Ti_2AlNb基合金的研究进展

针对Ti2AlNb基合金研究中亟待解决的问题,本文从以下几个方面对Ti2AlNb基合金微观组织与力学性能进行评述:合金成分、相变、锻造与轧制、焊接技术等,旨在更有效地使用Ti2AlNb基合金.

热处理对电子束选区熔化制备的Ti-6Al-4V合金组织与力学性能的影响

采用电子束选区熔化（Electron beam selective melting,EBSM）技术制备Ti-6Al-4V合金样品,主要研究热处理制度对EBSM制备的Ti-6Al-4V合金的显微组织和力学性能（硬度、拉伸性能）的影响规律。热处理制度包括：固溶时效热处理工艺、去应力退火、完全退火。研究结果表明,Ti-6Al-4V粉末形貌优良,粒径分布均匀。随着固溶温度的提高,样品α相片层厚度逐渐增加,且逐渐向等轴状转变,拉伸强度提升,而塑性下降。当固溶温度不变,而时效温度提高时,有更多的α相片层厚度增加并向等轴状转变,使样品的强度下降而塑性提升。采用较低的温度进行去应力退火和完全退火工艺,片层厚度增加,退火后样品的拉伸强度少量下降,而塑性提高。热处理前后,样品的显微硬度的变化规律与拉伸性能相同。

铸态Ti-44Al-4Nb-(Mo,Cr,B)合金的热变形行为及热加工图

利用Gleeble热模拟机研究了铸态Ti-44Al-4Nb-(Mo,Cr,B)合金在1050~1200℃、0.005~0.5s-1下的热变形行为,并基于所得的真应力-真应变曲线绘制了热加工图。另外,通过透射电子显微镜(TEM)研究了片层和γ相的变形机制。结果表明,该合金是典型的应变速率和温度敏感材料,它的热加工性能较好,在1100、1150℃温度下的低应变速率区域以及1200℃温度下高应变速率区域比较适合热加工。再结晶是流变软化的主要原因,较高的变形温度和较低应变速率有利于再结晶晶粒的进行。片层结构的变形机制为片层扭折,而γ相的主要变形机制为位错滑移和变形孪晶。

成形态选区激光熔融Ti-6Al-4V钛合金缺陷与微观组织研究进展

选区激光熔融(Selective laser melting,SLM)近年来在钛合金制造领域应用广泛,然而,其性能受限于工艺缺陷和马氏体组织特征。综述了SLM技术下成形态Ti–6Al–4V合金的缺陷和微观组织研究进展,包括缺陷和微观组织类型、调节SLM工艺参数对减少缺陷和改善微观组织的作用以及基于变体选择的β→α相变研究。在综述目前研究的基础上,指出完善工艺参数与组织特征联系以及研究工艺参数对相变变体选择的影响是今后研究的重要方向。

低密度Ti_(2)AlNb基合金热轧板微观组织的热稳定性

采用OM、SEM、XRD和TEM研究了低密度Ti_(2)AlNb基合金热轧板在600~1100℃保温12 h微观组织的热稳定性。结果表明,Ti_(2)AlNb基合金原始态热轧板主要由α_(2)、B2以及O相组成,颗粒状的α_(2)相分布在B2相基体中。Ti_(2)AlNb基合金热轧板600℃保温12 h,颗粒状的α_(2)相分布在B2相基体中,B2相基体中分布着大量细小的O相板条。随着温度的升高,合金热轧板800~900℃保温12 h的微观组织由α_(2)、B2以及O相三相构成,α_(2)相颗粒逐渐球化,O相板条粗化并固溶于B2相基体中。当温度升高至950℃时,B2相基体中的O相板条消失。合金热轧板在950~1000℃保温12 h形成α_(2)+B2两相区,α_(2)相颗粒球化并趋向于分布在B2相基体的晶界处。当温度升高至1100℃时,合金基体为B2单相,B2晶界处分布着极少量的残留α_(2)相颗粒。Vickes显微硬度分布结果显示,随着温度的升高,合金板材在600℃时硬度达到峰值(509 HV),这与大量细小的O相板条有关。

Ti_2AlNb基合金微观组织调制及热成形研究进展

以有序O相为基的Ti_2AlNb基金属间化合物(简称Ti_2AlNb基合金),以其较高的强度和塑性,优良的抗蠕变性能以及较低的密度,逐渐发展成为一种极具潜力的航空应用材料.本文总结了Ti_2AlNb基合金微观组织与力学性能方面的最新研究进展,重点对晶体结构、相变、微观组织及热成形等方面进行评述.

TiAl基合金高温抗氧化研究进展

综述了TiAl基合金高温抗氧化研究进展,包括TiAl基合金氧化热力学/动力学、氧化膜组成和结构及其形成过程,以及提高合金高温抗氧化性的措施。研究结果表明,TiAl基合金高温氧化动力学一般遵循抛物线规律,且受到合金相组成和组织形貌的影响。氧化膜由外向内,主要呈TiO_2/Al_2O_3/Al_2O_3+TiO_2结构,氧化膜与基体界面处易形成降低合金抗氧化性的Z相(Ti_5Al_3O_2)和氮化产物(TiN,Ti_2AlN)。TiAl基合金中添加适量的Nb,Y,Si,Cr,Mo等元素,在改善力学性能的同时,可明显降低合金高温氧化增重。采用表面处理技术,包括表面离子注入、表面渗透扩散处理以及磷化处理等,可在合金表面形成保护层,显著提高TiAl基合金高温抗氧化性能,然而保护层的稳定性尚需提高。采用涂层技术,包括富Al涂层、陶瓷涂层以及新兴的复合涂层等,可有效地阻止氧向内扩散,抑制TiAl基合金在高温下的氧化行为。

钛及钛合金形变孪晶的研究进展

钛及钛合金变形机制主要有滑移和孪生。形变孪晶的生成分为形核和长大两个阶段。形变孪晶在钛合金变形中的作用:(1)多种塑性变形过程,当位错滑移困难时,形变孪晶起到协调变形的作用,例如,纯钛中的■等形变孪晶可协调c轴塑性变形,在高速压缩和等通道转角挤压等特殊工艺条件下孪晶仍起到协调变形的作用;(2)在压缩、等通道转角挤压和轧制等工艺条件下,形变孪晶引起大量晶粒发生转动,促进新织构的生成;(3)形变孪晶激活后钛合金产生明显的应变硬化效应,这是由于多孪晶的交叉作用;(4)形变孪晶还能产生孪晶诱发塑性效应。形变孪晶对钛合金再结晶也有促进作用,这是由于孪晶界是局部高能区,可提供合适的再结晶形核位置。室温激活孪晶诱发静态再结晶细化晶粒;热加工过程激活的孪晶同时诱发动态再结晶过程;液氮温度激活孪晶诱发之后的动态再结晶细晶效果明显,通过液氮温度多向压缩激活高密度均匀孪晶,再进行热压缩诱发动态再结晶,可获得细小均匀的等轴晶组织。

钛铝金属间化合物晶团与片层尺寸效应研究进展

综述了钛铝金属间化合物晶团与片层尺寸效应研究进展,包括片层形成机制、晶团与片层尺寸控制方法,以及晶团尺寸、片层间距与力学性能之间的尺寸效应。研究结果表明,片层组织形成机制主要基于位错形核、剪切机制和原子偏析。单个γ相板条形成后,在母相中通过Shockley不全位错滑移及原子扩散生成不同取向的变体;晶团尺寸及片层间距,通过添加合金元素、相变/再结晶、热机械加工、粉末冶金等方式得到细化;晶团尺寸与硬度、强度符合经典的Hall-Petch关系,随晶团尺寸增加,屈服强度及硬度减小;晶团尺寸对断裂韧性影响复杂。片层间距与硬度、强度及断裂韧性也符合经典的Hall-Petch关系。高温蠕变最小应变速率及辐射后空洞密度随片层尺寸增大线性增大。

保温时间对TiAl基合金组织与力学性能的影响

以铸造TiAl合金为研究对象,系统研究了在1523 K下不同保温时间内的合金中β2相的相变规律和其对室温力学性能的影响,结果表明:在1523 K分别保温5 min^4 h,然后对铸造态Ti-Al-Nb-Cr-Mo-B合金进行水冷淬火,当保温时间为2 h时,韧性没有降低,强度却从1200 MPa提升到了1500 MPa。在保温过程中α分解为γ+β相,随后冷却过程中,无序的β相会转变为有序的β2相。实验结果表明β2相是一种硬脆相,少量的β2相能促进合金强度的提升。

车用柴油机气缸套裂纹失效分析

针对某车用柴油机气缸套裂纹故障进行分析。研究结果表明,裂纹气缸套化学成分和显微组织符合相关技术标准要求。根据裂纹气缸套宏观断口观察及合金铸铁材料特性分析,裂纹可能是由铸造内应力引起的冷裂纹。对不同时效处理工艺参数下的气缸套内应力进行测试工艺试验,500℃保温2h去应力综合效果最佳。调整时效工艺参数之后气缸套裂纹故障得到彻底解决。