Ti2AlNb金属间化合物惯性摩擦焊接头组织及性能分析

采用惯性摩擦焊接工艺对Ti₂AlNb金属间化合物进行了焊接试验研究，利用SEM观察了焊态及焊后热处理接头各区域显微组织，并分析了接头显微硬度变化趋势. 结果表明，Ti₂AlNb金属间化合物试验母材为α₂+B2+O三相组织，α₂相呈断续网状和块状分布于原B2相晶界，O相呈片状分布在B2相基体上；摩擦焊接头分区明显，WZ为单一B2相等轴晶粒，晶粒均匀细小，热力影响区(TMAZ)近焊缝区为B2+α₂相组织，α₂相沿摩擦方向呈定向分布，远焊缝区与热力影响区(HAZ)相近为B2+O+α₂三相组织；焊后热处理接头WZ为板条状B2+O双相组织，并伴有疑似孪晶出现，TMAZ为B2+O+α₂三相组织，近焊缝区原黑色条纹区B2相转变成了块状O相，其余B2相转变成B2+O相板条束，HAZ组织与母材相近，但具有厚度更细小的O+B2相板条；焊态及焊后热处理接头焊缝区显微硬度最高，随着向母材区过度，显微硬度逐渐降低.     

Ti-22Al-27Nb合金线性摩擦焊接头组织与显微硬度分析

对Ti-22Al-27Nb合金进行了线性摩擦焊及热处理试验,并对热处理前后焊接接头的微观组织和显微硬度进行测量分析. 结果表明,利用线性摩擦焊方法焊接Ti-22Al-27Nb合金得到的接头无焊接缺陷. 焊态下,焊缝区形成了B2单相区组织. 热力影响区为B2 + O + α₂相三相区,出现等轴α₂相,针状O相几乎消失. 热处理后在焊缝区析出板条状O相和针状O相,热力影响区为O相均匀分布的两相区. 母材处的显微硬度值最低约为300 HV,随着向焊缝靠近,显微硬度值逐渐增加,焊缝中心达到最大值354 HV. 热处理后,由于板条O相和针状O相的沉淀析出,使焊缝中心显微硬度急剧增加.     

热处理对TC4/TC17线性摩擦焊接头组织与性能的影响

研究了热处理温度对TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接接头的组织和力学性能的影响。结果表明:在焊态下,接头焊合区TC17一侧为亚稳态的β相;TC4一侧为针状马氏体;界面处为细小的针状马氏体组织。经过热处理后,焊合区TC17一侧亚稳态β相析出细小的层片状α相,随着热处理温度的增加α相发生长大,片层厚度增加;焊合区TC4一侧经热处理后显微组织无明显变化。在本实验热处理温度范围内,热处理使焊合区TC17显微硬度增加,但随着热处理温度的升高,显微硬度下降。热处理对焊合区TC4一侧显微硬度无明显影响。     

不同温度锻造的Ti2AlNb/TC11双合金焊接界面组织在热暴露时的变化

利用光学显微镜OM和透射电子显微镜TEM研究了Ti₂AlNb/TC11双合金经近等温锻造、梯度热处理后以不同时间在550℃热暴露的显微组织变化.结果表明,热暴露期间,接头及Ti₂AlNb基体组织有B2→O+β分解发生,α₂相向B2晶界迁移,热暴露时间越长,α₂相偏聚越严重,在热暴露100h时聚集成块状,同时随热暴露时间的延长,β相变得粗大,体积分数增加,当接头部位的铝、铌含量高时,α₂相在晶界偏聚成块,同时原始O相与B2相分解而来的次生O相叠加而导致其粗化.     

固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金组织及摩擦磨损性能的影响

研究了固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金显微组织和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,锻态Ti-14Al-10Nb合金的显微组织由α₂相和β相组成,其中α₂相呈细小、弯曲的棒状形态。固溶温度的升高促进了显微组织中α₂相向β相的转变,导致α₂相的含量减少,同时棒状α₂相的形态逐渐粗化。锻态Ti-14Al-10Nb合金的摩擦因数及磨损量均小于经固溶处理后试样,表明锻态时合金的耐磨性较好;而且随着固溶温度的升高,α₂相溶解程度增加,合金耐磨性随之下降。Ti-14Al-10Nb合金主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。     

TA19钛合金线性摩擦焊接头组织及硬度研究

对TA19钛合金进行了线性摩擦焊试验。对部分试样进行了焊后热处理,利用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对热处理前后接头组织和显微硬度进行了对比分析。结果表明,焊缝区组织为典型的动态再结晶组织,等轴的β晶粒内部弥散分布着α'马氏体和针状α相;热力影响区以变形组织为主,其中靠近焊缝区域的β晶粒内部发生了动态回复和再结晶;热影响区的片间β相上有细小的针状α相析出。经过565℃焊后热处理,焊缝区α'马氏体相以及热力影响区和热影响区的亚稳β相分解为弥散的(α+β)相;随着热处理温度升高,有第二相质点析出。接头的显微硬度比母材高,焊缝中心的硬度最高,随着向母材方向过渡,硬度逐渐降低;热处理后接头的显微硬度略有提升。     

焊后热处理对Ti180电子束焊接头组织与性能的影响

对7 mm厚Ti180双相钛合金电子束焊接接头采用不同焊后热处工艺(550～700℃，8 h)，研究热处理温度对接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明：热处理后Ti180电子束焊接头焊缝区和热影响区的残余β相上生成纳米级针状α相和球状亚微米级颗粒Ti₅Sn₃。随着热处理温度的升高，次生针状α’相逐渐减少，纳米级针状α相逐渐粗化，球状亚微米级颗粒逐渐回溶，使得接头的焊缝区和热影响区的显微硬度逐渐减小。此外，接头的常温抗拉强度和伸长率逐渐下降，而高温抗拉强度和伸长率整体上呈现随热处理温度先下降后上升的变化趋势。在热处理参数为550℃、8 h时，Ti180焊接接头具有最优的力学性能。且焊后热处理可以显著减小Ti180焊焊接接头的残余应力，在热处理温度为650℃时，接头的残余应力消除效果最佳。     

Ti6242合金线性摩擦焊及焊后热处理接头显微组织与力学性能的多尺度表征（英文）

通过线性摩擦焊技术对一种近α钛合金(Ti6242)进行连接,并进行焊后热处理。为了研究显微组织演变并建立显微组织与接头力学性能的关系,对焊态与焊后热处理的两种接头进行多尺度表征。结果表明,两种接头的断裂位置均位于母材,而经焊后热处理的接头在焊缝与热力影响区的硬度进一步提升。经过热处理后焊缝处的等轴晶粒中产生薄片状的α相集束,而热力影响区处的马氏体相分解为(α+β)相,从而提高焊接接头处的硬度。     

异质钛合金线性摩擦焊接头微观组织与显微硬度分析

选用优化的工艺参数对TC4/TC17异质钛合金进行线性摩擦焊及测温试验.焊后利用光学显微镜、扫描电镜及显微硬度仪等对接头微观组织及显微硬度进行分析.结果表明,线性摩擦焊接过程中界面温度超过1 200℃、超过β相变温度,在焊后冷却过程中发生再结晶,产生细小针状组织.界面混合区再结晶组织有等轴化甚至球化现象.TC4侧热力影响区由被拉长的α相及破碎的β相组成,TC17侧热力影响区的α相和β相被拉长细化.TC4侧热力影响区组织发生应变强化,TC17侧热力影响区靠近焊缝侧发生一定的软化现象,靠近母材侧强化现象明显.     

高氧TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头组织特征及力学性能

对高氧TC4/TC17异质钛合金进行线性摩擦焊试验,研究了焊接接头各区域组织特征、焊接界面合金元素扩散行为及力学性能. 结果表明,焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再结晶,形成细小的等轴晶粒. 高氧TC4侧焊缝区形成针状马氏体,TC17侧形成亚稳定β相;两侧热力影响区晶粒均发生了破碎,沿着振动方向拉长. 焊后冷却阶段在焊合线附近出现合金元素扩散现象,扩散区域狭窄. 焊缝中心处显微硬度值最高达到420 HV,高氧TC4侧显微硬度随着靠近母材而逐渐降低;TC17侧显微硬度随着远离焊缝中心迅速升高. 拉伸性能测试结果表明,接头抗拉强度与高氧TC4母材相当.     

Ag-Cu钎料钎焊ZTA陶瓷与TC4钛合金

使用Ag-Cu钎料钎焊ZTA陶瓷与TC4钛合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析了钎焊接头界面组织,阐明了反应机理,并研究了钎焊温度对接头界面组织和力学性能的影响. 结果表明,钎焊接头的界面结构为ZTA陶瓷/TiO+Ti₃(Cu,Al)₃O/Ag(s,s)/Ti₂Cu₃/TiCu/Ti₂Cu/α+β-Ti/TC4合金. 随着钎焊温度的升高,钎缝中Ag基固溶体层变薄,Ti-Cu金属间化合物层变厚,当钎焊温度达到890 ℃时,Ti-Cu金属间化合物几乎占据整了个钎缝区域. 随着温度的升高,接头抗剪强度先增大后减小,在钎焊温度为890 ℃时,接头的室温抗剪强度达到最大值,其值为43.2 MPa.     

时间和温度对放电等离子体扩散焊接Ti48Al2Cr2Nb合金接头显微组织的影响

采用放电等离子体扩散焊接技术,以Ti/Ni/Ti箔为中间层,实现了Ti48Al2Cr2Nb合金之间的扩散连接. 研究了焊接时间和温度对接头显微组织的影响. 结果表明,950 ℃时,保温15 min,中间层和基体中元素互扩散有限;保温时间延长到30 min,中间层在接头处扩散均匀. 在相同保温时间30 min的条件下,900 ℃和950 ℃得到的接头界面存在分层,各个层的主要物相都是α₂相,仅最内层存在α-Ti. 升高温度到1 000 ℃和1 050 ℃,接头界面分层消失,显微组织相似,都是由粗大的α₂相和固溶了少量Ni原子,Nb原子,Cr原子的α₂相组成. 放电等离子体烧结(SPS)对接头处的元素扩散有促进作用,尤其是Ni元素,使得接头内部没有TiNi和TiAlNi金属间化合物生成.     

NiCrAlY/Al-Al2O3/Ti2AlNb高温抗氧化和力学性能研究

采用电弧离子镀技水在NiCrAlY涂层与O相Ti₂AlNb合金之间沉积不同Al:Al₂O₃比例的Al-Al₂O₃薄膜作为扩散阻挡层.研究了900℃下恒温氧化500 h后NiCrAlY/Al-Al₂O₃/Ti₂AlNb体系中Al-Al₂O₃层阻挡合金元素互扩散的行为,以及对涂层氧化动力学曲线的影响.结果表明,没有添加扩散阻挡层的NiCrAlY/Ti₂AlNb体系,涂层和基体之间的元素互扩散十分严重,涂层丧失抗氧化能力;而添加扩散阻挡层的材料体系,涂层和基体之间的元素互扩散受到抑制,涂层的长期抗高温氧化性能得到提高.对于3Al-Al₂O₃,1Al-Al₂O₃和0Al-Al₂O₃ 3种扩散阻挡层,综合比较材料体系的抗氧化性能、阻挡层阻挡涂层和基体元素互扩散能力、以及涂层和基体之间结合力,当1Al-Al₂O₃薄膜作为扩散阻挡层时,材料性能最优异.同时,本文利用扩散阻挡系数简洁定量地表示出不同Al:Al₂O₃比例阻挡层的阻挡扩散能力.     

填丝TIG焊TA15钛合金与18-8钢接头的微观组织

以铜焊丝为填充材料对TA15钛合金与18-8不锈钢进行填丝钨极氩弧焊（TIG）.利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）及显微硬度计对TA15/18-8接头的微观组织、相组成、元素分布及显微硬度进行了分析.结果表明,焊缝组织为铜固溶体枝晶;TA15钛合金侧熔化未混合区为α-Ti与磷化物脆性相Ti₃P,Ti（Cu,Fe）的混合组织;18-8不锈钢侧熔合区为Fe-P共晶组织;磷在18-8不锈钢侧熔合区的聚集促进了共晶组织的形成,未参与共晶反应的铜形成团状聚集区;两侧熔合区显微硬度明显高于热影响区和焊缝,Ti₃P脆性相导致钛合金侧熔化未混合区的显微硬度最高值达720 HV0.5.     

Ti600和Ni-25%Si合金钎焊接头性能及失效机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料对高温钛合金Ti600和Ni-25%Si (原子分数,%)合金进行钎焊试验,重点研究了钎焊温度对镍硅与钛合金接头组织及性能的影响,结合接头组织特征及断口结构分析阐明了Ti600和Ni-25%Si合金钎焊接头的失效机理. 结果表明,钎缝内部包含多个区域,随着连接温度从900 ℃上升至980 ℃,包含(Ti,Zr)₂Si和Ti₂Ni相的区域逐渐消失,包含Ti₅Si₃和Ti₂Ni相的区域逐渐变厚,最终占据全部钎缝. 力学性能分析表明,随着钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增大后降低. 当钎焊温度为960 ℃时,接头的抗剪强度能够达到峰值177 MPa. 在脆性Ti₂Ni相基体上弥散分布的Ti₅Si₃相颗粒破坏了Ti₂Ni相的连续性,阻碍了裂纹在钎缝内部的扩展是钎焊接头抗剪强度提升的根本原因.     

Phase identification and effect of W on the microstructure and micro-hardness of Ti2AlNb-based intermetallic alloys

The O-phase (orthorhombic Ti₂AlNb phase) intermetallic alloy has been considered one of the strongest materials for high temperature application. The primary compositions of the test alloys in this paper are Ti–22Al–27Nb (at.%) and Ti–22Al–20Nb–2W (at.%). By in-situ X-ray diffraction (XRD) tests, each phase is identified and the lattice parameters of each phase are calculated for different temperatures. XRD tests show that a Ti₂AlNb-β phase, partially ordered b.c.c. phase, exists besides O, ₂ and B2 that are usually expected in the Ti–Al–Nb alloy system. In this paper, the effects of tungsten on the microstructure and micro-hardness of a Ti₂AlNb-based (O+b.c.c.) alloy are investigated. The effects of W on Ti₂AlNb-based intermetallic alloys are widely known to cause a refinement of microstructure and improvement of mechanical strength, however, the reason has not yet been reported. In this paper, the role of W in the improvement of mechanical strength is clarified. The main effect of W addition is not the formation of a solid solution or the formation of W-precipitates but the refinement of the Widmanstätten structure.     

Fabrication and electrical and thermal properties of Ti2InC, Hf2InC and (Ti,Hf)2InC

In this paper we report on the characterization of predominantly single phase, fully dense Ti₂InC (Ti_1.96InC_1.15), Hf₂InC (Hf_1.94InC_1.26) and (Ti,Hf)₂InC ((Ti_0.47,Hf_0.56)₂InC_1.26) samples produced by reactive hot isostatic pressing of the elemental powders. The a and c lattice parameters in nm, were, respectively: 0.3134; 1.4077 for Ti₂InC; 0.322, 1.443 for (Ti,Hf)₂InC; and 0.331 and 1.472 for Hf₂InC. The heat capacities, thermal expansion coefficients, thermal and electrical conductivities were measured as a function of temperature. These ternaries are good electrical conductors with a resistivity that increases linearly with increasing temperatures. At 0.28 μΩ m, the room temperature resistivity of (Ti,Hf)₂InC is higher than the end members (0.2 μΩ m), indicating a solid solution scattering effect. In the 300 to 1273 K temperature range the thermal expansion coefficients are: 7.6×10⁻⁶ K⁻¹ for Hf₂InC, 9.5×10⁻⁶ K⁻¹ for Ti₂InC, and 8.6×10⁻⁶ K⁻¹ for (Ti,Hf)₂InC. They are all good conductors of heat (20 to 26 W/m K) with the electronic component of conductivity dominating at all temperatures. Extended exposure of Ti₂InC to vacuum (10⁻⁴ atm) at 800 °C, results in the selective sublimation of In, and the conversion of Ti₂InC to TiC_x.