7Nb合金的摩擦学试验,重点探讨滑液温度对其耐磨性能的影响。结果表明,滑液温度与Ti6Al7Nb合金的耐磨性能呈明显的正相关关系。随着滑液温度上升,Ti6Al7Nb合金的质量磨损量及平均摩擦系数均逐渐增大,滑液温度在46℃时蛋白质沉淀的析出会影响合金的磨损机理,导致质量磨损量较37℃时增加了一倍;扫描电子显微镜(SEM)分析发现,滑液温度为10、20、37℃时,磨损边缘区域受摩擦热作用影响,磨损机理主要为接触疲劳磨损、磨粒磨损及粘着磨损,磨损中心区未发现明显的粘着磨损特征,滑液温度为46、60℃时,边缘处磨损机理以接触疲劳磨损、磨粒磨损及粘着磨损为主,中心区磨粒磨损特征不明显,以粘着磨损为主。     

粉末冶金Ti6Al4V合金的研究

采用Ti粉、AlV中间合金粉,通过模压和真空烧结制备了Ti6Al4V合金,并通过随后的锻造和热处理来改变其组织和性能.通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)及力学性能检测等分析手段,系统研究了压制压力对Ti6Al4V烧结体密度的影响,以及试样状态(烧结态及烧结淬火态)、锻造温度、淬火温度及时效温度等工艺参数对粉末冶金Ti6Al4V合金组织和性能的影响.结果表明:通过模压和烧结可制备出相对密度达97.4%的Ti6Al4V合金;Ti6Al4V烧结态及烧结淬火态合金经过锻造后,相对密度接近100%;通过不同热处理工艺得到不同组织和性能,能获得等轴组织,其α晶粒尺寸在5μm左右.     

Al_xCoCrFeNi_2Ti_y高熵合金高温氧化行为的研究

利用非自耗真空电弧熔炼技术制备AlxCoCrFeNi2Tiy(x=0、0.2,y=0、0.5、1)多主元高熵合金,研究了不同含量Al和Ti元素对合金在800、900℃空气中氧化行为的影响。结果表明,所制备合金均有较好的高温抗氧化性能,在800、900℃空气中的氧化动力学曲线均基本符合抛物线规律。随着Al含量的增加,合金的高温抗氧化性能增强;当合金中有Al存在时,其高温抗氧化性能随着Ti含量的增加而减弱,但当合金中无Al存在时,合金的高温抗氧化性能随着Ti含量的增加先增强后减弱。Al0.2CoCrFeNi2合金的高温抗氧化性能最佳,Al0.2CoCrFeNi2Ti0.5次之。     

热处理对铸态Ti48Al2Cr2Nb1B合金组织和性能的影响

经真空自耗凝壳炉浇注得到Ti48Al2Cr2Nb1B合金试棒,通过显微组织观察和力学性能测试,研究了淬火及时效工艺对Ti48Al2Cr2Nb1B合金组织和性能的影响。结果表明,通过淬火+时效处理可以提高铸态Ti48Al2Cr2Nb1B合金的抗拉强度,但对其塑性的影响作用有限。经1 380℃×30 min/QC+1 240℃×6 h/AC处理后,Ti48Al2Cr2Nb1B合金可以获得均匀细小的双态组织,室温抗拉强度最高。     

用于飞机发动机的耐热钛合金

含有(wt%)5～6Al、2.5～4.5Sn、2～4Zr、0.75～1.25Nb、0.1～0.6Mo、0.2～0.4Si 余为 Ti的钛合金,在1010～1050℃,最好在1050℃β相区加热,在500～600℃、24h 时效。合金在800～900℃,最好在850℃再增加一次热处理。经以上工艺处理的合金具有很薄的叠层α结构,这种沉淀物经常在界面处产生。合金最好含有0.24～0.4wt%     

溅射AlY涂层对Ni基合金抗热腐蚀性能的影响

采用磁控溅射方法在镍基合金表面制备AlY涂层,并对涂层试样分别进行预氧化和真空扩散退火处理,对比研究镍基合金、预氧化AlY涂层试样和真空扩散退火AlY涂层试样在900℃硫酸盐膜下的热腐蚀动力学及腐蚀产物的组成。结果表明,各试样的腐蚀动力学均分段遵循抛物线规律。对于24 h的腐蚀增重,涂层试样明显小于镍基合金,预氧化试样略低于真空扩散退火试样。镍基合金腐蚀膜分层且开裂,外层主要是Cr_2O_3及NiO的混合物,其下有不连续的Al_2O_3;真空扩散退火试样的腐蚀膜外层是连续的Al_2O_3,其下是Cr和Ni的氧化物,再下是连续的Y_2O_3;预氧化试样形成了与真空扩散退火试样相似的腐蚀膜,但略薄于真空扩散退火Al Y涂层试样。表面连续Al_2O_3膜及连续的Y_2O_3层的形成,提高了腐蚀膜的保护性和粘附性,不同方法处理的AlY涂层提高了镍基合金的抗热腐蚀性能。     

氧化时间对 NiCoCrAlYTa 涂层 / 镍基高温合金界面 显微组织影响

采用真空等离子喷涂技术在 DD407 合金和 DD6 合金上制备了 NiCoCrAlYTa 涂层。 通过 SEM、 EDS 等方 法研究了 900 ℃ 不同氧化时间下经热处理后 NiCoCrAlYTa 涂层 /DD407 合金和 NiCoCrAlYTa 涂层 /DD6 合金的 界面组织。 结果表明, 随着氧化时间延长, NiCoCrAlYTa 涂层 /DD407 合金界面扩散层组织析出 σ 相, σ 相形状 发生明显变化, 并且界面扩散层厚度缓慢增加, 扩散系数为 13.32 μm/h; 随着氧化时间延长, NiCoCrAlYTa 涂层 /DD6 合金界面扩散层析出 TCP 相（σ 相和 μ 相） , TCP 相形状未发生明显变化, 并且界面扩散层厚度缓慢增加, 扩散系数为 3.85 μm/h。     

Cu元素对Ti-16.28Si合金在900℃下氧化机制的影响

采用高能球磨-冷压-真空烧结工艺制备了Ti-16.28Si、Ti-15.46Si-5Cu和Ti-14.65Si-10Cu 3种合金,并在900℃下空气气氛中对其进行高温氧化实验。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)对烧结和氧化后合金样品的形貌、微区成分及物相组成进行分析,研究Cu元素对Ti-16.28Si合金在900℃下氧化机制的影响。结果表明:烧结后3种样品中主要含有Ti、Ti5Si3、Ti5Si4相,含Cu元素的样品中则出现了Cu3Si相且致密度随Cu含量升高而升高。900℃下氧化80 h后,合金样品表面的主要物相为Ti O2,同时含有少量的Si O2、Ti3O5、Cu O或Cu2O等相。3种合金中,Ti-16.28Si合金的氧化膜表层基本上都是Ti O2,抗氧化性能最好;其余2种合金的抗氧化性能稍低,Cu元素的加入降低了合金在900℃下的抗氧化性能。     

17-4PH不锈钢和钛固态扩散连接的组织结构和性能

本文以钛和17-4沉淀硬化不锈钢为对象进行了固态扩散连接试验,试验条件为真空、单向压力3.5MPa,800~1050℃(50℃步幅)保温30min以及950℃保温30~180min(30min步幅)。采用光学显微镜,场发射扫描电子显微镜和X射线衍射技术对连接试样进行检测。直到850℃保温30min时,扩散界面上才形成Fe Ti相;然而,在保温30min时高于850℃以及950℃的任意保温时间内,会形成a-Fe+X、x、Fe2Ti和Fe Ti相及混合相。在950℃保温30min和以30?180min步幅的试验中,试样在1000℃时获得扩散连接最高的抗拉强度~326MPa,最高的剪切强度~254MPa及最高的冲击初性~24J。保温120min时获得的最高抗拉强度为?323MPa,最高剪切强度?243MPa及最高冲击韧性~221。连接件的残余应力随连接温度的升高及时间的延长而增大。     

SmCO_5基合金分解动力学

本文目的是用动力学方法研究 SmCo_5基合金的分解过程。为此曾研究了800～900℃温度范围内过程发展的温度关系,并确定了 SmCo_(17)相析出和溶解的活化能。所用的 Sm～Co合金含36.6(重量)%Sm(铸态时),将此种组成的合金粉末挤压成型,经1140℃烧结制成球样,烧结合金中钐的总量为35.6(重量)%。试样经淬火后放在真空石英管内分别于820、850、875及900℃下退火30分钟,随后在油中冷却。为防止氧化,试样用钽箔包住。研     

铝对抗磨耐热钢抗氧化性的影响

 研究了不同铝含量的Fe 25Cr 20Ni在900 ℃、1000 ℃和1100 ℃的高温氧化行为。其中,Fe 25Cr 20Ni 472Al在900 ℃、1000 ℃和1100 ℃时的平均氧化速度比Fe 25Cr 20Ni分别降低47.14％、58.14％和17.49%。X射线衍射分析结果表明,氧化膜主要为Fe、Cr的氧化物和尖晶石（NiCr2O4、FeCr2O4）,其中在Fe 25Cr 20Ni 472Al合金中检测到了Al2O3。对氧化后试样截面进行扫描电镜观察和能谱分析,结果表明,不含铝以及铝的质量分数为1.68%和7.10%的试样氧化后氧化膜分为两层：即厚度较为均匀,存在较多的破碎、剥落的外层和外层与基体之间的较为致密,但存在空穴的内层;铝的质量分数为4.72 %的试样氧化膜较为致密,基本无剥落,分层现象不明显,生成的Al2O3存在于氧化膜的最外层,有效防止了材料的进一步氧化。     

钒合金的沉淀析出行为和时效强化

采用真空退火和真空时效处理，研究了V-4Cr-4Ti合金的沉淀析出特性和时效强化效果。作为对比，同时研究了V-6W-1Ti或V-6W-4Ti合金的行为特征，以分析合金元素的作用。结果表明，在1h等时退火过程中，V-4Cr-4Ti的峰值沉淀强化温度出现在700℃，而其他两种合金出现在600℃。在600℃下时效1-393h，V-4Cr-4Ti表现出了更强的时效强化特性。两类合金的行为差异说明合金元素Cr在其中起了很大的作用，尽管微观分析显示析出物为Ti（CON）。经测试，V-4Cr-4Ti合金的延性并未因时效强化而发生显著变化，而拉伸试样的吸收功反而因时效强化而提高，表明合金的韧性得到了改善。     

Al-Nb对700 ℃发电机组转子用GH706合金组织和拉伸性能的影响

试验的GH706合金(/%:0.034C、16.10Cr、41.13Ni、1.64Ti、2.93Nb、0.39Al)和改进型合金(/%:0.027C、16.30Cr、1.79Ti、2.05Nb、1.21Al)由200 kg真空感应炉熔炼并重熔成150 kg ESR锭,1 180℃ 16 h均匀化处理后锻成Φ15 mm棒材,并经980℃3 h,4 K/min冷至820℃2～10 h,空冷,720℃16 h炉冷热处理。结果表明,提高合金中的Al含量和降低Nb含量可促使γ′相析出;通过调整二级固溶处理的时间可控制η相析出,使合金具有良好的强塑性,在室温抗拉强度TS 1 200 MPa的水平下使断面收缩率接近30%。改进型合金在二级固溶处理为820℃2 h时,700℃抗拉强度为908 MPa,断面收缩率达54.8%。