Ti3Al基合金疲劳变形显微组织的透射电镜研究

本文利用透射电子显微术研究了Ｔｉ３Ａｌ基合金轴向疲劳试样的变形组织，重点分析了初生ａ２晶粒的变形协调机制。研究表明，初生ａ２晶粒内的＜１１２０＞ａ型位错塞积可形成亚晶界，亚晶的形成和发展是产生和协调晶粒和晶界变形的重要机制；晶内ａ型位错反应可形成六角位错网络；在β转变组织中，形变孪晶也是协调应变的一种形式。     

"航天运载火箭发动机用Ti3Al基合金研究"项目成果简介

“航天运载火箭发动机用Ti_3Al基合金研究”项目是为了适应我国国防建设配套关键新材料之需求,研制开发航天运载火箭发动机用Ti_3Al基合金(包括以Ti_2AlNb为基的O+B2合金)。结过5年的努力,已全面完成了项目的研究目标和内容。在合金性能及其工艺研究方面取得了重大进展,在部件制作应用研究方面也取得了突出成绩。归纳为以下几个方面。     

Ti3Al基和NiAl基合金的裂纹扩展行为

本文研究了Ｔｉ３Ａ１基和Ｎｉ３Ａ１基合金室温下力学性能与裂纹扩展行为。研究结果表明：Ｔｉ１式合金主裂纹穿过母相，切过或绕过条状与块状α２相，带有块状α２组织的Ｔｉ３Ａ１基合金次生裂纹大都超始及中止于α２相界；Ｎｉ３Ａ１基合金基体可以产生交滑移，滑移线中止于第二相ＮｉＡ１边界，最后于Ｎｉ３Ａ１／ＮｉＡ１相界处开裂；Ｎｉ３Ａ１基合金增韧以裂纹转向与裂纹屏蔽为主，不同形态第二相对裂纹扩展阻力不同，其中长     

Ni3Al基合金中碳化物的析出

ＴｉＣ，Ｃｒ２３Ｃ６是Ｔｉ强化的Ｎｉ３Ａｌ基合金析出的主要碳化物。Ｃｒ２３Ｃ６的析出倾向于与γ＇存在共格关系。９５０℃长时保温，发生ＴｉＣ－Ｍ２３Ｃ６＋γ＇转化。     

Ti3Al基合金的进展

本文综述了Ti_3Al金属间化合物基合金发展概况,重点介绍了北京航空材料研究所的新成果。     

快速加热感应热处理对TiAl基合金组织与性能的影响

采用GP-30（A）感应加热设备,研究了快速加热、慢速冷却循环热处理对TiAl基合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,利用该工艺可获得晶团尺寸约为50μm,层片间距约为0.12μm的细小全层片组织,可以较大幅度地提高压缩力学性能,最佳综合性能可达屈服应力745.1MPa,最大流变应力1672.12MPa和压缩率19.4%,经感应热处理和时效后的室温压缩断裂仍为较典型的解理断裂。     

快速加热循环热处理对TiAl基合金显微组织的影响

利用Gleeble-1500热模拟机研究了快速加热循环热处理工艺对TiAl基合金显微组织的影响。结果表明：利用该工艺可以使铸态TiAl基合金的基团尺寸从约800μm细化至500μm以下，使加工态TiAl基合金的晶团尺寸从约50μm细化至20μm以下，分析了晶界与相界发生的重结晶形核与长大，提出了在快速加热条件下TiAl基合金细小α2/γ全层片组织的形成与长大机制。     

快速凝固Al—Ti合金的再结晶

本文研究了快速凝固Ａｌ－Ｔｉ合金的再结晶行为,探讨了增强相Ａｌ３Ｔｉ颗粒对合金再结晶进程的影响。增强体Ａｌ３Ｔｉ的存在促进再结晶晶粒形核,增大再结晶驱动力,从而降低再结晶激活能,加速Ａｌ－Ｔｉ合金再结晶的进程。     

TiAl基合金的组织演变

针对TiAl基合金是显微组织控制,综述了TiAl基合金中几种常见的组织演变,着重论述了变形TiAl基合金在热处理过程中的晶粒长大及动力学分析,TiAl基合金在冷却时层状组织的形成和全层状TiAl基合金在高温时的非连续粗化这3种组织演变的研究现状和面临的问题。     

双级雾化水冷Al-Si-Fe合金微观组织及性能

采用双级雾化和雾滴直接水冷的快速凝固技术制备了（2024Al)-20Si-5Fe合金,利用X射线衍射（XRD）,透射电镜（TEM）等分析式手段研究了合金的微观组织特征,利用拉伸和磨损实验测定了合金的性能,结果表明：合金具有纳米级的初晶和共晶第二相及沉淀析出相,常温强度为560MPa,437K时的强度为400MPaim,滑动摩擦数比铸造合金低10％,摩擦1500min后的磨损失重为铸合金的38％。     

Ti_3Sn和Ti_3Sn-Nb的电子结构与力学行为

用离散变分 X_α原子簇方法计算了 Ti_3Sn 及加入 Nb 后的电子结构。键级(Bo)和态密度(DOS)的分析结果表明:Ti_3Sn 中 Ti-Sn 间相互作用主要是 Sn 的5p 轨道与 Ti 的3d,4s,4p 轨道的作用。由于在 Ti—Sn 相互作用中 p-p 作用较强,导致 Ti_3Sn 的脆性较强。对基面和柱面的键级分析结果表明:基面滑移时须破坏较多的近邻 Ti-Sn 键,滑移时需较大的剪切应力,柱面滑移改变的 Ti-Sn 键较少,容易滑移,因而Ti_3Sn 多晶形变时主要是柱面滑移。加入 Nb 后,p—p 成分显著减少,对 Ti_3Sn 起到韧化作用;同时键级增加,因而亦有强化作用。计算结果表明,Nb 在 Ti_3Sn 中随机地占据 Ti 或 Sn 的位置。     

稀土Nd在Ti合金中的存在形态及其对Ti_3X相析出的影响

用透射电镜,X 射线衍射技术研究了 Ti-Al-Nd 合金中稀土 Nd 的存在形态及其对 Ti_3X 析出的影响。结果表明,Nd 主要以脱氧产物 Nd_2O_3的颗粒弥散分布于基体中,颗粒尺寸约为100-200nm,Nd_2O_3为 bcc 结构。稀土 Nd 对合金的强化作用主要是 Nd_2O_3颗粒与位错作用引起的强化及 Nd_2O_3周围形成的位错亚结构的强化。Nd 对 Ti_3X 相析出有较好的抑制作用,其机理是稀土 Nd 的脱氧反应促使基体中氧的贫化,从而降低了合金的平均电子浓度所致。     

渗氢对Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo锻态合金显微组织的影响

对锻态Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo合金进行了渗氢处理,研究了渗氢引起的合金显微组织的变化.实验结果表明,渗氢前的合金由α2相,O相和B2相组成,渗氢有效地促进α2相和B2相向O相的转变,且使O相组织中有γ氢化物析出.渗氢引起合金组织发生变化的本质原因是氢导致α2相和B2相的晶格畸变,以及α2相和B2相之间的元素再分配.     

Ti_3X相析出的电子浓度规律

在过去工作的基础上,进一步研究了 Ti-Al-Ge,Ti-Al-In,Ti-Al-Hf 及了 Ti-Al-Ta 四个三元系中 Ti_3X 相析出的电子浓度规律。实验结果表明,在含 Ge,In,Hf 及 Ta 的 Ti-Al 固溶体中,Ti_3X 相的形成仍遵循电子浓度规律,其特征电子浓度(?)=ΣNf_i=2.12。参与合金化的价电子是由合金元素的电子结构决定的,对于非过渡元素 In,Ge 的价电子数为 s+p 电子,即 N_(In)=3(s~2p~1),N_(Ge)e=4(s~2p~2),而过渡族元素 Hf 及 Ta 的价电子数是2,即 N_(Hf)=N_(Ta)=2。     

Ti_3Al－Nb合金显微组织的研究

用透射电镜和ｘ射线能谱分析研究了Ｔｉ_３Ａｌ－Ｎｂ合金（Ｔｉ－２４Ａｌ－１４Ｎｂ－３Ｖ－０．５Ｍｏ）不同热处理状态下的组织结构。结果表明,Ｔｉ_３Ａｌ－Ｎｂ合金经α_２＋β两相区固溶１ｈ水冷处理以及经８５０℃时效２４ｈ空冷处理时,其显微组织由α２相、β２相和″０″相组成;低温区固溶处理,降低冷却速度以及固溶化时效处理均会有针状α２相析出,随着固溶温度的降低,α２相和″０″相的数量逐渐增多。     

Al-Si-Ti-Ce 合金的快速凝固过程及微观组织

本文探讨了含 Si 量为13wt-%的 Al-Si-Ti-Ce 合金条带的快速凝固过程及其微观组织特征。结果发现,对由旋铸法制备的厚约50μm 的 Al-Si-Ti 合金条带而言,第三组元 Ti 的引入使合金条带的初始过冷度大为减小,而在 Al-Si-Ti 合金中引入第四组元 Ce 后,又可使合金条带的初始过冷度得以提高。但 Ce 对二元 Al-Si 合金则不具备提高初始过冷度的能力。在 Al-Si-Ti-Ce 快凝合金中,以电子衍射法发现了一种 Al-Ti-Ce 三元相,该相属立方结构,点阵常数为1.428nm,化学组成可近似表达为Al_(19)Ti_4Ce_2或 Al_3(Ti,Ce)。     

时效处理对快速凝固 Al-8.23Fe-3.62Ce 合金结构与性能的影响

用硬度、室温拉伸和电镜观察等方法研究了时效处理对快速凝固 Al-8.23Fe-3.62Ce 合金结构及性能的影响。研究发现,在573K 时效6h,合金中无明显的沉淀析出和相长大.时效30h,其抗张强度不降低。在高于673K 的温度下长期时效,沉淀相很快脱溶并聚集长大,导致合金室温强度降低。     

快速凝固Al—Cr合金的组织和性能

在真空单辊急冷装置上制取含Ｃｒ２－１０ｗｔ－％的五种Ａｌ－Ｃｒ合金薄带，利用ＸＲＤ，ＴＥＭ，电子探针及能谱分析研究了它们的相组成及显微组织，还测定了显微硬度和抗拉强度，实验表明Ａｌ－８．０Ｃｒ具有较高的显微硬度和最高的强度极限。     

时效处理对快速凝固Al-Li—Cu 及 Al-Li-Cu-Zr合金结构与性能的影响

通过拉伸和电镜观察等方法研究了时效处理对快速凝固的 Al-2.4Li-2.4Cu,Al-2.4Li-2.4Cu-0.3Zr 和 Al-2.4Li-2.4Cu-0.7Zr 三种合金结构与性能的影响。实验结果表明,加入 Zr元素和进行预变形可明显地提高 Al-Li-Cu 合金的时效速度并提高合金的强度。但 Zr 含量超过0.3wt-%以后并不产生明显的强化效果。预变形产生的位错对 T1 强化相的均匀析出十分有利。