涂层对Ti60合金高温氧化性能及力学性能的影响

研究了四种涂层对Ｔｉ６０合金高温氧化性能及热暴露后力学性能的影响。在７００－８００℃下,溅射纯Ａｌ,Ｔｉ－３６Ａｌ,Ｎｉ－１６Ｃｒ０２．５Ａｌ（均为质量分数,％）和反应溅射Ａｌ２Ｏ３涂层大大降低了Ｔｉ６０合金的氧化速率。综合考虑涂层的抗氧化性能及涂层基材的相容性,７００℃时,Ａｌ２Ｏ３涂层的效果较好;而８００℃时,ＴｉＡｌ支的效果较好,四种涂层不同程度地提高了Ｔｉ６０合金热暴露后（６００℃,１００     

Ti600合金的高温氧化行为研究

研究了Ti600合金在600~750℃下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法及氧化速度常数、氧化活度等理论计算了合金氧化的热力学和动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究保护膜的表面相结构和表面形貌以及截面元素分布。结果表明:Ti600合金在700℃以下均有较好的抗氧化性能,其连续氧化动力学曲线基本符合抛物线规律;在750℃,氧化较严重,其连续氧化动力学曲线近似符合抛物线-直线规律。氧化层由金红石型的TiO2氧化物和少量的Al2O3组成。Al2O3能阻止氧的渗入,降低氧化速度。     

TA32钛合金高温连续氧化行为研究

本文采用增重法研究了表面有/无喷涂高温润滑剂的TA32钛合金在热成形温度750℃~850℃范围内氧化10min-240h的氧化行为,通过SEM和EDS等微观分析方法对氧化层的表面形貌和成分、截面厚度和成分进行分析,并对氧化机理进行探讨。结果表明,750℃-850℃内的氧化行为均符合直线-抛物线规律,800℃～850℃内氧化速率迅速增加,氧化程度剧烈,温度是TA32钛合金氧化行为的重要影响因素之一。750℃时,氧化膜基本没有脱落,800℃时氧化膜部分脱落,温度升高到850℃时,氧化皮大块脱落。750℃-850℃内,随着保温时间的增加,氧化膜逐渐增厚,氧化物由颗粒状变为短棒状和针状,氧化皮逐渐由致密变得疏松多孔,抗氧化能力逐渐下降。TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在800℃下氧化240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在850℃下氧化240h时,表层氧化膜完全脱落。表面无喷涂试样和表面喷涂氮化硼的试样氧化规律一样,均符合直线-抛物线规律,但表面无喷涂试样的单位面积增重、氧化速率高于表面喷涂氮化硼的试样,氧化膜厚度也更厚,说明氮化硼有很好的抗氧化性能。表面喷涂氮化硼的TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/Ti₃Al/基体。     

阻燃钛合金的高温氧化行为

研究了阻燃钛合金Ａｌｌｏｙ在６００℃－９００℃范围内的氧化行为。氧化增重试验及ＸＲＤ、ＳＥＭ，ＸＰＳ和ＥＰＭＡ的分析结果表明，在７００℃以上，氧化速度随温度升高而快速增长，９００℃的氧化速度近似于线性规律，氧化增重比常规高温钛合金的钛铝金属间化合物大得多。其原因主要是：（１）由于Ｃｒ含量较低，以及Ｃｒ同Ｏ的亲合力小于Ｔｉ同Ｏ的亲合力，在６００℃以上表面不能形成保护性Ｃｒ２Ｏ３模；（２）在７００℃以     

Ti600高温钛合金600 ℃下表面稳定性研究

对Ti600合金600℃下氧化特性和氧化对力学性能的影响进行了研究。结果表明,Ti600合金氧化皮生长接近氧扩散控制的氧化皮生长规律。经过600℃长时间氧化,表面主要形成TiO2和Al2O3氧化物,固溶于α-Ti的氧元素主要存在于八面体间隙中,使得α-Ti晶格a、b轴几乎不变,c轴畸变明显。通过力学性能对比分析,证明表面氧化是Ti600合金热暴露后塑性降低的最主要原因,要使合金在600℃稳定使用,采取表面保护措施是必要的。     

Ti14钛合金半固态氧化和变形行为研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了Ti14阻燃钛合金在990℃以上半固态条件下的氧化和变形行为，利用金相显微镜观察变形前后及氧化的微观组织形貌，采用X射线衍射(XRD)仪分析氧化层的组成，利用线扫描分析氧化层中元素分布。结果表明，半固态氧化温度升高，氧化增重急剧增加，表面氧化层中只存在Ti的氧化物，不存在Cu的氧化物，表面形成5层氧化层结构，熔融的晶界是氧向基体内扩散的优先通道；Ti14合金半固态变形中，晶界、晶内的Ti2Cu相熔融长大，形成宽化的晶界和网格状结构。     

Ti40阻燃钛合金的高温氧化行为

研究了高稳定β型阻燃钛合金Ti40合金在900℃-1050℃温区内氧化时的氧化行为。结果表明：随着温度的升高及时间的延长,试样表面氧化皮由较为平整变化为表面氧化皮严重脱落且基体表面呈现为淡绿色。对该物质进行能谱分析后显示淡绿色物质为TiO2和Cr2O3的混合物。900℃～1000℃的氧化动力学曲线显示,随温度升高氧化增重急剧增加,在温度1000℃～1050℃范围内,试样氧化增重虽仍随时间的增加而增加,但总量有所下降。     

铸造Ti60氧化形貌的研究

为了研究铸造Ti60的高温氧化形貌,采用熔铸法制备了Ti60合金铸锭,并利用金相显微镜、电子天平、SEM研究了铸态Ti60的金相组织,在不同加热温度保温5 h的氧化增重和表面形貌.结果表明,铸态Ti60的金相组织为针状(α+β)+少量富钕颗粒;在700℃-1 100℃,随着加热温度的升高,铸造Ti60氧化加重,形成氧化钛膜;700℃-900℃,试样增重只有0.110%-0.609%;1 100℃氧化增重严重,达到9.137%;钛的氧化增重为吸氧.铸态Ti60试样表面形貌,700℃氧化钛膜很薄较致密;900℃试样表面有较多的白色颗粒和少量腐蚀坑,表面不致密;1 000℃形成片状和块状TiO2;1 100℃氧化层为厚大块状的TiO2.氧化过程为高温时,氧化膜粗大变得疏松多孔,氧通过氧化膜扩散进基体.     

钛及钛合金高温氧化行为研究

对工业纯钛TA2、TC4及Ti60合金分别在600、700、800℃进行氧化,得到氧化增重曲线.利用SEM、XRD等手段对氧化表面形貌、氧化产物构成及分布进行研究并分析了3种钛材在不同温度下的氧化机制.结果 表明:随着温度升高,TA2、TC4以及Ti60三种钛材的抗氧化能力均有所下降,且抗氧化能力由强到弱依次为Ti60...     

高温钛合金溅射NiCrAlY涂层氧化行为的研究

研究了Ｔｉ－１１００高温钛合金表面溅射ＮｉＣｒＡｌＹ涂层对钛合金在６００℃－８００℃空气中氧化性能的影响。结果表明：由于在涂层表面形成均匀连续的Ａｌ２Ｏ３保护膜而显著改善了高温钛合金的抗氧化性,涂层本身的微晶组织使其具有良好的抗剥落能力。但在８００℃时,基体中少量Ｔｉ扩散到涂层表面形成ＴｉＯ,同时涂层中的Ｎｉ强烈向基体扩散,在基体和涂层中分别形成扩散带和空洞。     

两种Ti—V—Cr系阻燃钛合金在450℃～650℃下的高温氧化行为

研究了稳定β型钛合金ZT1(Ti-25V-15Cr)和ZT2（Ti-35V-15Cr）在450℃～650℃温区内氧化时的氧化行为，研究结果表明，在低于500℃氧化时，合金氧化的主导因素是合金中钛元素的氧化；高于500℃氧化时，合金中的钒元素以钒氧化物的形式存在是合金氧化的控制因素。     

Ti2AlN/TiAl复合材料的高温氧化行为

采用压力浸渗法制备Ti2AlN/TiAl复合材料(Ti2AlN体积分数25%),研究该复合材料的高温氧化行为。结果表明:600～800℃,材料氧化过程分为初期快速氧化和后期缓慢氧化两阶段;900～1100℃,氧化过程分为初期快速氧化、中期缓慢氧化和后期匀速氧化3阶段;但是1100℃时,材料氧化的第2阶段(缓慢氧化阶段)很短暂。800,1000,1100℃氧化24h后,复合材料增重分别为0.83,2.58和27mg/cm2。同时研究了Ti2AlN/TiAl复合材料在不同温度区间、不同氧化阶段的氧化产物、氧化层厚度和氧化层结构变化规律,分析讨论影响复合材料氧化性能的主要因素。     

高温钛合金Ti60线性摩擦焊接头形貌特征及接头性能分析

对高温钛合金Ti60进行了线性摩擦焊接工艺研究,并对接头进行了退火处理,对比分析了退火前后接头形貌的微观组织变化,结合焊接参数的影响,分析了接头力学性能以及焊接能量输入对接头性能的影响.研究结果表明,接头强度可以达到与母材等强,但是塑性指标较低;焊接参数振幅时能量输入影响最大.焊后热处理能促使焊缝晶粒细化并均匀分布,但对热影响区和母材的组织影响不大.     

Ti600高温钛合金的力学性能

研究Ti600高温钛合金经过不同退火制度处理后的显微组织和力学性能。结果表明:Ti600合金具有良好的热稳定性,片层组织可以获得强度与塑性的良好匹配,蠕变性能优异。随着退火温度的升高,合金的强度升高,合金经过双重退火后的强度高于一次退火的强度。     

Ti14钛合金半固态下的变形行为研究

研究了Ti14钛合金半固态条件下的变形行为。半固态变形后．由于液相的出现，加快了原子扩散的能力．其变形激活能明显高于钛合金固态变形时的激活能。结果表明，变形后，晶界、晶内液相长大，形成了宽化的晶界和网格状结构。     

热暴露对Ti60合金性能及断裂行为的影响

采用光学显微镜和扫描电镜观察分析了Ti60合金热暴露前后拉伸试样的显微组织、断裂方式及其断口形貌.结果表明:Ti60合金塑性对试样表面富氧层较为敏感,带有富氧层的试样塑性较低;热暴露前后试样断裂方式发生变化,未经热暴露的试样,断裂起源于试样中心部位,断面凹凸不平,为典型的韧窝型断裂;毛坯热暴露断口上呈现出大量的解理小平面,也可以观察到韧窝形貌,为混合型断口;试样热暴露后,裂纹起源于试样表面,在微观断口上除了断裂小平面外,还有大量的撕裂棱,表现为断裂沿着α片层界面扩展的特征;在高温长时间暴露过程中,氧除了污染试样表面,还会溶解在基体中形成脆性富氧层,这是影响Ti60合金热稳定性能的重要原因.     

激光熔化沉积高温钛合金Ti60快速凝固组织

运用激光熔化沉积快速成形技术制备了600℃高温钛合金Ti60棒状及板状试样,分析了其凝固组织及稀土复合物的析出行为。结果表明,激光连续熔化沉积Ti60棒状试样由以棒材轴心呈微八字形对称分布的定向生长柱状晶构成,柱状晶内部为近乎无侧向分枝的胞状晶组织,且在胞壁上存在细小均匀分布的稀土复合物;而激光逐层熔化沉积多道搭接板状试样具有更为细小的完全无侧向分枝之字形交替生长超细胞晶快速定向凝固组织,其超细胞晶间距仅为5～9μm,且晶内稀土复合物较棒材更加细小密集。     

一种新型耐650℃高温钛合金的氧化行为

研究了新型耐650℃高温钛合金Ti650在600～700℃下的氧化行为。通过氧化增重试验研究了氧化动力学规律,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了氧化膜的相结构和表面形貌,同时测试了氧化层对力学性能的影响。结果表明,Ti650合金氧化过程分为氧化初始阶段(<50 h)和氧化稳定阶段(50～100 h)。氧化初期质量增益迅速上升,当氧化时间超过50 h后,氧化速度减慢并趋于平稳,氧化进入稳定阶段。Ti650合金的氧化反应指数n值大于2,表明Ti650合金在700℃以下具有良好的抗氧化性能。Ti650合金的氧化反应产物主要为TiO_2,呈颗粒状。随着氧化温度的升高和氧化时间的延长,TiO_2颗粒尺寸增大。     

高温钛合金Ti55/Ti60真空电子束焊接

对 Ti55 与 Ti60 合金薄板进行了电子束焊接,研究了电子束焊接工艺参数对接头组织及力学性能的影响.结果表明,焊缝区形成大量针片状的α' 马氏体,焊缝中心为粗大的柱状晶.焊接工艺参数对焊缝组织和接头抗拉强度有一定影响,接头室温抗拉强度高于母材,600℃时接头抗拉强度与 Ti60 母材相当,抗弯强度达到母材的 80% 左右,冲击韧度能够达到母材的 90% 以上,断裂发生在热影响区处,为韧性断裂.

Abstract：

Ti55 and Ti60 titanium alloy sheets were welded by electron beam, and the influences of parameters on microstmcture and mechanical properties of welding joints were studied. The results show that weld zone is characterized by acicular α' martensite plate,and weld center is formed by coarse columnar crystals. Welding parameters can affect microstructure and tensile strength to a certain extent. At room temperature, the tensile strength of joint is higher than that of base metal. At a higher temperature of 600 ℃, tensile strength of joint is about equal to that of Ti60, and bending strength can be up to 80% of that of base metal, even impact toughness also can be larger than 90% of base metal. Failure occurs in heat-affected zone, and the fracture mode shows toughness characteristic.     

Ti14合金半固态下的氧化行为研究

半固态氧化温度升高，氧化增重急剧增加。Ti14合金经半固态氧化后，氧化皮仅为TiO2，不存在任何形式的Cu的氧化物，这是Cu的氧化物挥发的结果。1050℃后，因为CuO的挥发，导致增重有降低的现象。Ti14合金半固态氧化后，氧化层分为3个层次，最外层为疏松的TiO2(在1100℃以上时已经基本脱落)；次外层为比较致密的TiO2和Al2O3，该层以Al2O3为主；再次层由较疏松的TiO2及Cu的氧化物组成，该层中以TiO2为主。Ti14合金半固态氧化后，因为低熔点相Ti2Cu的存在，熔化晶界成为氧向基体扩散的优先通道。半固态下钛合金不具有任何抵抗氧化的能力。