反应烧结Ti-22Al-25Nb合金的高温氧化行为

Ti-22Al-25Nb是一种高温结构材料,它的抗氧化性对今后的发展和应用具有重要意义。采用元素粉末和反应烧结法制备了Ti-22Al-25Nb烧结合金,研究了其在静态空气中的氧化行为(923~950℃温度范围内)。不同温度(650 °C, 750 °C, 850 °C, 950 °C)下的最大增重分别为0.15 mg﹒cm-2、0.41 mg·cm-2、1.68 mg·cm-2和6.9 mg·cm-2。研究发现Ti-22Al-25Nb烧结合金具有良好的抗氧化性,特别是在750°C以下（950°C时发生氧化分解）。根据氧化动力学分析,在750℃以下,氧化行为大致遵循抛物线规律,而在850℃以上,氧化行为符合线性规律。讨论了铌合金元素对氧化动力学的影响,通过对氧化形态和相的观察和分析,证明O相（有序Ti2AlNb相）的抗氧化性能优于其它相,其原因可以解释为不同相的Nb含量的差异导致抗氧化性的差异。     

Ti-22Al-25Nb合金ISM熔炼过程中的成分控制

采用X荧光光谱(XRF)分析水冷铜坩埚真空感应炉熔炼(ISM)加入和不加入稀土Y的Ti-22Al-25Nb合金铸锭成分,分析结果表明,在保证获得成分均匀的合金铸锭的情况下,Al的挥发烧损在28.94%～33.88%之间;加入at为0.5%～1%Y,Y的挥发烧损在w为17.20%～34.26%;采取提高熔化温度降低保温时间的措施可以降低Al的挥发烧损.     

Ti-22Al-25Nb合金环件轧制的模拟及验证

使用ABAQUS有限元软件对Ti-22Al-25Nb合金环件进行轧制模拟,分析轧制过程中的应力、应变分布及轧制力变化,并通过试验验证模拟的准确性.结果 表明,有限元模拟可以很好地呈现环件轧制过程.等效应变分布表明环坯上下端面的外侧是累积应变最大的区域,产生的塑性变形最为剧烈.通过等效应力分析发现,轧制开始段产生的瞬时应...     

Ti-22Al-25Nb合金热变形行为研究

在温度940～1000℃、应变速率10-2～50s-1、最大变形程度50%条件下利用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti-22Al-25Nb合金的高温流动应力变化规律进行了研究,分析了热变形参数对流动应力的影响规律,并利用Zener-Hollomon参数建立了该合金的本构关系。试验结果表明,应变速率的降低或温度的升高都会使合金的流动应力降低;变形过程中产生的流动软化现象与温升效应和组织变化有关;高应变速率(≥10s-1)条件下发生的应力不连续屈服现象与晶界突然增殖大量可动位错有关,与固溶原子的钉扎无关。     

元素粉末冶金法制备Ti-22Al-27Nb合金及其机械性能

近年,Ti2AlNb作为新的Ti-Al系金属化合物的开发研究正在向实用化方向发展。日本金属材料技术研究所的研究人员选择了Rowe提出的Ti-22Al-27Nb组成,用元素粉末冶金法进行制备,至今用该法制备这种合金的报道尚没有。为了确定最合适的制备条件,对原料粉末粒径、烧结温度与金属组织均匀性的关系进行探讨,并且对制得的均质材料的机械性能进行了评价。试验用钛为氢化脱氢法制备的含氯极低(0.002wt%)的纯钛粉,铝和铌以Al-Nb(22Al-27Nb)中间合金粉末的形式添加,粒径150μm以下和45μm以下二种,钛粉粒径为150μm以下的氧含量约0.13%,45…     

0.2%氢促进Ti-22Al-25Nb合金O相转变

Ti-22Al-25Nb合金是一种新型的Ti2AlNb合金,但是其热加工温度高,变形抗力大一直是限制合金应用的重要瓶颈。热氢工艺作为一种有效的降低钛合金变形抗力的方法,近年来也被应用于Ti2AlNb合金。本文发现在添加0.2wt.%氢后Ti-22Al-25Nb合金的热处理过程中,相变过程加快,相变点降低。并且氢促进B2相再结晶过程,960℃晶粒尺寸从135μm细化到60μm。在升温过程中氢促进强化相O相分解为B2相,并促进α2相从颗粒状转变为条状。在750℃保温时氢促进O相在晶界处优先析出并迅速长大,氢加快了B2→O相的转变过程。     

Ti-22Al-25Nb合金等轴组织演变和拉伸性能

研究了Ti-22Al-25Nb合金等轴组织的演变及其对拉伸性能的影响。结果发现,经α_2+O+B2三相区等温锻后,在O+B2两相区固溶过程中,组织中初始O相板条粗化变短,冷却析出的细板条则溶解到B2基体中,α_2/O相颗粒不发生明显变化,固溶温度升高使得少量等轴O相发生溶解,rim O相厚度减小。而在O+B2两相区时效的过程中,大量细密的二次O相板条从B2基体析出,少量被rim O包围的α_2相向O相转变。时效温度升高时,析出的二次板条O相变得粗大,总体含量减少,rim O厚度增加。时效温度的升高还使得合金强度下降而塑性增加。     

放电等离子烧结快速制备致密Ti-Al基合金

以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金粉末为原料,研究了采用放电等离子烧结工艺制备Ti-Al基合金.研究表明,当烧结温度高于1100 ℃时,可制备出致密度高、组织均匀的Ti-Al基合金;烧结温度对合金的显微组织影响显著,在1100 ℃和1150 ℃烧结,得到由等轴γ晶粒与α2 γ片层束构成双态组织,在1200 ℃烧结时,得到全部由α2 γ片层束构成的全片层组织;当烧结温度为1100 ℃时,具有细小双态组织的合金具有较佳的室温力学性能,其抗压强度为3321 MPa,压缩率为35.2%.     

反应烧结Ti-22Al-25Nb合金的高温氧化行为（英文）

Ti-22Al-25Nb是一种高温结构材料,它的抗氧化性对今后的发展和应用具有重要意义。采用元素粉末和反应烧结法制备了Ti-22Al-25Nb烧结合金,研究了其在静态空气中的氧化行为(923～950°C温度范围内)。不同温度(650, 750, 850, 950°C)下的最大增重分别为0.15, 0.41, 1.68和6.9 mg·cm~(-2)。研究发现Ti-22Al-25Nb烧结合金具有良好的抗氧化性,特别是在750°C以下(950°C时发生氧化分解)。根据氧化动力学分析,在750°C以下,氧化行为大致遵循抛物线规律,而在850°C以上,氧化行为符合线性规律。讨论了铌合金元素对氧化动力学的影响,通过对氧化形态和相的观察和分析,证明O相(有序Ti2AlNb相)的抗氧化性能优于其它相,其原因可以解释为不同相的Nb含量的差异导致抗氧化性的差异。     

Ti-22Al-25Nb合金板材的钎焊工艺

采用试验手段研究了Ti-22Al-25Nb合金板材的钎焊工艺. 结果表明,当钎焊温度为960 ℃时,Ti₂AlNb合金板材组织中短棒状O相组织发生少量溶解、块状O相组织的晶粒尺寸普遍增大,基体晶粒略粗化,但未出现相转变;随保温时间由15,30和60 min逐渐延长, Ti₂AlNb合金板材室温强度由1 257 MPa减少到1 000~1 100 MPa,但塑性不断提高,室温断后伸长率平均值由2.9%依次提高至3.4%,5.8%及5.0%. 确定出Ti₂AlNb合金板材的钎焊工艺参数为960 ℃/30 min/炉冷,此时相应接头抗剪强度较高,可达152 MPa.     

O相合金Ti-22Al-25Nb固态扩散连接

用热-力学模拟试验机Gleeble 1500D进行O相合金Ti-22A1-25Nb的固态扩散连接。结果表明：当连接温度和连接压强分别不低于970℃和7MPa以及保温时间不短于30min时,能获得界面结合致密的接头;当连接温度高于1000℃时,B2基体相明显粗化,且O相明显减少：当连接温度、压强和保温时间分别为1020℃、7MPa和30min时,接头室温和650℃的拉伸强度分别为925 MPa和654 MPa;当连接温度不高于1000℃的接头,拉伸断裂大部分发生在结合界面;当连接温度高于1000℃时,则断裂主要发生在近界面母材中。关键词：O相合金：扩散连接：界面结合;接头强度     

Ti-22Al-25Nb合金等轴组织演变和拉伸性能研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金等轴组织的演变及其对拉伸性能的影响。结果发现,经α₂+O+B2三相区等温锻后,在O+B2两相区固溶过程中,组织中初始O相板条粗化变短,冷却析出的细板条则溶解到B2基体中,α₂/O相颗粒不发生明显变化,固溶温度升高使得少量等轴O相发生溶解,rim O相厚度减小。而在O+B2两相区时效的过程中,大量细密的二次O相板条从B2基体析出,少量被rim O包围的α₂相向O相转变。时效温度升高时,析出的二次板条O相变得粗大,总体含量减少,rim O厚度增加。时效温度的升高还使得合金强度下降而塑性增加。     

粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金动态再结晶临界表征模型

对粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金进行变形温度995~1075℃、应变速率0.001~1 s-1条件下的热模拟压缩试验。研究了该合金在热加工过程中的流动应力与变形机制,根据Poliak和Jonas提出的临界动力学条件和温度补偿应变速率因子Z,构建了粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金的动态再结晶临界表征模型。结果表明,确定了发生动态再结晶所需激活能为410.172 k J/mol。此外,ε_p可通过Z参数的指数函数形式表示,即:ε_p=0.00011Z~(0.15)。ε_c与临界应力(σ_c)随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小,这说明较小的Z参数能促进粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金动态再结晶行为的发生。     

粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金高温变形本构模型

研究了粉末冶金方法制备的Ti-22Al-25Nb合金在变形温度940～1060℃和应变速率0.001～1.0 s~(-1)下的热变形行为。采用双曲正弦函数Arrhenius建立了该合金在高温变形条件下的本构方程。通过六次多项式拟合,将应变量耦合到建立的高温本构方程中,构建了带有应变耦合的本构方程。结果表明:Ti-22Al-25Nb合金的流变应力随着应变速率的增加而增大,随温度的升高而减小,同时出现不连续屈服现象。采用六次多项式拟合得到α、n、Q、ln A的应变耦合函数,建立修正的双曲正弦型Arrhenius方程。该方程预测应力精度达到97.6%。     

机械合金化与放电等离子烧结制备Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金

采用双步球磨法和放电等离子烧结技术制备细晶Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)(摩尔分数,%)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等对球磨后的粉末形貌、相组成以及烧结块体的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸为10～40 μm,内部结构较均匀,主要由TiAl和Ti3Al相组成;放电等离子烧结后的块体主要由主相TiAl、少量的Ti3Al相及Ti2Al和TiB2相组成;当烧结温度为1 000 ℃时,烧结块体主要为等轴晶组织,等轴晶粒平均尺小于500 nm;当烧结温度为1 100 ℃时,烧结块体致密、无孔洞,部分等轴晶粒明显长大;随着烧结温度的升高,Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金的显微硬度随之增大,抗压强度和抗弯强度却随之降低;压缩断口形貌分析表明:Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金在1 000 ℃时,属于沿晶断裂,在1 100 ℃时,断口以沿晶断裂为主,存在部分解理断裂.弯曲断口形貌分析表明:Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金以沿晶断裂为主,存在部分解理断裂.     

铸态Ti-22Al-25Nb合金的结构特征与力学性能

Ti2AlNb基合金是目前有望在650-800℃温度范围内取代高温镍基合金的金属间化合物。利用水冷铜坩埚感应悬浮熔炼法,通过调控熔炼工艺,制备了主相分别为B2/?相和O相 Ti-22Al-25Nb合金铸锭,通过XRD、SEM等手段进行了合金结构特征的表征,通过室温拉伸试验、室温压缩试验、纳米压痕试验测试了合金的力学性能并分析了断口形貌。研究表明,铸态Ti-22Al-25Nb合金晶粒尺寸达到数百微米。相组成对铸态Ti-22Al-25Nb合金的力学性能有一定影响,铸态O相合金的极限抗拉强度达到了1125MPa,超过了铸态B2/?相合金的1031MPa,但粗大晶粒导致合金塑性较差（铸态B2/?相与铸态O相合金的延伸率分布为1.82%与1.32%）。铸态Ti-22Al-25Nb合金的拉伸断口与压缩断口均具有明显的解理断裂特征,拉伸断口主要表现为沿晶断裂,压缩断口主要表现为穿晶断裂。     

放电等离子烧结Ti-6Al-4V的组织与性能研究

本研究中,利用放电等离子烧结(SPS)技术对Ti-6Al-4V(TC4)粉末进行快速烧结,并对烧结体进行显微组织分析、密度与硬度的测试。研究结果表明:TC4粉末经SPS烧结,获得了组织细小、均匀的烧结体;随烧结温度升高,烧结体的显微组织由等轴状组织变为魏氏组织;经SPS烧结获得的TC4块体较铸造制备的块体,硬度提升了40%以上,其中1 000℃烧结时硬度达到最大值HV100g511。SPS技术实现了高致密度TC4合金的快速烧结,烧结产物晶粒细小,组织均匀,且力学性能大幅度提高。本方法为快速制备高性能的钛合金提供了一条可行的工艺路径。     

自耗电极制备方式对Ti-22Al-25Nb合金铸锭化学成分的影响

设计了5种制备Ti-22Al-25Nb(at%)合金VAR熔炼用自耗电极方案,并制备了该合金。对VAR熔炼的Ti-22Al-25Nb合金铸锭进行了化学成分分析。结果表明,自耗电极制备方式对铸锭的化学成分均匀性影响较小,对化学元素的损失率影响较大。采用纯金属加入时Al元素的损失率为23.8%,采用中间合金方式加入时损失率最小,为4.9%。混料+布料+压制方式是制备Ti-22Al-25Nb合金VAR熔炼用自耗电极的最佳的方式。     

连接参数对Ti-22Al-25Nb合金TLP扩散连接接头性能的影响

研究了用Ti-15Cu-15Ni合金薄片TLP扩散连接O相合金Ti-22Al-25Nb.结果表明,短时间保温时接头连接区还残留了含微量Al和Nb的Ti2(Cu,Ni)与Ti(Cu,Ni)脆性组织;保温时间足够长且采用快速冷却工艺时,连接区组织为B2相,反之,慢速冷却工艺下连接区组织为基体相B2和一定量的α2,O相.与快速冷却工艺相比,慢速冷却措施可改善连接区组织和明显提高接头强度,在连接温度为990℃并保温90 min的优化工艺下,接头在室温和650℃的抗拉强度分别为1 041 MPa和659 MPa,达到原始母材强度的95%和81%.     

Ti-22Al-25Nb合金大规格棒材组织与力学性能研究

本文研究了通过逐步降温锻造工艺制备的Ti₂AlNb基合金大规格(Ф300 mm)棒材的组织均匀性,分析了热处理前后棒材不同部位显微组织的变化,并进行了力学性能测试。结果表明：采用逐步降温锻造工艺制备的Ф300 mm棒材靠近外表面区域变形比较充分,显微组织均匀性较好,而靠近心部区域的显微组织均匀性较差,小区域存在未完全破碎的晶界,这种差别会遗传到后续热处理态的显微组织中。通过对比棒材不同部位经热处理后的力学性能,发现不同部位性能差异不大,而心部区域的强度低于表面区域,而塑性则呈现相反的变化趋势,这可能与不同区域由于变形程度不均匀导致了α相尺寸及含量的差异所造成。