硬模铸造TiAl合金的凝固组织分析

试验观察分析了两种硬模和陶瓷型壳铸造TiAl合金宏观、微观组织特点。结果表明,硬模铸造板片的表面细晶层的晶粒尺寸成倍减小,柱状晶宽度明显变窄,中心等轴晶体积分数大幅度降低、尺寸减小;硬模铸造板片的表面细小晶粒由取向随机的层片团组成,柱状晶由有取向的层片组成,层片方向垂直于柱状晶生长方向,中心等轴晶由取向随机的层片组织组成,层片间距明显减小。     

高温合金细晶铸造工艺及其应用

本文评述了高温合金细晶铸造工艺的原理、方法及近年来的应用。     

TiAl合金冷却相变研究进展及细晶组织调控

TiAl合金是目前航空航天轻质高温结构的热点材料,其最终显微组织很大程度上决定于其冷却过程。由于TiAl合金相图和相变的复杂性,通过冷却过程控制,获得细晶组织结构成为关注的重要问题。综述了TiAl合金冷却相变的研究成果,并给出了关于Ti-48Al-4Nb-2Cr合金相关的进展:首先介绍了TiAl合金的凝固路径与相变行为,然后分别分析了连续冷却转变(CCT)和等温冷却转变(TTT)行为。进一步建立了Ti-48Al-4Nb-2Cr合金CCT图,并指导获得了一种细晶近片层组织。     

冷却速率对粗晶铸造TiAl合金显微组织的影响

采用磁悬浮感应熔炼铸造方法制备了晶粒粗大的TI-46Al-2Nb-2Cr合金.通过显微组织观察,研究了在高温预处理过程中,不同淬火介质下的冷却速率对铸态合金显微组织的影响.结果表明,冷却速率明显影响了粗晶铸造Ti-46Al-2Nb-2Cr合金的显微组织.快速冷却有利于后续热处理晶粒的细化,提高细化效果,加快细化的进程;冷却速率较慢则会降低细化效果,降低细化的速率.     

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。     

细晶铸造对K418B合金显微组织及力学性能的影响

研究了细晶铸造对Ｋ４１８Ｂ合金显微组织及力学性能的影响。结果表明，细晶铸造改善了合金中初生ＭＣ和γ′相的分布形态，并使它们的平均尺寸减小。细晶铸造Ｋ４１８Ｂ合金在６５０℃的低周疲劳寿命至少是普通铸造的４倍。     

铸造TiAl合金定向层片组织的室温拉伸性能和断裂行为

评价了常规铸造Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr(at%)合金定向层片组织的室温拉伸性能和断裂韧性,并结合断口形貌分析其断裂行为。结果表明:该定向层片组织在承受平行于层片界面载荷作用时,表现出优异的室温抗拉强度和塑性组合,且其室温拉伸塑性可达到3.8%,明显优于其他铸造TiAl合金。其较高的室温拉伸塑性归因于定向层片组织的一致性和穿层断裂区发生较大程度的塑性变形。定向层片组织室温拉伸的主要断裂模式是穿层断裂,断裂起源于层片界面端部垂直于试样表面的TypeⅡ层片区域,而不是层片界面平行于试样表面的TypeⅠ层片区域。其主要原因是TypeⅡ层片具有比TypeⅠ层片低的裂纹萌生和扩展抗力。     

TiAl合金细小全层片组织形成机理

根据对细小全层片组织及其高温转变中间组织的金相和电镜观察分析结果,提出了一种新的双相钛铝合金层片组织形成机理,即γ／α层片结构在α单相区温度下沿γ相基体中不同取向（１１１）惯习面成束形成,而后在冷却过程中转变为层片团细小的γ／α２全层片组织。     

铸造TiAl—W—Si合金的组织转变

研究了热处理及合金元素Ｗ对ＴｉＡｌ合金显微组织的影响,探讨了该合金随温度变化发生的相转变规律。１３００℃热处理时部分溶解的层片组织在随后冷却过程中由α固溶体形成细的层片晶团,而未溶解部分则发生连续和不连续长大而粗化。随着Ｗ含量的增加,不但有序β相增加,而且以多种形态出现,同时层片组织不稳定,易产生双态组织。从合金加热到熔化,再冷却至８００℃的差热分析,结合显微组织的研究,得出该合金的相转变规律为：     

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。     

快速凝固TiAl合金冷却速度的计算

利用传热模型和物理模型计算了等离子旋转电极法（简称PREP）和锤砧法（简称HAP）制备的TiAl合金的冷却速度。计算结果显示：以高纯氩为冷却介质,PREP法制备的TiAl合金的冷却速度为10^2K/s-10^4K/s;锤砧法的冷速为10^5K/s-10^6K/s。     

冷却速度对气雾化非平衡Al-27%Si合金粉末组织形貌特征的影响

采用快速凝固气体雾化技术制备Al-27%Si合金粉末,利用对流传热原理计算合金粉末的冷却速度,采用扫描电镜(SEM)观察分析不同粒度合金粉末的形貌。结果表明:快速凝固气体雾化的冷却速度介于103~106 K/s之间,对合金粉末形貌组织有较大影响。该合金粉末中细小初晶Si相和共晶Si相均匀弥散分布在α-Al基体中,且Si颗粒尺寸随粉末尺寸减小而减小。通过测定合金粉末二次枝晶间距,结合冷却速度与二次枝晶间距之间的经验公式,能较好地预测实验结果。     

铸造铝合金表面改性的研究进展

简述了铝合金的加工方法和表面改性的必要性。主要对表面合金化技术、表面敷层和电子束改性等技术应用于铸造铝合金表面改性进行总结。表面合金化方面介绍了激光和氩弧合金化方法在铸造铝合金表面改性方面的研究进展;表面敷层方面介绍了铸造铝合金的等离子喷涂、电化学方法的研究现状;介绍了铸造铝合金的电子束改性技术。     

等离子渗Mo提高TiAl基合金抗高温氧化性能的研究

研究了等离子渗Mo处理对Ti-46.5Al-1.0V-2.5Cr(原子分数)合金抗高温氧化性能的影响。结果表明:等离子渗Mo处理能显著提高TiAl基合金的抗高温氧化能力,这主要是因为TiAl基合金经等离子渗Mo处理后在表面形成含Ti-Al-Mo的致密合金层,该致密合金层具有良好的抗高温氧化性能。     

TiAl基合金表面Mo合金化试验研究

对TiAl基合金表面Mo合金化试验进行了研究,并对试验前后的TiAl进行了抗高温氧化性能测试。结果表明:TiAl表面Mo合金化后,在表面形成致密均匀的合金层,该合金层具有良好的抗高温氧化性能,能显著提高TiAl基合金的抗高温氧化能力。     

硼含量及冷却速度对TiAl合金十字形铸件组织的影响

采用真空感应磁悬浮熔炼法制备Ti-47Al-2Cr-2Nb-xB(x=0,0.15,0.8,1.5)(at%)十字形不同壁厚(2、5、10、20mm)的铸件。借助体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)对铸件的组织进行分析,研究硼含量和冷却速度对铸件硼化物形态、晶粒细化效果的影响。结果表明:硼含量越高,冷却速度越快,细化效果越好。随着硼含量的增加,硼化物的形态从弯曲条带状逐渐转变为短棒状或片状。Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.8B铸件硼化物尺寸随冷却速度的降低而减小,Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B和Ti-47Al-2Cr-2Nb-1.5B铸件硼化物随冷却速度的变化规律不明显。     

钛铝合金精铸过程温度场与表面晶粒的关系研究

借助于试验及温度场模拟对TiAl合金精铸叶片表层晶体形态及其分布进行了研究,结果表明合金叶片表面晶体形态分布与凝固温度场分布有很大关系,随表面区域温度场的不同,表面晶体形态明显发生变化.同时发现表面晶粒度对浇注温度有较强的依赖性.     

含镍铸造钛铝合金的热处理

对含镍０２％～０５％（原子百分数,下同）的铸造Ｔｉ４６５Ａｌ２５Ｖ１０Ｃｒ（％）合金进行１１５０℃×１４４ｈ等温热处理,使铸态粗大、不均匀的层片组织分解为均匀、细小、等轴的近γ组织,然后将其重新加热到１３７０℃×（５～１０）ｍｉｎ后冷却,得到层片团等轴、细小、均匀的全层片组织。对镍微合金化简化铸造钛铝合金组织均匀化、细化热处理工艺的作用机理及含镍的钛铝合金细小全层片组织的形成机理作了分析讨论。