EB-PVD制备钛合金薄板渗铝相结构转变研究

对电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术制备的钛合金薄板进行粉末包埋法渗铝，研究不同温度渗铝后的相结构转变规律。结果表明：制备态合金薄板相结构为Ti和Ti3Al，材料组织致密均匀，X射线衍射峰发生宽化，具有不对称性。在较低温度（600℃和620℃）渗铝后薄板两边的相结构变为Al3Ti相，但薄板的中心部位仍然为制备态的Ti3Al相，两边的Al3Ti组织和中心部位的Ti3Al组织都很均匀致密。在两相之间，存在清晰、平整的界面。在较高温度（700℃）渗铝后薄板的相结构为A13Ti，此时整个板材都被渗穿，组织均匀致密，并在局部小区域内出现铝元素的富集。     

Macro-microscopic morphology and phase analysis of TiAl-based alloys sheet fabricated by EB-PVD method

TiAl-based alloys sheet with thickness of 0.3-0.4 mm as well as dimension of 150 mm×100 mm was fabricated successfully by using electron beam-physical vapor deposition（EB-PVD） method. The microscopic morphology and phase composition of specimens in various states were analyzed by atomic force microscope（AFM）, scanning electron microscope（SEM） and X-ray diffractometer（XRD）, respectively. The results indicate that the as-deposited TiAl-based alloys sheet has good surface quality and is composed of γ, α2 and r phase. There is natural delamination inside the sheet, of which the microstructure is columnar crystal, and the component shows a gradient change along the normal direction of substrate. After the vacuum hot pressing treatment and subsequent homogenization treatment, the columnar crystal transforms into the coarse fully lamellar microstructure, the delarnination phenomenon and τ phase disappear, α2 phase decreases obviously, and the composition tends to uniformization.     

热处理对EB-PVD制备的NiCoCrAl薄板的微观结构和拉伸强度的影响(英文)

采用电子束物理气相沉积技术制备NiCoCrAl合金薄板,研究热处理对合金薄板的微观结构和拉伸强度的影响。制备态的合金薄板具有柱状晶结构,柱状晶间存在间隙。经1050°C热处理,柱状晶间的间隙消失,从而导致柱状结构间的结合强度提高;新相Ni3Al在合金中析出,这有助于提高柱状结构间的结合强度。热处理后,合金薄板中残余应力减少,证明薄板中柱状结构间的界面结合有改善。柱状结构间结合强度的提高最终导致合金薄板的拉伸强度和伸长率的提高。     

钛合金表面电火花沉积WC电极的粘连行为分析

电火花沉积工艺具有热输入小,工件变形小,操作简单方便,适于现场操作等特点,在航空、航天、能源、核工业、医疗机械等各个领域都得到了广泛应用.针对目前关于电火花表面沉积的许多理论问题还不是很清楚这一情况,研究了在TC1合金基体上采用WC电极沉积时的WC电极的表面粘连现象,以及沉积时间对电极粘连程度的影响.分析表明,粘连在阳极表面的合金化金属层是多层结构,这是在电火花强化过程中,通过旋转电极与基体之间间断的或多次的"阳极粘连"后产生的.电极粘连程度随时间增加而加重,该层由Ti、W、C、Al等元素组成,该层中发生了冶金反应,生成了TiC.     

激光沉积Ti60A钛合金的循环热暴露显微组织演变

激光沉积Ti60A合金片状试样（40 mm×12 mm×3 mm）上进行一系列的循环热暴露模拟实验,每个循环包括红外加热120 s至最高800℃,随后压缩空冷60 s至最低150℃。采用OM、SEM及EDS分析了合金α相体积分数和β相长度,并测试其显微硬度随热暴露循环次数的变化。结果表明,随着热暴露循环次数的增加,激光沉积Ti60A合金从初始的网篮状β相和体积分数为78.5%的α相逐渐向楔形β相和粗大α相过渡,750次循环后转变为极少量颗粒状β相和体积分数为97.6%的大块α组织。讨论了特殊粗大α和破碎β组织的形成机理。经750次热暴露循环后的合金最硬,其显微硬度比沉积态的高33.3%。     

激光沉积Ti60A高温钛合金显微组织及固态相变

采用激光熔化逐层沉积隔行扫描方式成形了近α高温钛合金Ti60A厚壁板材,获得了具有定向生长特征的柱状晶组织,晶粒直径大小不均匀,晶内为细长α片层。在α+β两相区上部进行固溶时效及双重退火热处理,研究了激光沉积Ti60A合金的固态相变行为。结果表明,合金经固溶处理得到了规则的杆块状初生α相和针状六方马氏体α’;经过时效处理后,α’分解成连续且极细小的α/β片层组织。合金经过双重退火热处理后,获得了具有"蟹爪"状初生α相和细长片层状β转变组织的"特殊双态组织"。     

预载荷下钛合金薄板的激光弯曲

针对钛合金薄板在室温下弯曲时,因回弹量大而难以成形,提出在预载荷下钛合金薄板激光弯曲的新方法。该方法是先用专用的工装夹具使薄板发生预变形,然后用一定强度的激光束按照设计路径在薄板表面上扫描,通过激光的热效应降低扫描区域材料的屈服强度并增强其塑性变形能力,实现工件的精确成形。以钛合金Ti-5Al-2.5Sn薄板为研究对象,进行了预载荷下激光弯曲的可行性试验。结果表明,当预载荷越大或扫描速度越小时,弯曲角度越大。阐述了预载荷下激光弯曲的机理及主要的影响因素。     

钛合金表面反应电火花沉积TiN/Ti复合涂层

利用自制的电火花沉积充气密闭式保护装置和DZ-1400型电火花沉积/堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TC4钛合金表面上反应电火花沉积制备了TiN/Ti复合涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子仪(XPS)分析了涂层的组织、物相和元素组成,利用显微硬度计测定了涂层的显微硬度,利用自制磨损试验装置对比涂层与淬火W18Cr4V高速钢的磨损性能.结果表明,涂层与基体形成良好的冶金结合,涂层主要由钛和反应合成的TiN组成,涂层的平均显微硬度可达1 388 HV0.1,是基体硬度的6倍以上,涂层具有较好的耐磨性.

Abstract：

TiN/Ti composite coating was deposited on TC4 titanium alloy substrate with the self-made special gas-filled-closed electric-spark deposition device and electric-spark deposition machine modeled DZ-1400, the industry pure titanium (TA2) was used as electrode and the industry pure nitrogen gas as shielding and reacting atmosphere. The microstructures, interfacial behavior, phase and element in the coatings were investigated by scanning electronic microscope, X-ray diffraction and X-ray photo spectrum. The microhardness of coatings was tested and its wear-resistance property was tested by the self-made abrasion machine and compared with Wi8Cr4V rapid steel treated by quenching. The results show that an excellent bonding between the coating and substrate is ensured by the strong metallurgical interface. The coatings are mainly composed of Ti and synthesized TiN. The highest microhardness of coating reaches to 1 388 HV0. 1, which is six times higher than that of the substrates. Wear resistance of the coatings is excellent.     

激光冲击超高应变率对钛板形变微结构的影响

用输出波长为1.054μm、脉冲宽度为20 ns、光斑直径为7 mm的调Q钕玻璃激光,对TA2工业纯钛板料进行了激光冲击,用热场发射扫描电镜观察分析了激光冲击后钛板的微结构及其形貌。结果表明:激光冲击作用于钛板表面的等离子爆轰波能有效地对TA2工业纯钛板料实施形变,激光冲击后板材内部的微观形貌与冲击产生的应变类型有关。在压缩变形部位,微观组织以应变诱发马氏体为主。在拉伸变形部位,以形变孪晶带为主;激光冲击的超高能量和超高应变率可使hcp多晶金属晶体爆发大量薄片孪晶,从而调整晶粒内部的晶体取向,诱发滑移系开动,使形变得以进行。     

钛合金板与不锈钢丝网异质接头焊接

采用不同的滚焊和真空扩散焊工艺研究了TC4钛合金板与00Cr18Ni13不锈钢丝网的异质接头的焊接问题.焊缝显微分析显示,无论是滚焊或真空扩散焊,无论焊接参数大小,都无法避免异质接头直接扩散焊时产生内应力和脆性的金属间化合物相,并形成裂纹.滚焊和较小的焊接参数只能减少焊接缺陷的产生,较大的焊接参数的扩散焊直接导致未熔合和开裂.采用中间过渡层并产生微观机械咬合的焊接接头性能较好.