箔冶金法制备Ti-Al-W-Si合金板材

用热压逐层叠置的TiWSi合金箔与Al箔的方法制备了Ti-46Al-4W-Si的合金板材。热压工艺为645℃/15h+900℃/30h+1370℃/2h。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对板材的组织和成分进行了分析。板材呈近全片层组织。由于Kirkenall效应以及压力不足等原因,基体中有孔洞产生。基体中有Ti5Si3以及B2相析出,这与原始钛合金箔材的组织有关。     

冷轧热处理钛-铝箔制备微叠层Ti-Al系金属间化合物板材

通过钛箔、铝箔叠加烧结制备出微叠层Ti-Al系金属间化合物合金板材。对不同烧结条件下获得的板材组织和相组成进行分析。结果表明,当烧结温度到达到Al的熔点以上时,高温自蔓延反应（SHS）在Ti箔和Al箔之间发生,生成α-Ti、Ti3Al、TiAl、TiAl2和TiAl3等相;随着烧结时间的延长,α-Ti、TiAl2和TiAl3逐渐消失,最终获得包含Ti3Al和TiAl的叠层结构板材。由于铝的熔化,柯肯达尔效应和反应前、后摩尔体积的变化在烧结过程中产生大量的孔洞,随后的热压处理将孔洞消除并获得致密的合金板材。     

TiAl合金表面热障涂层的高温抗氧化性能研究

利用大气等离子喷涂技术(APS)在TiAl合金基体表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层。采用SEM、EDS和XRD技术分析纳米热障涂层在氧化前后的微观组织及相组成,并对其在950℃下的抗氧化性能进行测试。结果表明,TiAl合金表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层后高温抗氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,950℃高温氧化时,氧化速率常数为3.7×10^-3 mg²·cm⁴/s。在高温氧化过程中,TiAl₃粘结层与TiAl合金基体之间发生元素扩散,TiAl合金基体与粘结层之间界面消失。在陶瓷层与粘结层之间形成均匀连续的热生长氧化物层(TGO),在TiAl₃粘结层完全降解为TiAl₂相和三元Ti-Al-O化合物后,TGO对陶瓷层和粘结层仍...     

Cf增强Ti/Al基层状复合材料的组织与性能研究

利用箔-纤维-箔（FFF）法结合真空热压（VHP）技术制备新型的Cf增强Ti/Al基层状复合材料。借助扫描电镜（SEM）,能谱分析（EDS）,X射线物衍射物相分析测试（XRD）,弯曲实验,压缩实验等对不同热压工艺参数下材料的组织及性能进行研究。结果表明,最佳热压工艺为700℃-30MPa-1h,材料弯曲强度可达469MPa,抗压强度可达324MPa。新型Cf增强Ti/Al基层状复合材料结构为韧-脆相交替的叠层,该结构可有效阻碍裂纹扩展并延长其扩展路径,吸收大量的断裂能,以此提高材料的性能。在Ti/Al界面处生成Al3Ti和Ti5Si3强化相;在Al/Cf界面处形成了Al4C3和SiC相。Si元素促进Ti、Al结合及强化相Ti5Si3的析出,并提高Al、C润湿性。     

Al/Ti扩散层形成的扩散溶解机制

分别在铝组元熔点之下和之上对Al/Ti镶嵌式扩散偶进行退火热处理,形成固-固和固-液扩散偶.利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针显微分析仪观察和分析Al/Ti固-固和固-液扩散层的形态和结构,并对其形成微观机理进行了研究.结果表明,Al/Ti固-固扩散层由一层TiAl₃构成;固-液扩散层由TiAl₃单相层与TiAl₃和Al(Ti)固溶体双相层两层构成,双相层TiAl₃和Al(Ti)固溶体的形态自铝向钛呈现规律性变化.Al/Ti固-固TiAl₃扩散层和固-液TiAl₃单相层的形成都是铝扩散溶解到钛中形成以钛为溶剂的Al-Ti固溶体结晶形成的;而Al/Ti固-液TiAl₃和Al(Ti)固溶体双相层是钛先溶解再扩散到液态铝中形成的Al-Ti液溶体结晶形成的.铝液中Ti原子浓度自铝向钛逐渐升高,导致了双相层TiAl₃和Al(Ti)固溶体形态的规律性变化.     

箔冶金法制备γ-TiAl基波纹板(英文)

用热压逐层叠置的Ti/Al箔的方法制备具有全片层结构的γ-TiAl波纹板。热处理工艺为640°C,15h+850°C,35h+1350°C,2h。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析热处理过程中产生的金属间化合物相。在Al箔完全消耗之前,Ti/Al界面仅有TiAl3相生成。在850°C热压35h后,基体由α-Ti,α2-Ti3Al,γ-TiAl和TiAl2相组成。冷却得到全片层结构,大部分片层与板面的夹角小于30°。采用较薄的原料箔可以获得相对细小的微观组织。     

SiC_f/Ti-43Al-9V复合材料的基体微观组织

采用箔-纤维-箔法和1150℃/150 MPa/30 min的真空热压工艺成功制备了SiCf/Ti-43Al-9V复合材料,并使用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪对该复合材料微观组织的形成进行了研究。结果表明,制备过程中SiC纤维与TiAl基体合金发生反应,并形成一定厚度的反应层;基体组织为等轴晶,粒径约为8μm,与原始合金组织相比明显细化;从反应层到远处的TiAl基体合金,基体合金的组织由全γ相转变为α2/γ片层组织、γ晶粒和晶间B2相的混合组织。其中全γ相区域的厚度为2～4μm,并围绕纤维分布。根据Ti-Al-V相图、C原子和V原子的扩散,分析了这两个基体区域的形成机理,并结合热压成形过程中的塑性变形和变形储存能,解释了基体合金晶粒大小的变化。     

磁性Fe3O4/Ag复合纳米粒子制备与抗菌性能

采用箔-纤维-箔法和1150℃/150 MPa/30 min的真空热压工艺成功制备了SiCf/Ti-43Al-9V复合材料,并使用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪对该复合材料微观组织的形成进行了研究.结果表明,制备过程中SiC纤维与TiAl基体合金发生反应,并形成一定厚度的反应层;基体组织为等轴晶,粒径约为8 μm,与原始合金组织相比明显细化;从反应层到远处的TiAl基体合金,基体合金的组织由全γ相转变为α2/γ片层组织、γ晶粒和晶间B2相的混合组织.其中全γ相区域的厚度为2～4 μm,并围绕纤维分布.根据Ti-Al-V相图、C原子和V原子的扩散,分析了这两个基体区域的形成机理,并结合热压成形过程中的塑性变形和变形储存能,解释了基体合金晶粒大小的变化.     

加Ti箔中间层的钼-钼扩散焊接

在1 000℃、10 MPa、60 min的工艺条件下,添加5μm的Ti箔作为中间层材料,进行钼-钼基体之间的真空扩散焊接。利用扫描电镜(SEM)观察接头界面形貌,并利用其自带的X射线能谱仪对界面元素扩散情况和中间层区域的元素成分进行测试和分析。结果表明,添加Ti箔作中间层实现钼-钼真空扩散焊接时,Ti原子和Mo原子能够实现良好的扩散,界面区域均为Mo-Ti固溶体,界面焊合率100%。     

Ti6Al4V合金表面热浸镀Ti-Al镀层相组成

采用热浸镀方法在Ti6Al4V合金表面制备Ti-Al镀层,并在1100 ℃高温下进行热扩散处理。结果表明,TC4合金热浸镀铝后在1100 ℃保温,形成了表面氧化层、过渡层及基体,表面氧化层和过渡层厚度随扩散时间延长而增加,表面氧化层主要由Al₂O₃和TiO₂构成,过渡层主要相为TiAl₃、Ti₂Al₅和Ti₁₉Al₆金属间化合物。     

Effects of Annealing on the Fabrication of Al-TiAl3 Nanocomposites Before and After Accumulative Roll Bonding and Evaluation of Strengthening Mechanisms

The strengthening mechanisms of Al-TiAl₃ nanocomposite, fabricated using cold roll bonding, annealing, and accumulative roll bonding (ARB) on Al sheets sandwiching with pure Ti powder were investigated in the present study. With annealing at 590 ℃ for 2 h, TiAl₃ intermetallic compound was formed. After subsequent ARB process up to 5 cycles, final composite consists of ultrafine Al grains of less than 500 nm with TiAl₃ particles larger than 200 nm. The strength and hardness of the final composite are 2.5 and 3.5 times the initial values, with an ultimate tensile strength of 400 MPa, which is dominated by grain-boundary strengthening due to the ultrafine Al grains, and Orowan strengthening due to the small TiAl₃ particles. For comparison, an alternative fabrication route of cold roll bonding-ARB-annealing was also studied. This study showed that annealing before ARB is a critical factor in producing an ultrafine grain structure containing TiAl₃ particles.     

Solid-State Diffusion Bonding of Nb_(SS)/Nb_5Si_3 Composite Using Ni/Al and Ti/Al Nanolayers

Diffusion bonding of refractory Nb–Si-based alloy was performed with Ni/Al and Ti/Al nanolayers under the condition of 1473 K/30 MPa/60 min. The Nb_(SS)/Nb_5Si_3 in situ composite with the nominal composition of Nb–22 Ti–16 Si–3 Cr–3 Al–2 Hf was used as the parent material. The joint microstructures were examined by using a scanning electron microscope equipped with an X-ray energy dispersive spectrometer. Shear test was conducted for the bonded joints at room temperature.Within the joint bonded with Ni/Al multilayer, element diffusion occurred between the base metal and the nanolayer, with the reaction products of AlNb_2 + Ni_3 Al, NiAl and AlNi_2 Ti phases. The average shear strength was 182 MPa. While using Ti/Al multilayer, the interface mainly consisted of TiAl,(Ti,Nb)Al and(Ti,Nb)_2 Al phases, and the corresponding joints exhibited an increased strength of 228 MPa. In this case, the fracture mainly took place in the TiAl phase and presented a typical brittle characteristic.     

Effects of Joining Conditions on Microstructure and Mechanical Properties of C_f/Al Composites and TiAl Alloy Combustion Synthesis Joints

Cf/Al composites and TiAl alloy were joined by combustion synthesis in different joining conditions.Effects of additive Cu,joining temperature and holding time on joint microstructure and shear strength were characterized by employing DTA,SEM,EDS,XRD and shear test.Results show that the additive Cu in the Ti–Al–C interlayer could significantly decrease the reaction temperature owing to the emergence of Al–Cu eutectic liquid.Reaction degree of the interlayer was influenced by joining temperature and holding time.Due to the barrier action of formed TiAl3 layer,reaction rate of Ti and Al was determined by the atoms diffusion.The reaction between Ti and Al was more sensitive to the joining temperature rather the holding time.The joints shear strength was influenced by joining condition directly.The maximum shear strength of CS joints was 25.89 MPa at 600 °C for 30 min under 5 MPa.Interface evolution mechanism of the CS joint was analyzed based on the experimental results and phase diagram.     

连接温度对TiAl/Ti3AlC2扩散焊接头界面结构及性能的影响

采用Ti/Ni复合中间层实现了TiAl合金和Ti₃AlC₂陶瓷的扩散连接,利用SEM,XRD等分析方法对接头界面结构进行了分析.结果表明,TiAl/Ti₃AlC₂接头典型界面结构为TiAl/Ti₃Al+Al₃NiTi₂/Ti₃Al/α-Ti+Ti₂Ni/Ti₂Ni/TiNi/Ni₃Ti/Ni/Ni₃(Ti,Al)/Ni₃Al+TiC_x+Ti₃AlC₂/Ti₃AlC₂.随着连接温度的升高,TiAl/Ti界面处的Ti_ss层逐渐减小,Ti₃Al化合物层逐渐变厚;TiNi化合物层厚度显著增加,Ti₂Ni和Ni₃Ti层厚度基本保持不变.接头抗剪强度随连接温度升高先增加后减小,当连接温度为850℃时,接头的抗剪强度最高可达到85.3 MPa.接头主要在Ni/Ti₃AlC₂界面及Ti₃AlC₂基体处发生断裂.     

以铜和Cu-Ti作为中间层的TiAl/GH3536扩散焊

采用铜箔和Cu-Ti合金作为中间层进行了TiAl和GH3536的扩散焊试验.以铜箔作为中间层在935℃/10 MPa/1 h参数下获得的焊缝组织以Ti（Cu,Al）2,AlCu2Ti和AlNi2Ti相为主,焊缝中存在裂纹.接头室温平均抗剪强度仅有31 MPa.以Cu-Ti合金作为中间层在935℃下采用三种不同参数进行了TiAl和GH3536的液相扩散焊试验.当加压3 MPa,保温10 min时,扩散焊缝中央还存在着宽度约5μm的残留相.保温时间延长至1 h,焊缝形成了较为均匀的分层组织,获得的接头室温抗剪强度最高,达180 MPa.增大压力至20 MPa,保温2 h获得的接头中出现AlNi2Ti相,接头平均室温抗剪强度下降至90 MPa.     

BaZrO3/Y2O3复合耐火材料制备及其与TiAl合金界面反应研究

使用电熔BaZrO₃耐火材料和Y₂O₃耐火材料复合,在1650℃保温24h烧制成坩埚,感应熔炼制备TiAl合金。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)结合能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和氧/氮分析仪等手段分析了复合坩埚耐火材料相结构和显微结构,研究了复合耐火材料坩埚与TiAl合金熔体界面反应。结果表明,复合坩埚耐火材料由Zr固溶Y₂O₃和Y掺杂BaZrO₃两相组成,Y₂O₃的引入提高了电熔BaZrO₃耐火材料稳定性。熔解侵蚀作用是复合坩埚耐火材料与TiAl合金熔体界面作用机制,但游离Al_2O_3仍会与分解的BaO反应生成BaAl₂O₄附着在坩埚内壁;熔炼制备TiAl合金锭中氧含量仅为0.0986%(质量分数),与理论计算值相一致,且符合工业用TiAl合金铸锭用氧含量标准,表明了电熔BaZrO₃/Y₂O₃是一种极有潜力的TiAl合金感应熔炼制备用耐火材料。     

原位自生TiAl3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理研究

采用冷喷涂技术沉积Ti-80Al（wt.%）复合涂层,通过热处理获得了原位自生TiAl3金属间化合物颗粒增强Al基复合材料涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了冷喷涂Ti/Al复合涂层在不同热处理温度下的组织结构演变规律及Ti、Al粒子间原位扩散反应过程,并对TiAl3金属间化合物的形成机理进行了探讨。结果表明,冷喷涂Ti/Al复合涂层组织致密,其相结构与喷涂粉末完全相同,450℃热处理后涂层局部区域发生Ti、Al间的固态扩散反应,并在Ti、Al粒子界面原位形成TiAl3金属间化合物,随着热处理温度升高,TiAl3金属间化合物的含量显著增加,600℃热处理后,Ti/Al复合涂层中的Ti粒子全部转变为TiAl3金属间化合物,获得原位自生TiAl3颗粒增强的Al基复合材料.     

退火对TA1/5052爆炸复合板界面组织与性能的影响

将TA1/5052爆炸焊接复合板在350、400及450 ℃分别保温1、3、6、9 h退火,对退火前后复合板组织和性能进行分析。结果表明:随退火温度升高,原子扩散加剧,界面形成的扩散层逐渐变厚;退火过程中铝易于向钛侧扩散,白色亮带和柯肯达尔孔洞主要位于靠近界面的5052铝合金侧;退火前界面处物相组成为α-Ti、α-Al、TiAl₃,经350、400 ℃退火3 h及450 ℃退火1、3、6、9 h后,物相组成不变。经不同温度退火后,复合板界面抗拉强度低于退火前,而断面收缩率和伸长率明显高于退火前。拉伸断口分析表明,复合板TA1侧为以脆性断裂为主、韧性断裂为辅的韧脆混合断裂,5052侧为韧性断裂;复合板在350 ℃退火时界面剪切强度和剥离强度最大,较爆炸态分别增加8.24%和45.68%,随退火温度升高,界面剪切强度和剥离强度降低。退火前后界面结合区硬度均高于基复板两侧硬度,且随离界面距离增加,硬度逐渐降低直至降至钛铝两侧母材硬度。退火后界面结合区硬度明显低于爆炸态硬度。     

反应合成Ti_3Al/TiC+Al_2O_3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料。通过对粉料的X射线衍射分析、热分析(DSC)和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相。通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态。     

钛/铝异种金属冷金属过渡增材制造

采用TC4和ER2319焊丝直流/变极性冷金属过渡实现异种金属电弧增材制造，通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱、硬度试验、纳米压痕以及拉伸试验等方法对钛/铝构件界面组织特征与力学性能进行分析.结果表明，在钛合金表面堆积铝合金时，只有少量的钛合金熔化，钛原子扩散到液态铝合金中，形成不同长度的TiAl₃金属间化合物.10 μm左右的反应层在钛/铝界面形成.邻近钛侧的反应层均匀连续，靠近铝合金一侧的反应层呈现长条状或块状.界面反应层的显微硬度介于钛合金和铝合金显微硬度之间.构件的最高抗拉强度为111 MPa.