考虑包晶反应的Ti-(45—48)Al合金锭凝固组织模拟

提出了一种新的模拟Ti-(45—48)Al(原子分数,％)合金锭凝固组织形成的随机性方法．将元胞分为先析出相元胞和包晶相元胞两类,不同的元胞凝固路径不同．借助于这种方法,在最终的模拟结果中可以显示包晶相的随机分布．计算中考虑了一次缩孔的形成,对于大尺寸铸锭的模拟,提出了特殊移动内存分配方法,以节约计算时间和计算量．对比模拟结果和实验结果验证了模型的可行性,分析了凝固参数对凝固组织的影响．模拟结果表明流动强度的增大以及合金元素成分的增加均有助于等轴晶区的形成．随着合金成分的增加,包晶相的数量增加．

Ti-45Al合金焊接熔池凝固过程数值模拟

采用元胞自动机法和有限差分法建立了宏微观耦合下的焊接熔池微观组织凝固模型,对Ti-45Al合金焊后凝固过程中的枝晶生长形貌和溶质场浓度分布进行模拟,并通过试验对模拟结果进行验证.讨论分析了焊接热输入、内部形核数和表面传热系数对枝晶生长及形貌的影响.结果表明,熔池内的组织主要由柱状晶和等轴晶两种形态组成.热输入的增加和传热系数的减少均有助于柱状晶的生长,而内部形核数越大则越有利于等轴晶的生长.所建立模型的计算结果与试验结果在关于枝晶生长的定向研究中有较好吻合.

抽拉速率对定向凝固Ni-45Ti-5Al合金微观组织的影响

采用Bridgman型液态金属冷却定向凝固方法,研究Ni-45Ti-5Al(摩尔分数,%)合金在不同抽拉速率(20、100和200μm/s)下定向凝固后的相组成及其形态特征。结果表明:Ni-45Ti-5Al合金定向凝固生长区呈现明显的柱状晶生长形态,定向效果良好,NiTi基体以[100]方向为择优取向,Ti2Ni析出相沿[111]晶向择优生长。随着抽拉速率的提高,Ti2Ni相更加细小、分散,由在胞晶界上几乎连续分布改变为断续分布。在20～200μm/s的宽生长速率范围内,均以胞状晶形态生长,固/液界面形态没有发生显著变化;随着抽拉速率从20μm/s增加到200μm/s,定向胞晶组织明显细化,平均胞晶间距由85μm减小到25μm。

加热温度对定向凝固Ni-45Ti-5Al合金组织特征的影响

采用液态金属冷却定向凝固技术研究了Ni-45Ti-5Al(原子分数,%)合金在1450、1550和1650℃下定向凝固组织的演变规律。结果表明,Ni-45Ti-5Al合金定向凝固生长区宏观组织为柱状晶,定向效果良好;微观组织呈胞状晶形态生长,由初生NiTi基体相和Ti2Ni析出相组成;NiTi相和Ti2Ni相分别以[100]和[111]方向择优取向,两相组织均固溶有一定量Al,且基体相中Al含量大于析出相中Al;随加热温度的升高,定向胞晶组织变化不明显,胞晶间距为30～50μm,在1550℃定向凝固时Ti2Ni相析出量最大。

航空机械用NiTi-Al合金热处理后的力学性能变化

通过Gleeble-3500热模拟试验机,研究了不同热处理工艺对Ni-45Ti-5Al合金微观组织和力学性能的演变的影响。结果表明,铸造Ni-45Ti-5Al合金由Ni Ti和Ni2Ti Al双相组成。在550℃时效后Ni2Ti Al相呈针叶状出现。随着时效温度升高,析出相数量显著增加,并且相互交叉、紧密分布,并逐渐粗化。当时效温度为750℃时,析出相粗化。合金的高温压缩屈服强度随时效温度先升高而后降低。经650℃时效后Ni Ti-Al合金高温性能最好,完全满足航空发动机的高压气机叶片强度要求。

Fe元素对Ti-45Al合金铸态组织及硬度的影响

利用非自耗真空电弧熔炼炉获得了Ti-45Al-xFe合金钮扣锭,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和洛氏硬度仪研究了Fe含量的变化对Ti-45Al-xFe合金铸态组织及硬度的影响规律。结果表明:随着Fe含量的增加,Ti-45Al-xFe合金的显微组织演化过程依次经历了如下阶段:具有四重对称的树枝晶→具有四重对称的树枝晶+枝晶间较小的γ相+少量的B2相→具有六重对称的树枝晶+板条状的γ相+大量的B2相,而且在Ti-45Al-xFe合金中B2相的析出量也随之增加。另外,随着Fe含量的增加,Ti-45Al-xFe合金中的凝固初生相由β相向α相演化。通过对Ti-45Al-xFe合金进行硬度试验发现,其硬度拟合曲线呈现先降低后增加的变化趋势。这主要是由于Ti-45Al-xFe合金中B2相的大量析出及其显微组织形态的变化所致,当Fe含量大于5%(原子分数)时,Ti-45Al-xFe合金的显微组织中的B2相的形态发生了明显的变化,并且该B2相的内部呈现蜂窝形状。因此,由于该B2相的组织形态导致了Ti-45Al-xFe合金的硬度值增加。