TiAl基合金电子束快速成形研究进展

TiAl基合金作为一种新型轻质高温结构材料,在航空航天和汽车工业有着广泛的应用前景.电子束快速成形技术是目前制备TiAl基合金最新颖、前沿的技术.本文主要介绍了电子束快速成形技术制备TiAl基合金的原理、优势、最新研究进展,以及预合金粉末制备的发展现状,对TiA1基合金的电子束快速成形技术的不足进行了分析并提出了展望.     

金属间化合物γ—TiAl基合金的制备技术,性能及应用

γ一Ｔｉａｌ的诸多特性引起人们的广泛关注．从室温到高温, γ-ＴｉＡｌ的比强度（Ｒｐ０.２／ ｐ）与ＩＮ７１８合金相当,比模量（Ｅ／ｐ）远高于ＩＮ７１８及ＩＭＩ８３４合金,热膨胀系数（ＣＴＥ）介于ＩＮ７１８与Ｔｉ—６Ａｌ－４Ｖ合金之间． γ－ＴｉＡｌ墓合全的加工ＴｉＡｌ的合金成分一般为Ｔｉ－Ａｌ４５－４８－Ｘ１１－３－Ｘ２１－１０－Ｘ２１－１０－Ｘ３＜１Ｘ１＝ Ｃｒ, Ｍｎ, Ｖ;Ｘ２＝ Ｎｂ, Ｔａ, Ｗ, Ｍｏ; Ｘ３＝Ｓｉ,Ｂ,Ｓ．加工路线分铸使冶金（ＩＭ）和粉末冶金（ＰＭ）两大部分．与合金成分有关的…     

65Mn钢强脉冲电子束轰击表面结构分析

研究结果表明,高功率密度强脉冲电子束作用于金属表面可产生骤熔急冷和冲击压缩过程,在金属表面注入区形成微米量级硬化层,使金属表面的物化性能得以改善。这项技术拓宽了脉冲电子束在材料科学中的应用。     

低成本γ—TiAl排气阀研究现状

重量轻与相当于Ni-基超合金的高温强度相结合,使得γ-TiAl合金成为可替代传统钛合金的较为理想的排气阀结构材料。排气阀重要的减轻可以减小阀体与汽缸之间的摩擦,进而提高燃料的燃烧效率,然而,应用γ-TiAl合金必须克服一般航空材料高成本、小批量的生产方式,以便使γ-TiAl排气阀能够广泛地应用到汽车工业中。本文将几种可用于制造排气阀的结构材料进行了对比,结果表明γ-TiAl的密度是小于传统钛合金,蠕变和疲劳性能与IN-751相当,是理想的排气阀结构材料,此外,还讨论了γ-TiAl合金排气阀生产,以及日后发展可能遇到的一些问题。     

TiAl基合金电子束焊接头组织及转变规律

采用OM,XRD,SEM,TEM及EDS等测试方法分析了Ti-43Al-9V-0.3Y合金电子束焊接头各区域组织特征、相组成及其转变规律.结果表明,接头组织主要由B2相组成,还含有部分α2 γ双相片层组织及粒状γm相,稀土元素Y是以YAl2相形式存在并起到细化晶粒的作用.合金在热处理和电子束焊接时,液态金属在冷却过程中由于冷却速度不同而发生不同的转变:较低冷却速度时形成片层状组织和魏氏组织;冷却速度较快时易形成粒状γm相;冷却速度极快时只发生有序化转变.最终得到性能上存在差异的不同铸造组织.     

γ—TiAl基合金块状组织中孪晶与反相畴界的相互作用

研究了Ti-47Al-2Nb-1Mn块状组织中孪晶与反相畴界相互作用的3种形式。结果表明：当孪晶与反相畴界相交或反相畴界终止在孪晶上时,孪晶通常较厚;而当二者相互终止在彼此末端时,孪晶通常较薄;在两者相互终止之前,孪晶通常存在一个由厚到薄的过程。由此证明,在块状转变发生的过程中,孪晶与反相畴界之间必然存在着某种密切的联系,使其产生上述3种作用形式。     

γ—TiAl基合金的高温氧化性能及防护方法

γ－TiAl基合金密度低，并具有较高的高温强度，良好的抗氧化性能和抗蠕变能力，被认为是一种极具应用潜力的高温结构材料．但由于该合金的室温塑、韧性较差，限制了其在实际中的应用．对此，材料科学工作者进行了大量的研究，在不断加深对TiAl合金变形机理的了解基础上，采用合金化、不同的热处理工艺等手段，使得该合金的室温塑、韧性等均得到了一定的提高．然而，作为高温结构材料，对γ－TiAl基会金的高温性能的研究不容忽视．其中，高温氧化是TiAl合金高温下的一个重要失效模式，提高γ－TiAl合金高温氧化的极限温度也是提高该合金…     

双相TiAl基合金γ相中螺旋状普通位错的形成

利用自行开发的精确立体显微术研究了800℃压缩变形2％的双相TiAl基合金γ相中普通位错的空间形态。研究结果表明，同一位错往往并不处于同一晶面，其中一些位错段靠近（111）晶面，另一些则靠近（112）晶面，构成三维螺旋状曲线。普通位错形成这种螺旋状曲绠交滑移的结果，即原先在（111）密排面滑移的螺位错的部分位错段交滑移到（112）非密排面。随着处于不同晶面的位错段的进一步滑移，靠近位错段交界处的位错线方向将发生变化，具有较大刃型分量的部分可通过攀移而偏离（111）或（112）晶面。     

热输入对TiAl基合金电子束焊接头性能的影响

采用不同的焊接工艺参数对Ti43Al9V0.3Y(原子分数,%)合金进行电子束焊接,分析了不同的焊接热输入对接头组织、焊缝成形及抗拉强度的影响.结果表明,随焊接热输入的增大接头的抗拉强度也增大,但热输入过大时强度降低.TiAl基合金性能对组织非常敏感,电子束焊接时接头组织转变不充分造成变形能力差,极易形成宏观横向裂纹和纵向弧坑微裂纹.近缝区组织和硬度过渡剧烈,是接头中的薄弱环节,因此裂纹大多从弧坑扩展到近缝区而断裂.断裂性质为脆性断裂,断裂特征为解理断裂和穿晶断裂,还具有分层、穿层的断裂特征.     

快凝铁镍合金薄带

大块多晶合金可以通过控制晶界显微结构来改善其性能,铁镍多晶合金借助于控制其晶界显微组织则可克服其氧化诱发脆化问题。因此,日本东北大学的材料研究所的研究人员研究了Ni 39% (质量)Fe合金控制其晶间显微结构来改善其抗氧化脆化性的可能性。研究用的Ni 39% (质量)Fe合金锭是由真空炉熔炼的。合金锭重熔后用特制的喷嘴在纯氩气氛中通过旋转双辊(辊速为14 1和2 8 3m /s)间隙快速冷凝成合金薄带,薄带厚度约为10 0 μm。用火花切割机切成5mm×2 5mm尺寸的带状试样。用场致发射扫描电镜观察真空退火后的试样晶界结构。试样经过在空气中氧…     

快速凝固AZ91D镁合金组织的研究

用光学显微镜和透射电镜观察了普通凝固和快速凝固AZ91D合金的组织，用X射线衍射XRD分析了合金的相组成。结果表明，普通凝固AZ91D合金组织由α-Mg基体和β-Mg1，Al12相组成，晶粒较粗大，而快速凝固AZ91D合金薄带截面组织由靠近辊面的粗大等轴晶区、中部的柱状晶区和自由表面层的细小等轴晶区三部分组成，三层组织均为过饱和α-Mg固溶体，并观察到较高的位错密度。     

铝合金快速凝固粉末组织及性能的研究

为了对单个粉末的组织结构和性能进行研究,用室温电镀镍制备了包含超声气体雾化快速凝固Ａｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉ－Ｚｒ－Ｔｉ合金粉末的镀片试样,该镀片中粉末和镍基体之间结合良好,镀片可以用来制备普通金相样品,透射电镜观察样品,实践对粉末的热处理,测定单个粉末快速凝固及热处理后的硬度。     

快速凝固Mg-Zn-Y合金薄带的制备及凝固组织特征

在成功制备Mg97.46Zn0.80Y1.74合金、Mg96.51Zn0.83Y2.67合金急冷快速凝固薄带的基础之上,采用XRF、XRD、SAD、DSC、SEM、显微硬度测量等分析方法系统研究了其凝固组织及显微硬度。结果表明:急冷快速凝固条件下,2种合金均形成非晶相 超细Mg12YZn相 超细hcp-Mg(Zn,Y)相,其显微硬度值大幅度提高;快速凝固Mg97.46Zn0.80Y1.74合金薄带中的hcp-Mg(Zn,Y)相晶胞在a1、a2、a3轴方向膨胀、在c轴方向收缩;快速凝固Mg96.51Zn0.83Y2.67合金薄带中的hcp-Mg(Zn,Y)相晶胞在各轴向均有膨胀;Mg96.51Zn0.83Y2.67合金薄带的熔点及热稳定性高于Mg97.46Zn0.80Y1.74合金薄带。同时对以上结果产生的原因进行了初步探讨。     

Study on Microstructure and Thermal Stability Behavior of Rapidly Solidified Al-Fe-Ce Alloy

Study on Microstructure and Thermal Stability Behavior of Rapidly Solidified Al-Fe-Ce Alloy     

快速凝固耐热铝合金耐蚀性能的研究

采用腐蚀失重法和极化曲线，对比研究了FVS0611，FVS0812，2618，2618 Sc，2014，6061合金在人工模拟海水和海洋环境中的耐蚀性能。结果表明：2014，2618和2618 Sc腐蚀较严重；RS／PM生产的FVS0611，FVS0812和6061有较小的腐蚀速率，出现明显的钝化现象；并因为加工残余应力导致出现钝化-腐蚀-再钝化现象。     

Cu-Co合金快速凝固条件下的显微组织

在落管中进行Cu—Co合金的快速凝固试验，分析了液滴尺寸与合金成分对微观组织演变过程的影响。结果表明，液滴尺寸越小，其内部的富Co粒子越弥散；Co含量越接近亚稳液态组元不混溶区的临界成分，合金熔体越容易发生液-液相变，凝固组织中富Co粒子平均半径越大。液-液相变过程中富Co相液滴在液滴内部形核，并在温度梯度作用下向液滴中心高温区做Marangoni迁移，这最终导致在粉末表面形成贫Co层。     

激光熔炼／快速凝固γ／Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料，利用激光熔炼／快速凝固材料制备技术，制得了由金属硅化物Cr3Si及少量镍基固溶体γ组成的新型快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料，该γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料显微组织由快速凝固初生Cr3Si树枝晶及枝晶间少量镍基固溶体γ/Cr3Si共晶组织组成。Cr3Si金属硅化物初生树枝晶体积分数随镍含量增加而减少，枝晶间γ/Cr3Si共晶组织体积分数随镍含量增加而增加。该激光熔炼／快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料具有很高的硬度，并由于组合中韧性相镍基固溶体的存在及其细小均匀的快速凝固组织特征，而可望具有优良的强韧性配合。