喷丸对TNM-TiAl合金组织以及450℃下高周疲劳性能的影响

目的针对TNM-TiAl合金(Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B)服役时受高周疲劳影响的问题,揭示喷丸处理技术对TNM-TiAl合金疲劳性能的影响规律。方法通过扫描电镜和透射电镜分析喷丸前后的组织演变,测量喷丸前后合金表面残余应力、表面粗糙度和显微硬度分布规律,采用梯度法测量喷丸前后的高周疲劳极限,并分析断口形貌和断口附近组织。结果喷丸后合金表面粗糙并且存在烧蚀坑,表面附近的片层团发生弯曲,在组织内部引入大量位错、位错缠结以及位错胞等缺陷。喷丸后表面粗糙度明显提高,显微硬度提高了209HV0.05,从表面到内部形成深度为260μm的硬度梯度。喷丸后试样表面的残余压应力为446 MPa,深度约为85μm。喷丸后在450℃下保温30 h后合金表面最大硬度仍比喷丸前的硬度高166HV0.05,硬化深度约为150μm。未喷丸光滑试样、喷丸光滑试样、未喷丸缺口试样和喷丸缺口试样的疲劳极限分别为615、637、385、455 MPa,光滑试样断裂类型为穿晶解理型脆性断裂,而缺口试样为穿晶脆性断裂。结论喷丸能够显著提高最大残余压应力和引入应力的深度,且喷丸引入的组织具有一定的热稳定性,喷丸明显提高了TNM-TiAl合金的疲劳极限。

TNM变形钛铝合金研究进展

TiAl金属间化合物由于具有低密度、优异的高温强度以及高温蠕变抗力,在航空航天及汽车领域具有广阔的应用前景。但是,传统TiAl合金在热加工、成形等方面对设备有较为苛刻的要求,阻碍了其在工业应用中的进一步发展。为此,通过采用合金设计的手段,以提升整体加工性能为目标,成功设计并筛选得到了β凝固的名义成分为Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B(原子百分数,%)的TNM合金,是目前较为理想的变形TiAl合金。该合金不仅具有优良的加工性能,并且兼顾强度、塑性、断裂韧性和抗蠕变性能等各个方面的性能目标。简要总结了TNM合金的设计理念、组织演变规律、微合金化进程、热处理工艺、室温高及温性能,以及实际应用等方面的研究进展,并对TNM合金未来的发展进行了展望。

轻质γ-TiAl金属间化合物的研究进展

γ-TiAl金属间化合物是一种新型轻质的高温结构材料,是当代航空航天工业、民用工业等领域的优秀候选高温结构材料之一,具有重要的工程化应用潜力。介绍了γ-TiAl基金属间化合物的发展过程,以及成分-组织-性能-制备关系,产业化和应用状况。特别指出,北京科技大学发展的高Nb-TiAl金属间化合物为国内外TiAl基金属间化合物发展的重点方向。最后总结了TiAl基金属间化合物的国家需求和发展趋势。

Fe_3Si基合金板材的制备技术

在既有的研究工作基础上，给出了更为合适的锻造、轧制等工艺参数和工艺方法．利用普通的锻造和轧制设备，成功制备了良好的约 １．５ ｍｍ厚的 Ｆｅ３Ｓｉ基合金薄板，制备过程中典型的微观组织变化如下：铸态组织的晶粒较大且很不均匀；锻造组织为通过再结晶而形成的晶粒较细且均匀的等轴状组织；轧态组织为纤维组织．

Ni含量对Fe_3Si基合金组织的影响

通过Ｘ射线衍射、能谱、ＳＥＭ金相等方法，对５种不同Ｎｉ含量样品的显微结构进行了分析，结果表明：Ｎｉ质量分数为０％的Ｆｅ３Ｓｉ基合金都存在六方结构的含镍富硅Ｆｅ２Ｔｉ相析出；当Ｎｉ质量分数在０％－２％范围内变化时．Ｎｉ的添加对富硅Ｆｅ２Ｔｉ的析出影响很小；而当Ｎｉ增加到３％，Ｎｉ的添加急剧促进富硅Ｆｅ２Ｔｉ的析出；当Ｎｉ的添加超过一定量（约２％）时就能明显促进Ｆｅ３Ｓｉ基合金的动态再结晶以及静态再结晶．

TiAl基金属间化合物的发展

介绍了普通TiAl基金属间化合物的发展过程,特别是北京科技大学开发的高Nb-TiAl金属间化合物的成分-组织-性能-制备关系,Nb对TiAl合金相关系和抗氧化性的影响,Nb的强化机理和工程合金的制备和性能。最后简单总结了TiAl基金属间化合物的发展趋势。

制备工艺对氮化硅泡沫陶瓷组织和性能的影响

采用泡沫塑料浸渍法成形、常压烧结法制备出氮化硅骨架体积分数从 15 % 70 %范围的泡沫陶瓷。无包套热等静压处理 (HIP)可以明显提高泡沫陶瓷筋的致密度 ,其原理为HIP压力促进了烧结残余α氮化硅向 β氮化硅的转变 ,从而提高了氮化硅中原子的扩散活性。

Al-2Mg合金的动态再结晶

单相Ａｌ２ Ｍｇ 合金在３００ ～５３０ ℃ 以０ ．０６９ ～１ ．５８７ｓ－ １ 形变速率扭转到真应变５ ．５ ， 随后立即水冷。采用真应力－ 真应变曲线， 偏振光金相和透射电子显微镜研究该合金热扭转过程的动态复原机制。试验证实， 该合金热扭转过程中发生了动态再结晶， 但在一定的Ｚ 参数范围内发生， Ｚ 参数过大或过小， 只发生动态回复。显微组织分析并没有发现层错的存在。发生动态再结晶的原因是动态回复被抑制， 即在较高形变温度下， 加大形变速率， 而在较低形变温度下， 降低形变速率。

制备工艺对TiC泡沫陶瓷结构及性能影响

用泡沫塑料浸渍法成形、真空烧结的方法可以制备体积骨架分数在 1 5 %～ 70 %的碳化钛骨架预制件。通过控制烧结真空度以减少金属助烧剂Ni的挥发 ,可以增加碳化钛骨架筋的致密度。添加金属钼也可以提高碳化钛骨架筋的致密度。文中还讨论了提高碳化钛骨架筋的致密度的机理。

骨架增强复合材料的微观结构和性能

从骨架增强复合材料的微观结构特点出发 ,揭示出在相同结构参数时骨架增强复合材料相比颗粒增强复合材料具有更高的增强体体积分数 f和更多的界面 A;并从理论上证明在 f相同时 ,骨架增强复合材料的强度为颗粒增强复合材料的强度和单纯骨架材料强度的和。

铝合金动态再结晶模型

本文提出了一个材料性质参数K_(max),用该参数可把铝合金分为两类:在K_(max)<0.1的铝合金中只能发生连续动态再结晶,并且不能进行完全;在K_(max)>0.1的铝合金中只能发生不连续动态再结晶。本文还讨论了热形变铝合金亚组织的特点。

Fe_3Al金属间化合物动态复原机制的研究

研究了Ｆｅ_３Ａｌ在９００－１３００℃、形变速率为１－１０^（－３）ｓ^（－１）的热压缩过程中的动态复原机制．结果表明，当Ｚ参数大于临界值时，该合金发生动态再结晶，反之则仅发生动态回复．动态再结晶是通过亚晶形核方式进行的．热压缩时真应力随真应变的增大而不断增加．所有的真应力—真应变曲线呈锯齿形（ｊｅｒｋｙｆｌｏｗ），且随形变速率下降锯齿形更明显．

B_2型Fe_3Al金属间化合物的应力腐蚀和氢致开裂

用ＷＯＬ恒位移试样研究了Ｂ_２结构的Ｆｅ_３Ａｌ和Ｆｅ_３Ａｌ＋Ｃｒ的应力腐蚀和氢致开裂．结果表明，水中应力腐蚀的门槛值和裂纹扩展速率均高于动态充氢时的相应值加Ｃｒ能提高Ｆｅ_３Ａｌ的Ｋ_（ＩＣ），Ｋ_（ＩＳＣＣ）和Ｋ_（ＩＨ）．氢致开裂断口随Ｋ_Ｉ下降由解理向沿晶转变，水中应力腐蚀则全是解理断口，这与Ｋ_（ＩＳＣＣ）较高有关．

Mg含量对Al-Mg合金动态再结晶的影响

利用偏振光金相和透射电子显微镜研究了Al－2％Mg，Al－6％Mg和Al－9％Mg合金热形变过程中的动态再结晶行为．结果表明：Al-2％Mg和Al-6％Mg合金的动态再结晶是在一定的Z参数范围内发生的，而Al－9％Mg合金的动态再结晶行为与低层错能材料相似．Mg含量增加促进了该合金动态再结晶的发生，原因是Mg原子气团阻碍位错的交滑移，使动态回复难以发生．

北京科技大学新金属材料国家重点实验室采用自籽晶法制备高Nb—TiAl合金PST晶体取得重要进展

在传统的籽晶法制备高Nb-TiAl合金PST晶体过程中，首先需要制备适合条件的α籽晶，将其旋转，调整其片层方向与生长方向平行并安装至坩埚底部，其次为了防止α枝晶生长引起与生长方向垂直的片层组织，需要高温度梯度下平面固液界面的生长过程，通常在光学浮区生长炉等设备中才能达到。

新金属材料专题 序言

材料是人类文明的里程碑,金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。随着科学技术发展,人们在传统材料的基础上,根据现代科技的研究成果开发应用新材料。新材料的研究和应用,是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。近些年,国家高度重视新材料产业发展。面向建设科技强国和制造强国的战略蓝图,立足国民经济和国防安全重大需求,以提高新材料自主创新能力为核心,创新驱动发展,全面提升我国新材料自主保障能力和市场竞争力,把我国建设成新材料强国。新金属材料由于具有优异的使用性能,在航空航天、交通运输、新能源、国防等重要领域具有举足轻重的作用。

微量C,B对高铌TiAl合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等设备,以及拉伸和蠕变试验系统研究微量间隙元素C,B对高铌TiAl合金显微组织与力学性能的影响。微量B元素对高铌TiAl合金没有明显的强化作用,但是微量B元素在合金中以条状或点状的TiB_2存在,TiB_2细化了高铌TiAl合金原始片层团晶粒,对改善高铌TiAl合金片层组织的室温塑性有利。加微量C元素的高铌TiAl合金在长时间的蠕变过程中,大量Ti_3AlC沉淀相的析出提高了高铌TiAl合金全片层组织蠕变抗力。

一种高铌TiAl合金的蠕变性能

系统研究了 Ti4 6 Al8.5 Nb0 .1C0 .2 B合金简称 0 .1C0 .2 B合金在 76 0℃～ 815℃ ,14 0 MPa～ 4 0 0 MPa的蠕变条件下的蠕变性能和蠕变机制。研究表明 ,在同等蠕变条件下同其它钛铝合金相比 ,0 .1C0 .2 B合金最小蠕变速率降低 2倍～ 10倍 ,蠕变应力提高 5 0 MPa～ 15 0 MPa。

Nb和Al对γ-TiAl基合金高温强度的影响

研究了Nb对γ TiAl基合金性能的影响 ,结果表明 ,高Nb合金化能大大提高γ TiAl基合金的高温强度 ,合金含Nb量越高 ,强度就越高。TEM观察表明 ,Nb对γ TiAl性能的影响类似于氧元素 ,增强d—d键的方向性 ,增加普通位错的P N力 ,提高普通位错开动的临界分切应力和滑移阻力。Al对γ TiAl合金性能的影响是通过影响合金中的α2 相含量来影响其性能的。随合金中Al含量升高 ,α2 相含量减少 ,位错运动非热激活阻力降低 ,合金的强度下降。

高铌钛铝合金的制备工艺

研究了高铌TiAl金属间化合物的材料制备工艺。结果表明,感应凝壳熔炼时的合金收得率远远小于自耗熔炼时的合金收得率,因此在熔炼过程中损失主要来自于感应熔炼过程,而感应熔炼过程中合金的损失主要来自于凝壳大小及合金熔液挥发的多少;高铌TiAl合金的成分波动主要是由于凝壳大小波动造成的,感应熔炼完成后合金的Al含量取决于凝壳和合金溶液挥发对合金Al含量的共同影响效果;高铌TiAl合金在熔炼过程中,Nb的含量是在逐渐增加的。经过1200℃,24小时均匀化退火可以消除原始铸态组织的枝晶偏析。