固溶处理对Ti-46Al-3Hf合金回火组织的影响

本文采用淬火-回火工艺对Ti-46Al-3Hf合金进行热处理,研究了单相α相区固溶处理对合金回火组织的影响。研究表明：Ti-46Al-3Hf合金淬火-回火组织为近层片组织（少量γ＋α2／γ层片团）;淬火-回火热处理可以细化合金组织,可得到尺寸约为30～35μm的层片团。随固溶温度升高,层片团变的均匀,但层片有一定程度的粗化,层片团边界处的γ组织变的细小均匀。随固溶时间延长,α2／γ层片团尺寸增大,且变的不均匀,层片有一定程度的粗化,层片团边界γ组织减少。较高的固溶温度、较短的固溶时间有利于获得细化、均匀的回火组织。     

微量Hf对变形TiAl合金组织和力学性能的影响

对比观察含Hf和不含Hf的TiAl合金的变形组织和热处理组织,发现在1 310 ℃/1h/AC热处理后均获得近全层片组织,平均晶粒尺寸为50～70 μm,γ相的体积分数为12%左右;退火温度升高至1 320 ℃,则均获得了全层片组织,平均层片团尺寸为200～300 μm. 在同为近全层片组织下进行力学性能试验发现:添加合金元素Hf,使TiAl合金800 ℃高温拉伸强度提高60 MPa和800 ℃,150 MPa应力持久寿命由84 h提高到128 h.     

过热处理对单晶高温合金拉伸性能的影响

不同温度条件下,对DD6单晶高温合金保温1h后空冷处理,以模拟合金的过热服役情况,研究了合金在不同温度过热处理后的显微组织和1 000℃的拉伸性能.结果表明,DD6合金在1 100,1 150和1 200℃过热处理后,γ′相尺寸稍有增大.1 250℃过热处理后,γ′相尺寸明显增加,尺寸极不均匀,大部分γ′/γ相界面为锯齿状.1 300℃过热处理后,少部分γ′相具有锯齿状的γ′/γ相界面,大部分为重新析出的细小γ′相.1 320℃过热处理后,γ′相全部回溶后重新析出不规则、细小的γ′相.合金在1 200℃过热处理后屈服强度和抗拉强度明显降低,其他温度下过热处理对合金的拉伸性能影响较小.这主要是因为合金在1 200℃过热处理后,γ基体通道宽度最大,而γ′相体积分数最小.     

BaZrO3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织研究

采用BaZrO_3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金。通过扫描显微镜、金相显微镜和XRD等手段分析了BaZrO_3耐火材料与金属熔体之间的界面情况、熔体通过螺旋选晶器后的晶粒数目和片层变化、晶臂与枝晶干的夹角以及凝固后Ti-46Al-8Nb合金的组织形貌。结果表明,BaZrO_3复合型壳与Ti-46Al-8Nb合金之间存在约为10μm的扩散层;在抽拉速度7.7 mm/min、温度1 550℃条件下,Ti-46Al-8Nb合金的初生相为α相以及β相,经过定向凝固后的微观组织为γ+α_2片层、γ相以及B2相;在定向凝固过程中,螺旋选晶可以明显使晶粒数目减少,但是对片层间距的大小无影响。     

热处理对FGH95合金组织的影响

研究了热处理对FGH95合金组织变化的影响.研究结果表明材料原始组织为枝晶与再结晶的混合组织.枝晶区沿变形方向拉长,再结晶区晶粒细小.合金主要强化相为γ'相,有3种不同尺寸的γ'相分布在不同区域.另外,还有MC、M3B2等微量强化相.材料热处理时,随固溶温度的升高(1120～1170℃),γ'相逐渐溶解,枝晶区面积减小,再结晶晶粒长大.固溶处理后在盐浴(600～800℃)中冷却,不同盐浴温度淬火后,合金可获得几种不同形状、尺寸、数量、分布的γ'相搭配方式.合金经二次时效处理后,γ'相有所长大,且有部分补充析出.     

β热处理条件与Ti-5321合金显微组织特征的关系研究

研究了β热处理条件与新型高强韧Ti-5321合金显微组织特征的关系。结果表明,在860～920℃温度范围内热处理,Ti-5321合金显微组织为细小等轴β晶粒,同时保温时间越长,晶粒尺寸越均匀。自β相区缓慢冷却到(α+β)相区,α片层生长符合感生形核生长特征。β热处理后冷却速率和冷却时间对Ti-5321合金α片层集束尺寸和片层宽度影响较大,片层宽度随着冷却速率的增大基本呈线性减小,随冷却时间的延长呈现由缓慢增大到快速增大再到缓慢增大的规律。α片层集束尺寸在冷却速率为0. 25～1℃/min时,随冷却速率的增大快速减小,冷却速率为1～2℃/min时,集束尺寸减小较为缓慢。     

新型γ-TiAl合金板材显微组织与拉伸性能研究

主要研究了新型γ-TiAl合金板材轧制前后的显微组织变化与轧后的拉伸性能。结果表明,轧制前的锻态组织主要为γ相和α2相以及一定数量的B2/β相;轧制后的合金组织中粗大片层减少,再结晶等轴γ晶粒增加,且片层晶团沿轧制方向被拉长,其破碎程度与轧制量有关;B2/β相数量明显减少,这与高温轧制有关。经过(γ+α2)相区三次循环热处理后,合金片层增加,间距缩小,组织得到明显细化。板材的高温拉伸塑性较高,高温拉伸断口主要为沿层、穿层及穿晶断裂的混合断口。     

钇对Ti-43Al-9V合金组织性能的影响

采用OM，XRD，SEM和TEM等测试方法，分析了稀土元素(Y)对Ti—43Al—9V合金显微组织以及力学形能的影响。实验结果表明，Ti—43Al—9V—0．3Y合金由γ相、α2相、B2相和YAl2相组成；添加稀土可以细化Ti—43Al—9V合金的晶粒尺寸，并促进细小的α2／γ层片形成以及细化粗大的α2／γ／B2层片。对TiAl合金力学性能测试表明，适量添加稀土Y(0．3％，原子分数)可明显改善合金的室温强度和塑性，但过量添加将会造成材料性能降低；断口分析表明过量添加稀土导致沿晶断裂比例增加将损害TiAl合金的性能。     

Ti3Al—Nb合金的组织结构分析

用透射电子显微术和X射线能谱术分析了Ti_3Al-Nb合金在不同热处理状态下的组织结构。结果表明。添加铌使Ti_3A1基合金的铸态组织中的α_2相晶粒中的有序畴细化。Ti_3Al-11Nb合金从高温缓冷到室温的组织由粗大的α_2相晶粒和晶间的β相晶粒组成。Ti_3Al-10Nb合金从1200℃空冷、油淬和水淬到室温后,组织(主要或全部)分别为α_2相、马氏体相+B2相,B2相组成。油淬样品在750℃时效时沿晶界和晶内析出不同形态的α_2相。α_2相晶粒及其内部的有序畴在时效过程中长大。     

循环热处理细化铸造 Ti-46Al-8.5 Nb-0.2W 合金的工艺及机理

对循环热处理细化铸造Ｔｉ－４６Ａｌ－８．５Ｎｂ－０．２Ｗ合金工艺及机理进行了研究。循环热处理可使铸造Ｔｉ－４６Ａｌ－８．５Ｎｂ－０．２Ｗ合金粗大的层片组织转变均匀细小的等轴近γ（ＮＧ）组织。在循环热处理中,层片通过γ相溶解←→析出相变和Ｒａｙｌｅｉｇｈ扰动产生缩颈和间断,缩颈和间断的γ片形成高密度分布的层片边缘,在略低于共析温度退火时,发生由表面张力驱动的等轴化,得到晶粒尺寸不太均匀的ＮＧ组织。在     

热处理工艺对ZQAl10-4-0.5合金组织与性能的影响

研究了不同热处理工艺对ZQAl10-4-0.5合金的组织和性能的影响,结果表明,该合金通过800℃正火后,370°～400℃回火可以得到细小的α、γ_2相呈细小颗粒状分布的(α+γ_2)共析体和δ_(Fe)相组成的组织,使合金既具有较高的强度(特别是压缩强度)、硬度,同时又具有足够的塑性、韧性和导电率,且具有较佳的机械性能和导电率的配合。     

热处理消除铸态TiAl基合金组织中的β(B2)相

利用光学显微镜和扫描电镜,研究热处理对铸态Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B-0.1Y合金及其在1 200℃锻造后的组织中β(B2)相偏析的影响。结果表明:在α+γ两相区保温适当时间,可减少铸态合金组织中的β(B2)相偏析,经1 250℃/6 h+AC(air cooling)热处理后,晶界处和片层内的β(B2)相偏析明显减少,但不能消除β(B2)相;经过热变形后,β(B2)相发生变形甚至被破碎,有利于β(B2)相在随后的热处理中消除;热处理后,合金中β(B2)相的含量与变形中的动态再结晶密切相关,高应变速率下β(B2)相动态再结晶不完全,在随后的热处理过程中,由于变形储能的作用更易消除β(B2)相。     

Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金微观组织对其阻尼性能的影响

通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和动态热机械分析仪(DMAQ800)等分析手段研究粉末冶金法制备的Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W(原子分数,%)合金微观组织对其阻尼性能的影响。研究结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金初始组织为近γ组织,其阻尼性能最差,在振幅为100μm时,损耗因子仅为0.007;在1 330℃下保温15 min空冷可获得细小全层片组织,层片晶团的平均尺寸约为200μm,其损耗因子在振幅为100μm时达到0.012。随温度升高或保温时间延长,层片尺寸和晶团尺寸明显增大,合金阻尼性能下降,保温120 min时层片晶团的平均尺寸约为510μm,其损耗因子在振幅为100μm时为0.009。细小全层片的阻尼性能最好,而双态组织的阻尼性能介于近γ组织和细小全层片组织之间。     

高Nb-TiAl合金α2→α等温相变中的组织演变

采用热膨胀法结合金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度等测试手段,系统研究了固溶处理后Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y)合金在等温过程中的显微组织演变规律。结果表明:高Nb-TiAl合金α2→α相变温度区间为1140~1209℃;α2→α等温相变过程中,α相的形成呈“S”形曲线,合金在等温过程中显微组织主要由α2、γ相和少量β相形成的片层结构组成,随保温时间的延长,晶界处存在的β相逐渐减少;沿晶界产生的细小等轴γ晶粒逐渐增大;显微硬度随保温时间延长呈先增大后减小的趋势。     

Ti3Al—10Nb—3V—1Mo合金力学性能的研究

研究了 Ti_3Al-10Nb-3V-1Mo 合金的机械性能、拉伸断口和变形行为。结果表明:合金两相区淬火组织中。随淬火温度降低,初生α_2 相的数量逐渐增加,拉伸强度呈下降趋势。室温延伸率在初生α_2相含量为50%时,存在最大值。两相区淬火组织在700～850℃时效处理后 B2相发生分解。与淬火性能比较,合金经时效处理后塑性明显下降,室温拉伸断口及变形行为的研究表明:随淬火温度降低,断口形貌及变形行为呈现出一定的规律性。     

变形Ni_3Al基合金的热处理工艺

研究了固溶处理温度对Ni3Al基合金板材组织和高温拉伸性能的影响。结果表明:随着固溶温度升高到1 280℃,β相含量逐渐降低,γ′+γ两相区的含量逐渐升高,继续升高到1 310℃后,β相含量出现增长,γ′+γ两相区的含量维持一定;由于随着温度的升高,β相沿晶界析出,直到1 280℃时合金晶粒才开始长大,1 280℃以下热处理时合金的晶粒尺寸存在取向性;1 000℃拉伸时,裂纹在β相与γ′相包覆层交界处萌生;γ′+γ两相区含量的增多有利于合金强度的提高,经1 280℃×16min,空冷热处理后合金具有优异的综合力学性能。     

镍基粉末高温合金的微观组织与低周疲劳性能

以镍基合金粉末为原料,通过热等静压与热挤压以及1 130℃/1 h条件下热处理,制备一种新型镍基粉末冶金高温合金,在750℃大气环境下对该合金进行低周疲劳试验,分析合金疲劳前的微观组织、低周疲劳循环应力响应行为和断口形貌。结果表明,镍基合金粉末经过热等静压后,出现原始颗粒边界,主要为粗大的γ′相和细小的碳氧化物。热等静压坯体经过热挤压并进一步热处理后,原始颗粒边界消失,晶粒细化到7.5μm左右,合金的γ′相主要有3类:晶界上的粗大γ′相、晶内近球形的中等尺寸γ′相和弥散分布的球形细小γ′相。该合金的低周疲劳断裂方式以沿晶断裂为主,断裂面的晶粒表面有不同程度的氧化。     

Ti-46.0Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金细小全层片组织的力学性能研究

通过挤压比为14(变形量90%)、名义成分为Ti-46Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni%(原子分数)的TiAl合金开坯组织进行热处理,获得了细小全层片组织。组织观察表明,全层片组织的层片团尺寸平均为85μm,层片团尺寸范围在70～100μm内;采用透射电镜测量层片间距的平均为89 nm;合金中B2相呈条状或块状在层片团界断续的析出。力学性能测试结果表明,合金具有较好的室温塑性和断裂韧性,其室温强度平均达803 MPa,延伸率平均为2.2%;断裂韧性值较高、平均达31.5 MPa.m1/2。断口观察和分析表明,细小的层片团尺寸和层片间距、以及锯齿形层片界面增加了裂纹扩展路径;未见B2相对合金室温塑韧性的不利影响。     

热处理工艺对TA15钛合金棒材组织和性能的影响

研究了普通退火、β退火的单重热处理制度和强韧化的双重热处理制度对TA15钛合金棒材组织和性能的影响规律。结果表明,在普通退火温度范围内,合金组织形貌变化不大,均为等轴组织,合金的强度和冲击韧性随退火温度的升高而增加,塑性基本保持不变;β退火得到粗大的魏氏体组织,综合力学性能最差;在双重热处理过程中,第二重热处理温度主要影响片层α相的厚度,随着第二重热处理温度的升高,片层α相厚度增加,合金的强度降低,冲击韧性增加。当热处理制度为975℃×1 h/WQ+850℃×2h/AC时,合金组织由约24%的初生等轴α相、55%左右的网篮α相和β转变组织组成,此时合金具有良好的强韧性匹配。     

相图计算在TiAl基金属间化合物结构设计中的应用

为加速高性能TiAl基金属间化合物的研发，以相图热力学计算结果为基础，研究合金化元素Nb、W、B和热处理温度、冷却速度对TiAl基金属间化合物的相转变、微观结构的影响。研究结果表明：对成分为Ti-45Al—7Nb-0．4W-0．15B（原子百分比）的TiAl基金属间化合物在1450℃进行均匀化退火处理，高温下的α相经炉冷可以得到完全由α2／γ片层团构成的较为粗大的全片层组织；在1235℃进行均匀化热处理可以获得细小的双态组织。上述关键性的热处理实验和微观结构分析证实了理论计算结果的可行性。