铸态TiAl-Nb合金的组织结构与蠕变性能

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了铸态TiAl-Nb合金在近890~910℃温度区间的蠕变行为。结果表明,铸态TiAl-Nb合金的组织结构主要由层片状γ/α_2两相组成,不同取向γ/α_2两相层片状组织之间存在不规则锯齿状形态的晶界,该锯齿状非层片晶界由单一γ相组成。在高温蠕变期间,合金具有较好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命;合金在蠕变期间的变形机制是大量位错以位错列的形式剪切层片状γ/α_2两相,其中,大量位错在基体中滑移,发生反应可形成位错网,可促进位错的攀移,减缓应力集中,改善合金的蠕变抗力。与α_2-Τi_3Al相比,γ-TiAl相有较弱的强度。因此,蠕变期间合金中的裂纹易于在与应力轴呈45°角、且与层状结构相平行的晶界处萌生与扩展,直至蠕变断裂是合金在蠕变期间的断裂机制;其中,与层状结构相平行的断口呈光滑表面,而与层状结构呈一定角度的断裂表面存在撕裂棱,为较高强度的α_2-Ti_3Al相阻碍裂纹扩展所致。     

TiAl-Nb基合金高温抗氧化研究进展

TiAl-Nb基合金具有优异的综合性能,在先进飞行器及武器等耐高温部件中有巨大的应用潜力,但其高温抗氧化性能无法满足实际使用需求。综述了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护方面的研究进展,包括TiAl-Nb基合金的多元合金化、表面合金化、抗氧化涂层及其抗氧化机理,通过分析不同氧化防护措施的特性,展望了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护的发展趋势。国内外研究结果显示,通过多元合金化方法改善合金组织,并在氧化过程中促进形成保护性Al_2O_3而抑制形成TiO_2,是提高TiAl-Nb基合金高温抗氧化性能的有效手段。利用表面合金化对合金表面的显微组织和成分进行改善,氧化时促进抗氧化性能优良的Al_2O_3或SiO_2保护膜形成,显著提高了TiAl-Nb基合金的抗氧化性能。但高温下合金化层与基体之间的Al、Si、Ti等元素的互扩散会加剧合金化层的退化,进行表面多元合金化,特别是添加微量活性元素,对促进保护性氧化膜的形成及抑制互扩散有良好效果。通过制备表面抗氧化涂层,在氧化时生成保护性氧化膜,阻碍O的内扩散,能够起到良好的高温抗氧化作用,但需要解决涂层/基体合金的结合力较差和反应扩散等问题,制备复合涂层或扩散阻挡层是解决上述问题的有效途径。     

凝固模式对定向凝固TiAl-Nb合金组织和力学性能影响

目的 研究凝固模式对TiAl-Nb合金定向凝固组织和力学性能的影响。方法 利用Bridgman定向凝固方法制备了单一β、亚包晶、过包晶以及单一α相4种凝固模式的TiAl-Nb合金,对显微组织进行观察,并进行室、高温拉伸性能测试及断口形貌分析。结果 单一β凝固模式柱状晶明显倾斜,其他凝固模式合金的柱状晶挺直且宽度较均匀,除单一α凝固合金中片层方向近似与定向凝固方向平行外,其他模式凝固合金中大部分片层方向与定向凝固方向呈近45°夹角;拉伸性能结果显示,亚包晶合金室温和高温抗拉强度最高,分别为429和483 MPa,单一α相合金室温和高温抗拉强度最小,分别为281和204 MPa。结论 亚包晶合金其室温和高温拉伸性能均高于其他凝固模式的合金性能,但定向凝固试样制备过程中产生Y2O3颗粒夹杂,导致拉伸试验过程容易形成应力集中,致使定向凝固TiAl-Nb合金较早发生断裂。     

喷砂预处理对HVOF喷涂TiAl-Nb/NiCrAl涂层结合强度的影响

采用不同的喷砂压力对基体表面进行喷砂预处理,研究了基体表面状态的变化对HVOF喷涂TiAl-Nb/NiCrAl涂层结合强度的影响。结果表明：随着喷砂压力的增大,基体粗糙度及表面凹坑的深度和宽度增大,NiCrAl层与基体结合界面处孔洞等缺陷增多,同时基体表面残余砂粒的面积分数增加;涂层结合强度随基体粗糙度的增大,先增大后减小,当基体粗糙度为8.33μm时,结合强度达到最大值44.5 MPa。     

等离子电火花烧结TiAl-Nb复合材料的显微组织与断裂韧性(英文)

将钛铝预合金粉末和铌粉按照摩尔比9:1混合均匀,再采用等离子电火花烧结技术在1250°C、50MPa下烧结5min制备细晶钛铝基复合材料。采用X射线衍射、电子扫描、透射以及电子探针探讨烧结样品中显微组织、相成分的分布及晶粒度。结果表明:合金的显微组织主要由大量的层片γ相、O相、Nbss(Nb固溶相)以及B2相组成;室温烧结样品的断裂韧性高达28.7MPa·m1/2,韧性铌固溶相在裂纹尖端以塑性延伸的方式吸收断裂能,从而提高了合金的断裂韧性;B2相以也会促进裂纹的侨联和分叉。对合金各相的显微硬度也进行了测试。     

Fracture toughness of multiphase TiAl-Nb alloy in situ consolidated by spark plasma sintering

A fine-grained TiAl alloy with a composition of Ti-45Al-5Nb-1.5Cr-0.2W (mole fraction, %) with multiphases was prepared by spark plasma sintering (SPS) and heat-treating at 1 100 °C for 48 h. The relationship among sintering temperature, microstructure and fracture toughness were investigated by X-ray diffractometry (XRD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and mechanical testing. The results show that microstructure of the bulk alloy depends on the sintering temperature strongly, and the main phase TiAl and few phases Ti₃Al and niobium solid solution (Nbss) are observed in the SPS bulk samples. In the heat-treatment condition, the lamellar and Nbss phase can provide significant toughening by plastic strengthening, interface decohension, crack branch and crack bridge mechanisms. The fracture mode of the SPS TiAl composite samples is intergranular rupture and cleavage fracture.     

Microstructures,micro-segregation and solidiifcation path of directionally solidiifed Ti-45Al-5Nb alloy

To investigate the effect of solidification parameters on the solidification path and microstructure evolution of Ti-45Al-5Nb (at.%) aloy,Bridgman-type directional solidiifcation and thermodynamics calculations were performed on the aloy. The microstructures, micro-segregation and solidiifcation path were investigated. The results show that the β phase is the primary phase of the aloy at growth rates of 5-20 μm?s-1 under the temperature gradients of 15-20 K?mm-1, and the primary phase is transformed into an α phase at relatively higher growth rates (V >20 μm?s-1). The mainly S-segregation and β-segregation can be observed in Ti-45Al-5Nb aloy at a growth rate of 10 μm?s-1 under a temperature gradient of 15 K?mm-1. The increase of temperature gradient to 20 K?mm-1 can eliminate β-segregation, but has no obvious effect on S-segregation. The results also show that 5 at.% Nb addition can expand the β phase region, increase the melting point of the aloy and induce the solidiifcation path to become complicated. The equilibrium solidiifcation path of Ti-45Al-5Nb aloy can be described as , in which βR and γR mean the residual β andγ.     

Co对Ti45Al-8Nb-0.3Y合金组织结构和高温抗氧化性能的影响EI北大核心CSCD

采用真空电弧非自耗熔炼方法制备Ti45Al-8Nb-0.3Y-m Co(m=0,0.5,1,2,原子分数/%,下同)合金,研究合金的组织和高温抗氧化性能。结果表明:Co能够明显细化TiAl-Nb合金组织,但对合金中α_(2)+γ片层组织的形成具有较强烈的抑制作用,并且会促进富Co的B_(2)相析出。Ti45Al-8Nb-0.3Y-mCo合金在1000℃空气中氧化100 h后形成的氧化膜均主要由较为疏松的TiO_(2)和Al_(2)O_(3)混合组成,且TiAl-Nb-0.3Y合金的氧化增重随Co含量增加而增大,但氧化膜的抗剥落能力随Co含量增加而明显提高;添加Co能够在一定程度上降低氧化膜的内应力,对提高其抗剥落性能有益,但引起的粗大B_(2)相析出削弱了合金的高温抗氧化性能。     

全片层组织TiAl-Nb合金屈服强度的价键理论计算

在TiAl基合金相空间与相界面价电子结构计算的基础上,利用表征相结构单元成键能力的相结构因子F与表征界面结合强度的界面结合因子△ρ给出了一种计算TiAl基合金屈服强度的方法.该方法以实验数据为基础,进行回归分析求α2相体积分数,以理论屈服强度与实际屈服强度之差是否满足一级近似作为合金基体γ相强度σs^γ-TiAl取值的判据,用相结构单元最强键上的共用电子对数nA计算Nb在γ相与α2相中的含量Wγ^Nb和Wα2^Nb.计算了全片层TiAl,TiAl-8Nb,TiAl-10Nb合金的屈服强度,与实测值比较,理论计算结果令人满意.