硼和超声波对Ti42Al6Nb2.6C0.8Ta合金组织性能耦合作用机制研究

目的 为了揭示超声辅助熔铸下硼(B)和超声波的耦合细化机制及其强化机制,研究Ti42Al6Nb2.6C0.8Ta?xB合金的相组成、片层团尺寸、元素分布、析出相的种类和形貌、压缩性能及相应机制。方法 在氩气气氛保护下用真空非自耗电弧对合金进行熔炼,然后通过超声设备重熔引入超声波,超声电流恒定,超声作用时间为100 s。随后对合金组织进行扫描电镜观察和相组成分析,并测试其室温压缩性能。结果 TiAl合金中硼化物的种类和含量得到了调控,片层团尺寸从30.3 μm降低到16.6 μm,β稳定元素的偏析减少,B2相含量降低。合金压缩性能大幅度提高,压缩强度从1 701 MPa增加到2 176 MPa,压缩率从25.5 %增加到32.6 %。结论 B元素引起的成分过冷、异质形核质点的增加和超声波对初生相的破碎三者共同作用,细化了合金的组织。显微组织细化、Nb和Ta的固溶、棒状硼化物含量的增加和B2相含量的降低是压缩性能提高的主要原因。     

脉冲电流作用下TiAl合金凝固组织演变及形成机理

利用OM和TEM研究了脉冲电流作用下Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的凝固组织,并分析了其微观组织演变及形成机理。结果表明,脉冲电流细化了TiAl合金的一次枝晶臂间距、柱状晶尺寸和片层间距。未加载电流的TiAl合金凝固的初生相为α相,TiAl合金的片层取向与柱状晶生长方向夹角较大,甚至垂直于生长方向。脉冲电流作用导致枝晶发生熔断和破碎,促进了β枝晶相的析出及增多,片层取向与晶体生长方向夹角较小或成45°生长的片层进一步增多。脉冲电流降低了固-液相之间的自由能及原子扩散激活能,减少形核位垒及晶核的形核功,从而在一定程度上促进原子扩散,增大了形核率,细化一次枝晶臂间距及柱状晶;初生相的转变析出及其特殊的位向关系是片层取向变化的主要原因。     

微细阵列孔的铸造法制备及表征

为了获得大深径比的微细阵列孔,以铝作为基体金属并采用铸造法制备了微细阵列孔.根据预期阵列孔的结构,编排并固定预制体的孔芯.将预制体放置在自制金属型中进行浇注,使熔融金属铝液围绕于预制体的孔芯,待铝液凝固后抽出孔芯得到微细阵列孔.利用激光共聚焦显微镜测量微细阵列孔的孔壁粗糙度,并计算微细阵列孔的形状因子.结果表明,由铸造法制备的微细阵列孔的分布十分规律密集,孔径大小基本一致.微细阵列孔的形状非常趋近于圆形,孔壁十分光滑,且深径比很大.     

热处理对Ti46Al0.5W0.5Si合金组织和性能的影响

对宽厚比为2.5∶1的冷坩埚定向凝固的Ti46Al0.5W0.5Si合金扁锭进行了5种不同的热处理,研究了扁锭试样热处理前后的组织与性能的变化。试验结果表明,热处理能够改变钛铝合金的组织和性能,合适的热处理能够细化晶粒,并使其组织变得均匀,晶粒内的片层结构变得更加致密,试样在被加热到1360℃以上时发生了晶粒长大,加热温度低于1150℃时未发生晶粒长大。快速感应加热循环热处理能细化组织、提高性能。     

TiAl基合金冷坩埚定向凝固研究现状与发展趋势

冷坩埚定向凝固技术基于材料电磁加工原理,将合金连续熔化、电磁约束成形和连续凝固过程统一,避免模壳法定向凝固造成的合金熔体污染,是TiAl等高活性合金高纯净定向凝固的重要方法之一。报告了TiAl基合金冷坩埚定向凝固技术的研究结果,建立了电磁场、温度场与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系。通过改变冷坩埚的横截面形状,初步制备出具有定向凝固组织的TiAl基合金圆、方和扁锭,研究结果表明该方法不但适合于Ti-Al二元合金,而且施与多元多相TiAl基合金也是可行的。通过对成分和组织的控制,所研究的TiAl基合金定向凝固试样的室温拉伸塑性最高达到1.5%左右。最后指出将该方法应用于耐高温的轻质高Nb含量的γ-TiAlNb合金的定向凝固是未来的发展趋势。     

电磁冷坩埚定向凝固Nb-Si基多元合金微观组织

用电磁冷坩埚定向凝固制备了Nb-24Ti-12Si-4Cr-4Al-2Hf(at%)合金。X射线衍射分析(XRD)表明初始生长区和稳态生长区内的物相均为Nbss,β-Nb5Si3和γ-Nb5Si3。通过透射电镜明场像(BFI)和选区电子衍射斑点分析(SADP)确定呈六边形小平面相的硅化物是γ-Nb5Si3,条状或片状形态的硅化物是β-Nb5Si3。扫描电子显微镜照片(BEI)表明:初始生长区和稳态生长区内的组织均由初生的Nbss和Nbss/Nb5Si3共晶组成,其中共晶分为Nbss/β-Nb5Si3和Nbss/γ-Nb5Si3;初始生长区的横截面组织存在2种形态的胞状共晶;稳态生长区的横截面组织存在3种形态的胞状共晶;与初始生长区内的组织相比,稳态生长区内的组织较为细小且分布均匀;γ-Nb5Si3的生长在稳态生长区内受到抑制。     

冷坩埚原理及其在多晶硅制备中的应用

综述了冷坩埚技术的原理、特点与技术要求,重点介绍了电磁冷坩埚技术的工艺性能与影响因素,总结了各因素对冷坩埚性能的影响规律,最后概述了冷坩埚技术在多晶硅提纯与成型制备中的优势和应用,并展望了其未来的发展.     

冷坩埚连续熔凝法制备Ti47Al合金扁锭

研究了冷坩埚连续熔凝法制备的Ti47Al合金扁坯的表面质量、宏观和微观组织及力学性能.试验结果表明,扁坯的表面质量受电磁力的影响较大;试样经过一段生长区域后能形成平行于生长方向的柱状晶,但在试样的外侧有非定向的等轴晶区;定向晶粒由同一方向的片层组成,片层方向与抽拉方向平行或者成45°角;试样的宏观组织与表面颜色有准确的对应关系.压缩测试结果表明,定向凝固区域的试样比其他区域的试样具有更高的抗压强度.