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。     

α_2＋B2相区等温锻造及热处理对Ti-22Al-25Nb合金组织和性能的影响

研究了Ti-22Al-25Nb合金在α2＋B2相区等温锻造及不同制度热处理,其显微组织演变规律和室温、高温拉伸性能变化。结果表明：在α2＋B2相区等温锻造后显微组织仍由等轴α2相颗粒、O相包裹着的等轴α2相、细小板条状O相与B2基体组成,与原始锻棒组织的区别在于等轴α2相颗粒发生溶解,数量减少,尺寸下降;等温锻造后再在O＋B2相区固溶处理的,组织中等轴α2相颗粒分解,由等轴α2/O相颗粒、板条O相和B2基体组成,且随固溶温度升高,板条O相溶解,变粗、变短;等温锻造后经固溶加时效处理时,B2基体中析出二次针状O相,且随时效温度升高,二次针状O相变粗、变短,室温及650℃高温拉伸性能也随时效温度升高,表现为强度降低而塑性提高。     

Ti-23Al-17Nb合金双态组织的控制

研究Ti-23Al-17Nb(at%,下同)合金在不同热处理条件下形成的双态组织的微观细节特征及其形成规律,分析双态组织细节特征对力学性能的影响,探讨综合改善合金拉伸性能和高温持久性能的途径。结果表明,经α2+B2两相区温度变形的该合金,通过固溶处理/连续冷却和固溶快冷+时效两种方式的热处理均可形成双态组织。其中固溶快冷+时效方式可以实现O相板条数量、尺寸、分布及排列更有效的控制,时效温度的降低有助于板条的细化和混乱排列。在α2相等轴颗粒形貌及体积分数基本一致(约15%～20%)的情况下,O相板条体积分数的增加有利于合金高温持久性能的显著提高,但会造成合金室温拉伸延伸率的下降;O相板条的细化有利于合金室温和高温拉伸性能的同时改善,但使高温持久性能有所降低;通过1060℃固溶处理/油淬+850℃时效处理获得的双态组织具有强度、塑性和高温长时性能的最好匹配。     

用电子束焊接Ti3Al基金属间化合物

研究了电子束焊接工艺对Ti-23Al-17NbTi3Al基合金板材焊接质量的影响以及焊后热处理制度对焊件拉伸性能的影响.分析了热处理后熔合区成分及显微组织.结果表明,该合金具有良好的电子束焊接性能,焊接参数可在一定范围内调整,焊接速度对焊接质量的影响较大.发现未经焊后热处理熔合区的组织主要为β/B2相;在650℃拉伸时,断裂发生在熔合区,为沿晶断裂.经850℃×2 h焊后热处理,熔合区组织中有α2和O相析出,使合金获得了较好的综合力学性能.经750℃×2 h焊后热处理,热影响区转变为O相近等轴晶的粗大组织,致使合金的室温拉伸塑性下降.     

Effect of deformed microstructure on mechanical properties of Ti-22Al-25Nb alloy

Effect of the deformed microstructure on mechanical properties of an orthorhombic （Ti2klNb） based alloy of Ti-22Al-25Nb （mole fraction, %） has been investigated. It was found that the deformed microstructures in different portions of a flee forged rod with diameter of 30 mm were quite different and thus resulted in the different mechanical properties after the same subsequent heat-treatment. One deformed microstructure with less primary α2/O particles and a larger and equiaxed B2 grains resulted in poor RT ductility, but the other one with a relatively larger amount of the primary α/O particles and non-equiaxed B2 grains had good combination of the tensile strength and ductility both at RT and 650 ℃. It was also found that two different deformed microstructures were obtained for the hot rolling plates with thickness of 3 mm even processed under an identical nominal rolling and the same post-deforming heat treatment conditions. One only has 3.5% of RT tensile elongation and the other up to 8%.     

α_2＋B2相区等温锻造及热处理对Ti-22Al-25Nb合金组织和性能的影响

研究了Ti-22Al-25Nb合金在α2+B2相区等温锻造及不同制度热处理,其显微组织演变规律和室温、高温拉伸性能变化。结果表明:在α2+B2相区等温锻造后显微组织仍由等轴α2相颗粒、O相包裹着的等轴α2相、细小板条状O相与B2基体组成,与原始锻棒组织的区别在于等轴α2相颗粒发生溶解,数量减少,尺寸下降;等温锻造后再在O+B2相区固溶处理的,组织中等轴α2相颗粒分解,由等轴α2/O相颗粒、板条O相和B2基体组成,且随固溶温度升高,板条O相溶解,变粗、变短;等温锻造后经固溶加时效处理时,B2基体中析出二次针状O相,且随时效温度升高,二次针状O相变粗、变短,室温及650℃高温拉伸性能也随时效温度升高,表现为强度降低而塑性提高。     

Ti-23Al-17Nb合金锻制饼材的组织与性能

在α2+B2相区制作Ti-23Al-17Nb合金饼材,观察饼材纵断面不同区域的微观组织.对沿径向截取的拉伸试样进行不同固溶温度+850 ℃、16 h、AC时效处理,测试其拉伸性能.对最佳热处理制度处理试样进行不同温度拉伸性能,600 ℃和650 ℃持久性能和650 ℃,100 h热暴露的稳定性等进行测试.结果表明:采用该工艺制作的饼材的组织比自由锻饼材的组织更均匀;经(1 040 ℃,2 h,AC)+(850 ℃,16 h,AC)热处理后,饼材的综合性能良好,可作为航空和航天等领域的备选用材.     

TiAl合金微弧氧化膜的制备及抗氧化性能研究

利用微弧氧化的方法在γ-TiAl合金上制备陶瓷膜,探讨了氧化过程中电流密度与成膜速度的关系。利用扫描电镜研究了氧化膜的表面形态和截面结构,结果表明,氧化膜由三层组成,且氧化膜与基体间有良好的冶金结合;物相分析发现氧化膜中含有金红石、Al2TiO5和SiO2非晶成分,并且物相组成和分布与成膜时间及膜的深度无关;氧化膜的硬度随着氧化时间的增加而增加,极大值出现在距离膜基交界面约10μm附近的氧化膜中。1100℃下的高温氧化实验发现微弧氧化处理后样品的氧化速度只有原始基体材料的1／3,微弧氧化处理后提高了TiAl合金的抗氧化性。     

Ti2AlNb合金近β等温锻造组织与性能研究

对成分为Ti-22Al-25Nb(at%)的Ti2AlNb合金在近β等温锻造与锻后热处理过程中的组织转变规律及其对力学性能的影响进行了研究。结果表明,经近β等温锻造/空冷后,合金获得由少量均匀分布的α2相等轴颗粒和转变B2相基体(基体中含有排列杂乱的细小O相板条)构成的双态组织。锻后经960℃及其以上温度处理/水冷的合金再经时效处理后,依然具有双态组织;而经940℃及其以下温度处理/水冷的合金再经时效处理后,则获得由少量均匀分布的α2相等轴颗粒、粗大和细小两种尺寸的O相板条以及B2相基体构成的三态组织。三态组织中的粗大板条造成合金的强度有所下降,但塑性、持久、断裂韧性和疲劳性能均有不同程度的提高,其各项力学性能的匹配好于双态组织。     

Effect of microstructure on tensile properties and fracture behavior of intermetallic Ti2AlNb alloys

The tensile properties and fracture behaviors of Ti-22Al-27Nb and Ti-22Al-20Nb-7Ta alloys were investigated in the temperature range of 25-800℃ Three typical microstructures were obtained by ifferent thermomechanical processing techniques.The results indicate that the duplex microstructure has an optimum combination of tensile yield strength and ductility both at room and elevated temperatures.Adding Ta to Ti2AlNb alloy can improve the yield strength,especially at high temperature while retain a good ductility.The study on crack initiation and propagation in dedformed microstructure of Ti2AlNb alloys indicates that microstructure has ikmportant effect on the tensile fracture mechanism of the alloys.The cracks initiate within primary O/α2 grains along O/B2 boundaries or O phase laths in B2 matrix,and propagate along primary B2 grain boundaries for the duplex microstructure.The fracture mode is transgranular with ductile dimples for the duplex and the equiaxed microstructures,but intergranular for the lath microstructure.