超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的强化行为及模型

基于XRD、OM、SEM和TEM分析,研究超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的组织演变及强化行为。结果表明,位错强化和析出强化效应对该合金的屈服强度影响较大。冷轧+再结晶+冷轧+双时效组合工艺可获得1518 MPa的最高屈服强度,这主要归因于显微组织中的高密度残存位错及密集而细小的次生α相。建立复合强化模型,其预测误差在16.6%以内。此外,研究发现次生α相体积分数的增加可以不断强化晶内区域,这使得沿晶断裂开始出现并逐渐占据整个断裂面。

冷变形及时效对Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金组织和性能的影响

通过金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子拉伸试验机等研究了冷变形和时效处理对Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金组织和性能的影响。结果表明:合金冷变形过程中没有发生相的转变。随着冷变形量的增加,合金的晶格逐渐向<011>方向旋转。合金冷变形后时效会析出均匀分布的细小针状α相,α相与β基体具有非常良好的共格关系,这有助于合金性能的提升。冷变形时效合金以时效析出强化为主,形变强化为辅。冷变形会促进时效析出,冷变形量越大,时效析出强化效果也越明显。60%冷变形时效处理的合金最大抗拉强度达到了1786 MPa。

高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al的刀具磨损试验研究

针对切削加工Ti-10V-2Fe-3Al钛合金时刀具磨损迅速、加工效率低的问题,开展硬质合金刀具高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al的刀具寿命试验,以研究刀具的磨损机理,分析刀面磨损的发展以及对切削力的影响。利用扫描电子显微镜观察了后刀面磨损区域的微观形貌并对元素成分进行了能谱分析。实验结果表明:高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al时硬质合金刀具的磨损形式为后刀面带状磨损与局部崩刃,伴有明显的切屑黏附与热裂纹;磨损区域有工件材料的元素向硬质合金内扩散的迹象出现;切屑流的黏附与撕扯导致硬质合金的颗粒脱落,切削刃逐步退化为洼形区域,其与后刀面交界的棱边代替原切削刃进行切削直至剥落。

Ti_3Al基金属间化合物的研究进展

对Ti3 Al基金属间化合物的研究情况及其合金组织、力学性能、影响因素作了概述 ,并重点介绍了其熔炼技术和铸造特性。最后 ,展望Ti3

Ni-Al系、Fe-Al系和Ti_3Al金属间化合物研究进展

简要介绍了金属间化合物的熔炼与铸造工艺。论述了Ni Al系 (包括NiAl和Ni3 Al)、Fe Al系 (包括Fe3 Al和FeAl)及Ti3 Al基金属间化合物高温结构材料的研究现状和发展动态 ,分析了上述合金存在的问题及解决办法 ,介绍了它们在不同领域的潜在应用。

激光熔覆原位制备Ti_3Al金属间化合物涂层结构及摩擦学性能

利用激光熔覆原位合成技术在纯钛表面制备了Ti3Al金属间化合物涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜和高分辨透射电镜分析了涂层的组成和组织结构.在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对Ti3Al金属间化合物涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.结果表明:Ti3Al金属间化合物涂层的主要组成物相为Ti3Al,涂层与基材冶金结合,涂层显微组织结构主要为树枝状晶,涂层的平均显微硬度约为HV0.2530,涂层的摩擦系数随载荷和滑动速度的增加而减小,磨损体积随载荷和滑动速度的增加而增加.Ti3Al金属间化合物涂层相对于钛基材耐磨性能显著提高.

Ti_3Al和Ti_2AlNb合金扩散连接界面的组织及力学性能

采用直接扩散连接Ti3Al和Ti2AlNb合金,研究了连接压力、连接温度、保温时间等工艺参数对接头界面组织形貌及性能的影响。利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法观察分析了界面组织结构,并测试了接头的力学性能。结果表明:直接固相扩散连接接头的典型组织为Ti3Al/O相+α2相过渡层/富B2层/Ti2AlNb。当连接温度为1000℃,保温时间60min,连接压力为5MPa时获得的接头室温抗剪强度为635MPa,室温抗拉强度为795MPa,均断裂于Ti3Al母材一侧。经1000℃/60min热循环后Ti3Al母材的抗拉强度下降至原始母材的76%。连接温度低于950℃或保温时间小于60min会导致未焊合等缺陷;温度高于1050℃或保温时间超过120min则导致Ti3Al发生相变。

采用Ti-Zr-Cu-Ni真空钎焊Ti_3Al/Ti_3Al和Ti_3Al/GH536接头组织及性能

采用Ti-Zr-Cu-Ni在960℃/1min、960℃/10min和960℃/60min三种规范下真空钎焊Ti3Al/Ti3Al,在960℃/5min和960℃/20min两种规范下真空钎焊Ti3Al/GH536。实验结果表明,随着保温时间的延长,Ti3Al/Ti3Al接头宽度逐渐增加,且剪切强度呈现递增趋势,递增幅度在10MPa左右,接头主要由Ti3Al,NiTi2,CuTi3等化合物相组成,其中NiTi2,CuTi3等脆性化合物的分布对接头性能影响较大;在Ti3Al/GH536接头中由于Fe-Ti,Ni-Ti等脆性化合物分布相对较多,导致出现纵向裂纹,960℃/5min规范下的平均剪切强度为86.4MPa。

单一取向的Ti-43Al-3Si全片层组织制备

利用真空水冷铜坩锅感应熔炼炉设备,在金属模具中成功制备出定向的 Ti-43Al-3Si 圆柱铸件。通过对试样的 SEM 分析发现:形成的片层方向都垂直于柱晶的生长方向,与圆柱铸件的轴向完全一致,得到了单一方向排列的 TiAl(γ)和 Ti_3Al(α_2)组成的全片层组织。

退火温度对Ti-3Al-4.5V-5Mo钛合金显微组织和织构的影响

研究了退火温度对Ti-3Al-4.5V-5Mo钛合金丝材显微组织和织构的影响。结果表明,随着退火温度的提高,初生α相的形态逐渐由条状α和球状α的混合组织向球状组织过渡,晶粒尺寸逐渐增加。当退火温度达到880℃时,转变成粗晶片状组织。两相区退火时,α相出现（φ1,～0°,φ2）织构组分,其强度随着退火温度的升高而略有增加,β相（φ1,～0°,φ2）织构组分随着退火温度的升高逐渐增强。β区退火后织构依然明显,α和β相织构分别主要为（φ1,～0°,φ2）和（φ1,～45°,0°）。两相区退火加热时,α和β相发生了原位再结晶和形核长大再结晶,在随后的炉冷过程中,β相向α相的转变主要是以在原有α相颗粒上的长大机制进行。

Ti_3Al合金激光焊接接头高温拉伸性能及显微组织

研究Ti-24Al-17Nb合金激光焊接接头的室温及高温拉伸性能,并分析接头显微组织和拉伸断口。研究结果表明,室温下焊缝为单一β/B2相柱状晶组织,室温横向拉伸时接头强度与母材强度相当、塑性有所下降、但仍有25%左右的伸长率,断裂大部分发生在母材部位、少部分断裂在焊缝;高温拉伸时断裂均发生在焊缝部位。高温拉伸时,接头组织发生变化,α2相和B2相向O相转变;焊缝β/B2相向O相转变的切变相变,使原来柱状晶晶界应变集中、容易产生微裂纹,使接头高温强度和塑性明显降低,高温拉伸断口呈现沿晶断裂和解理断裂的脆性断裂形式。

中等Nb含量的(α_2+O+B2)三相Ti_3Al基合金的研究

中等Nb含量的、含有O相的Ti3Al基合金以及高Nb含量的O相基合金具有比重小、强度高等特性,是适合于650～700℃使用的高温结构材料.本文介绍了一种中等Nb含量的(α2+O+B2)三相Ti3Al基合金(TD3合金)的热机械处理工艺和微观组织特征,以及典型组织的力学性能,并与一些典型的O相基合金,高温钛合金,高温合金进行了对比.对比结果表明,通过适当的热机械处理进行微观组织控制,TD3合金可以获得与Ti2AlNb基合金相当的比强度和高温蠕变性能,其高温冲击韧性、断裂韧性和低周疲劳性能达到了一些钛合金和高温合金在服役条件下的水平.

Ti_3Al基合金(0001)_(α_2)//(110)_β界面价电子结构分析

基于固体与分子经验电子理论,以改进的TFD理论提出的电子密度连续的量子力学条件为判据,计算了Ti3Al基合金中(0001)α//(110)β2界面的价电子结构。对比分析了单相Ti3Al基合金2-Ti3Al2-(Ti)Al(0001)//(0001)ααxMy界面与多相Ti3Al基合金(0001)α2-Ti3Al//(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y,(0001)α2-(TixMy)Al//(110)β-Ti0.5xAl0.5M0.5y界面电子结构。从电子结构层次上初步解释了延性β相改善合金薄弱的相界面电子结构与键结合,增加界面稳定性与连续性,提高合金强韧性的微观本质。

反应合成Ti_3Al/TiC+Al_2O_3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料。通过对粉料的X射线衍射分析、热分析(DSC)和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相。通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态。

NiCuNbCr焊料Ti_3Al/GH4169合金氩弧焊接头的组织及性能

采用钨极氩弧焊方法,使用自行设计制备的NiCuNbCr合金作为焊料,实现Ti3Al基合金与GH4169高温合金异种材料之间的焊接。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(XEDS)等方法对接头横截面的微观组织进行分析。结果表明:GH4169/焊缝界面以及焊缝均主要由Ni元素的固溶体组成,其中固溶了Cu,Fe,Cr,Nb几种元素;而焊缝/Ti3Al界面分为3层组织,其相组成从Ti3Al母材到焊缝方向依次为:固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相、Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物及(Nb,Ti,Mo)固溶体;(Ni,Nb,Cr)及Ni(Cu,Ti)固溶体;Ni的固溶体,固溶元素为Cu,Nb和Cr。接头的平均室温抗拉强度为140.7MPa。拉伸试样断裂于被焊Ti3Al母材表面的扩散反应层,它主要由固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相与Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物组成,该界面是Ti3Al/GH4169接头的薄弱环节。

不同钎料对Ti_3Al基合金钎焊接头强度及界面微观组织的影响

研究了Ti3Al基合金真空钎焊及接头组织性能; 分析了不同钎料对接头界面组织和剪切强度的影响,初步优选了钎料, 优化了钎焊连接规范参数; 利用电子探针、扫描电镜和X射线衍射等方法对接头进行了定性和定量分析。结果表明: 采用NiCrSiB钎料连接时, 在界面处有金属间化合物 TiAl3、AlNi2Ti和 Ni基固溶体生成,TiAl3 和AlNi2Ti的生成降低了接头的剪切强度; 采用 TiZrNiCu钎料连接时, 在界面处有金属间化合物 Ti2Ni、Ti(Cu,Al)2 和Ti基固溶体生成, Ti2Ni和 Ti(Cu,Al)2 的形成降低了接头的剪切强度; 采用 AgCuZn钎料连接时, 在界面处生成TiCu、Ti(Cu,Al)2 和Ag基固溶体, TiCu和Ti(Cu,Al)2的生成是降低接头剪切强度的主要原因; 采用CuP钎料连接时, 在界面处生成了Cu3P、TiCu和Cu基固溶体, Cu3P和 TiCu使接头的剪切强度降低;对于NiCrSiB钎料, 当连接温度为1 373 K, 连接时间为5 min时, 接头的剪切强度最高为219 6 MPa; 对于TiZr NiCu钎料, 当连接温度为1 323 K, 连接时间为5 min时, 接头的最高剪切强度为259 6 MPa; 对于AgCuZn钎料,当连接温度为1 173 K, 连接时间为5 min时, 接头的最高剪切强度为125 4 MPa; 对于CuP钎料, 当连接温度为1 223 K, 连接时间为5 min时, 接头的最高剪切强度为 98 6 MPa; 采用

Ti_3Al基合金及其与异种材料的连接研究现状

文摘综述了耐高温轻质结构材料Ti3Al基合金及其与异种材料的连接研究现状,阐述了熔焊、钎焊、扩散焊、TLP扩散连接等主要连接方法的优缺点,指出了实用化研究方向。

可熔金属芯在金属型铸造Ti_3Al基合金中的应用

本文通过对空心可熔金属芯制造工艺及表面处理工艺的研究 ,成功地实现了Ti3 Al基合金铸件的金属型铸造。研究结果表明 :(1)利用金属型及可熔性金属芯可以铸出合格的Ti3 Al基合金铸件 ;(2 )该技术的重点在于可熔性金属芯的应用 ,可熔性金属芯既要能使合金液圆满充型 ,又要在充型结束后熔化以减少收缩阻力 ;(3 )

液相Al-Si共渗提高Ti_3Al基合金高温抗氧化性

使用Al- 8Si(mass % )合金熔体对Ti3 Al基合金表面进行液相Al-Si共渗硅处理 ,在表层发生了不同程度的界面反应 ,经X射线能谱分析和对涂层的X射线衍射分析 ,推断涂层由TiAl3 及Ti-Si化合物组成 .经 10 13K/ 6min +983K/ 10min的二次改性处理 ,可明显改善Ti3 Al基合金的高温抗氧化性 .1173K/ 10 0h氧化后的涂层组织 ,分析表明 ,涂层改善基体抗高温氧化性的根本原因是在最外层生成了一薄层致密的Al2 O3 膜 .

SiO_(2f)/SiO_2复合材料与TC4,Ti_3Al和TiAl的钎焊

在880℃/10min规范下,采用AgCuTi活性箔带钎料完成了SiO2f/SiO2/TC4,SiO2f/SiO2/Ti3Al和SiO2f/SiO2/TiAl三种接头的连接,每种接头界面均结合良好。接头显微组织结果表明,三种接头组织形貌较为相似,均在靠近SiO2f/SiO2母材的界面处形成了一层薄薄的扩散反应层组织,在该组织中出现了Ti和O的富集。分析认为,钎焊过程中钎料中的Ti会优先向SiO2f/SiO2母材边缘扩散,同时,金属母材中的元素在液态钎料的作用下不断向钎缝中溶解,其中一部分母材中的Ti也会向复合材料母材边缘扩散,两种不同来源的Ti共同与SiO2发生反应生成Ti-O相,根据三种接头扩散层中Ti和O的原子比例推断Ti-O相为Ti2O。三种接头的钎缝基体区主要由白色组织和灰色组织共同组成,其中白色组织中富含Ag,主要以Ag基固溶体形式存在,而灰色组织中富含Ti和Cu,二者结合生成Ti-Cu组织。