真空感应悬浮熔炼(TiC+TiB)增强钛基复合材料组织及高温拉伸性能研究

利用真空感应悬浮熔炼炉制备了(TiC+TiB)/Ti-6Al-4Sn-8Zr-0.8Mo-1.5Nb-1W-0.25Si复合材料,增强体占比分别为0%、2%、4%(体积比)。利用金相显微镜、SEM、XRD、TEM和高温拉伸试验机研究了其显微组织和高温拉伸性能。结果表明:钛合金主要由α-Ti相和Ti_(2)ZrAl相组成,Ti_(2)ZrAl相分布在α-Ti片层交界位置。同时,复合材料中还存在多边形块状TiC和TiB长晶须。钛合金组织为典型的魏氏组织,在β-Ti晶粒内α-Ti相长成近平行排列的长针状。钛基复合材料中随着增强体数量增加,α-Ti长径比显著减小,β-Ti晶粒细化。在650~700℃范围钛基复合材料强度显著提高,2%增强体复合材料在650℃强化效果最优,4%增强体复合材料在700℃强化效果最优。温度超过700℃后,增强体强化效果减弱。复合材料塑性总体较低。钛基复合材料强化方式为细晶强化、固溶强化和载荷传递强化。高温拉伸时钛基复合材料的断裂方式为脆性断裂。

真空感应电磁悬浮熔炼对A356铝合金组织和性能的影响

优化A356铝合金的组织和性能成为实现汽车轻量化、节能化、舒适化和多样化发展的需求之一。为进一步挖掘A356铝合金的性能潜力,本研究采用能量密度高、清洁和可控性好的真空感应电磁悬浮熔炼技术对其进行细化变质处理,并与常规复合细化变质处理进行对比。试验结果表明,真空感应电磁悬浮熔炼复合细化变质处理可使铝合金中的共晶硅相由粗大的板片状转变为细密的球形颗粒状,并在晶界均匀析出;α-Al相明显细化,呈规则圆整的等轴晶状。在真空感应电磁悬浮熔炼工艺条件下,形核功ΔG^*的贡献远大于扩散激活能ΔG A;过冷度不会出现极大值;形核率I随过冷度ΔT的增加而急剧增大,实现熔体爆发生核。同时,晶粒之间强烈的互相碰撞、对流运动致使枝晶臂被剪切而折断、破碎与增殖,导致形核率I更大,并最终遗传到凝固组织中。因此,真空感应电磁悬浮熔炼技术对A356铝合金的细化变质效果较常规工艺有显著提升,且所得合金具有更好的力学性能。

感应加热悬浮熔炼新技术

介绍了一种被称为“理想的熔炼方法”的新技术—感应加热悬浮熔炼技术。阐述了感应加热悬浮熔炼技术的原理、特点和熔炼装置以及应用实例。

Cr_(3)C_(2)添加量对TiC/Ti复合材料组织与力学性能的影响

以Cr_(3)C_(2)粉末作为碳源,海绵钛为基体,利用真空感应悬浮熔炼炉制备原位自生TiC/Ti复合材料。研究了Cr_(3)C_(2)添加量(3wt%、6wt%、9wt%)对复合材料微观组织和力学性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电镜对不同Cr_(3)C_(2)添加量的复合材料的物相组成和微观组织结构进行表征。使用洛氏硬度计和室温拉伸性能试验机对复合材料的室温力学性能进行检测。结果表明:随Cr_(3)C_(2)添加量增加,TiC形貌从细长条状到等轴状再到枝晶状转变,基体组织从片层α’转变为针状马氏体α’,晶粒尺寸大幅度下降;复合材料的洛氏硬度从12.2 HRC提高至40.2 HRC,抗拉强度和伸长率均先升高后下降,当Cr_(3)C_(2)添加量为6.0 wt%时,抗拉强度和伸长率最大。

特种冶金新技术

论述了特种冶金技术 ,包括真空感应脱气浇铸、冷坩埚感应悬浮熔炼等真空冶金 ,真空电渣重熔、电渣快速重熔、电渣复合技术等电渣冶金和等离子冶金技术的新进展 ,并评述了其发展方向。

特种冶金新进展

对特种冶金,包括真空冶金(真空感应脱气浇注、冷坩埚感应悬浮熔炼、电子束连续熔炼),等离子冶金及电渣冶金(真空电渣重熔、高压电渣重熔、电渣快速重熔、电渣复合技术)的新进展进行分析,并对发展方向予以评述。

铸态Ti-22Al-25Nb合金的结构特征与力学性能

Ti2AlNb基合金是目前有望在650~800℃温度范围内取代高温镍基合金的金属间化合物。利用水冷铜坩埚感应悬浮熔炼法,通过调控熔炼工艺,制备了主相分别为B2/β相和O相Ti-22Al-25Nb合金铸锭,通过XRD、SEM等手段进行了合金结构特征的表征,通过室温拉伸试验、室温压缩试验、纳米压痕试验测试了合金的力学性能并分析了断口形貌。研究表明,铸态Ti-22Al-25Nb合金晶粒尺寸达到数百微米。相组成对铸态Ti-22Al-25Nb合金的力学性能有一定影响,铸态O相合金的极限抗拉强度达到了1125 MPa,超过了铸态B2/β相合金的1031 MPa,但粗大晶粒导致合金塑性较差(铸态B2/β相与铸态O相合金的延伸率分布为1.82%与1.32%)。铸态Ti-22Al-25Nb合金的拉伸断口与压缩断口均具有明显的解理断裂特征,拉伸断口主要表现为沿晶断裂,压缩断口主要表现为穿晶断裂。