粉末冶金Ti-Al系金属间化合物的研究

由于可以制备出组织细小、均匀的Ti-Al系金属间化合物材料,粉末冶金技术在Ti-Al系金属间化合物材料的应用研究方面具有很强的优势。本文以Ti-23Al-17Nb(at%)和Ti-45Al-2Cr-2Nb-(B,W)(at%)为例,介绍了粉末冶金技术在Ti-Al系金属间化合物材料制备及成形方面的制备工艺、性能和部分样件,展示了Ti-Al系金属间化合物材料在航天及武器型号方面良好的应用前景。

Ti-Al系金属间化合物的氢脆机理

根据固体与分子经验电子理论分析计算了Ｔｉ－Ａｌ系金属间化合物及含氢各相的价电子结构与解理能。结果表明，Ｔｉ３Ａｌ的氢脆是由于高氢含量下易生成δ脆性相引起的，而ＴｉＡｌ的氢脆是由于固溶氢减弱了含氢ＴｉＡｌ晶胞主干键并降低了解理能引起的。同时解释了一些尚有矛盾的实验结果，并提出了一些解决氢脆的实际方法。

Ti-Al系金属间化合物的抗高温氧化技术

概述了 Ti- Al系金属间化合物的高温氧化机理及抗高温氧化技术 ,并对各种技术进行了评价 ,指出了改善 Ti- Al系金属间化合物抗高温氧化各种方法的成功及不足之处。

连续陶瓷纤维增强Ti-Al系金属间化合物复合材料研究进展

综述了Ti_3Al、TiAl及Al_3Ti三种金属间化合物的特性、应用前景并重点阐述了各自力学性能上存在的不足。为了提高Ti-Al系金属间化合物的性能,提出了一种有效的复合机制,即引入连续陶瓷纤维增强体。介绍了连续陶瓷纤维增强Ti-Al系金属间化合物复合材料的制备技术及研究进展,总结了不同制备方法存在的优缺点。对于复合材料,界面是其中重要的组成部分,详述了纤维与金属间化合物基体的界面反应热力学判据及反应机理等问题。提出了基于该类复合材料的一种新型纤维增强金属间化合物层状复合材料,论述了其研究进展、应用前景及目前存在的问题。最后结合连续陶瓷纤维增强Ti-Al系金属间化合物复合材料的发展提出未来重点研究的几个方向,如纤维/基体界面改性、纤维排布等。

Ti-Al系金属间化合物精密加工研究进展

稀有材料Ti-Al系金属间化合物的本征脆性在一定程度上限制了精密加工技术的选择和在航空航天、国防等领域的应用,为促进此类材料精密加工的适应性及获得高质量的表面,本文对Ti-Al系金属间化合物的精密加工技术进行综述。首先对此类材料的特性及精密加工技术进行总体概括;其次从材料的切削性能(材料去除机理、切削力、切削温度、切屑形态和刀具磨损)对其可加工性进行分析,并对材料加工后的表面完整性(表面粗糙度、表面缺陷、残余应力、加工硬化和金相组织)进行总结;最后,对应用于Ti-Al系金属间化合物所采用的超声振动辅助加工技术进行展望,以期为此类材料的加工提供一定的理论依据和技术支撑。

柔性三元碳化物增强Ti-Al系金属间化合物的研究进展

Ti-Al系金属间化合物被认为是极具发展潜力的高温轻合金,但是室温塑性差和脆性大,超过850℃氧化抗力不足等问题严重阻碍了其实用化进程。复合化技术作为一种高效手段被广泛用于制备Ti-Al基金属间化合物,此时增强相的类型影响着产物的性能。与大多数脆性硬质陶瓷相相比,柔性层状三元化合物Mn+1AXn(简称MAX)兼具金属和陶瓷的双重优异特性,是Ti-Al系金属间化合物最为理想的增强相。本文主要介绍了国内外关于MAX相增强Ti-Al系金属间化合物的研究现状,以期为其他研究者提供一种思路,进一步推动高性能Ti-Al系金属间化合物的发展。

Ti-Al系金属间化合物的制备工艺研究

Ti-Al系金属间化合物由于熔点高、密度低、比强度高等一系列优点,有可能取代镍基高温合金,成为新一代高温结构材料;但其存在的室温脆性限制了它的实际应用,制备工艺的发展和改进便成了关键。介绍了Ti-Al系金属间化合物的性能特点、研究状况以及制备工艺,指出结合攀枝花地区钛资源特点而提出的铝热还原法制备Ti-Al系金属间化合物的重要性。

Fe-Al、Ti-Al和Ni-Al系金属间化合物多孔材料的研究进展

总结Fe-Al、Ti-Al、Ni-Al 3大系金属间化合物的物相结构和基本特性,论述Fe-Al、Ti-Al和Ni-Al 3大类金属间化合物多孔材料的制备方法、孔结构表征以及耐腐蚀性能,并指出孔结构参数的可控性研究、复合材料的制备和焊接性能的提高是金属间化合物多孔材料未来的研究重点。

Ti-Al系的相图及金属间化合物

评述了Ti-Al相图实验测定和理论计算的历史及新近研究;介绍了Ti-Al系金属间化合物的力学行为、影响因素及工艺措施,提出了其进一步发展应解决的问题。

Ti-Al系金属间化合物在均匀化热处理中的微观结构演变

采用旋转摩擦挤压合金化技术制备Ti-Al合金试样,随后对其进行均匀化热处理以获得原位自生Ti-Al金属间化合物.利用SEM、EDS、XRD和EBSD等方法分析了均匀化热处理下Ti-Al试样微观结构的演变.结果表明:均匀化热处理后,组织发生了回复与再结晶现象,晶粒发生明显长大;同时,随着均匀化温度从450℃增至550℃,单质Ti不断减少,试样中出现亚稳相TiAl2和平衡相TiAl3.与室温试样相比,试样在500℃保温5h后,晶粒尺寸增大了4倍,TiAl3晶粒织构从初始的(9211)[0112],演变为(7911)[7811];而试样晶粒取向差范围从初始的3.8° ~114.4°缩小到3° ~92°,同时晶粒内部的晶界数量较原始晶粒下降了一个数量级.

Ti-Al系金属间化合物脆性研究述评

评述了近年来Ｔｉ－Ａｌ系金属间化合物本征脆化和环境脆化的起源、机理及韧化途径、机制的研究进展．

Fe-Al系金属间化合物中的微观缺陷和电子密度

对二元Fe-Al合金,含Cr和Si的Fe3Al合金的正电子寿命谱侧量表明:随着二元 Fe-Al合金Al含量的增加,空位浓度增加,微孔洞的开空间增大,在Al含量高于40%(原子分数)的 B2-FeAl合金中存在着较高的空位浓度和开空间相当于Fe中10-15个空位聚集体的微空洞,在B3-FeAl和D03-Fe3Al合金中,晶格中最邻近的Fe－Al原子对之间发生Fe d-Alp杂化作用,Al的3p电子与Fe的3d电子被局域化并形成共价键,导致合金中的自由电子密度降低,二元Fe-Al合金中的平均电子密度随着Al含量的增加而下降,用Cr元素对Fe3Al进行合金化,合金基体和晶界处的自由电子密度均增加;而加入Si元素,合金基体和晶界处的自由电子密度均减小,讨论了Fe-Al合金的微结构对其力学性能的影响。

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。

两种Ti-Al金属间化合物基合金ISM熔炼过程中Al元素挥发控制方式的判断

对水冷铜坩埚真空感应熔炼过程中合金元素的挥发动力学进行了深入的分析，并在此基础上建立了ISM熔炼过程中Al元素挥发控制方式的判断模型。对Ti-48Al－ZCr－ZNb（at％）和Ti－24Al-11Nb（at％）合金中Al元素挥发控制方式的判断结果表明：随着熔体温度的升高和外压的增大，Al元素的挥发由低温和高压时的界面挥发控制向高温和低压时的界面挥发和液相中扩散同时起作用的双重控制方式转变，只是对于不同的合金，其转变温度和转变压力不同。外压为0．1333Pa时，Ti－48Al－ZCr－ZNb和Ti－24Al－11Nb合金中Al元素挥发控制方式的转变温度分别为1950K和2000K左右；熔体温度为2073K时，因为不同合金中Al元素饱和蒸汽压不同，这2种合金中Al元素挥发控制方式的转变压力分别为133．3Pa和66Pa左右。

热处理条件下激光原位合成高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层的微结构特征

为了提高钛合金的高温抗氧化性能,推动钛合金在高温和复杂工况环境下的进一步工程应用,利用高能激光束作用下Ti、Al、Nb三种元素混合粉末之间的原位反应在BT3-1钛合金表面制备了高温抗氧化的高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。针对原位反应所制备涂层存在的缺陷,通过自行设计的热处理工艺优化了涂层和界面微观组织。借助光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了热处理前后复合涂层的物相结构及显微形貌。结果表明:热处理前的涂层主要由单质Nb、金属间化合物γ-TiAl、α_2-Ti_3Al、Ti_3Al_2等物相组成;热处理后的复合涂层,单质Nb固溶到γ-TiAl和α_2-Ti_3Al中,同时形成了新相Ti_3AlNb_(0.3),涂层近似为γ-TiAl+α_2-Ti_3Al双相层片状等轴晶组织。此外,涂层中并未观察到减弱抗氧化性的单质Nb颗粒和Ti_3Al_2相,Ti、Al、Nb的宏观偏析得以消除,涂层与基材界面位置的气孔和裂纹均以消失,出现了明显的白亮带冶金结合过渡层,涂层组织也更加均匀致密。热处理对提高钛合金表面Nb的合金化程度和改善Ti-Al金属间化合物的高温抗氧化性能起到了显著的促进作用。

Nb-Si系金属间化合物的研究进展

介绍了Nb-Si系金属间化合物及其复合材料的制备工艺、力学性能和物理性能,综述了Nb-Si系金属间化合物作为高温结构材料的最新研究进展和发展趋势,作为轻质高温结构材料的有力竞争者,Nb-Si系金属间化合物及其复合材料,特别是具有低温韧性和高温强度优良均衡的Nb-Nb_5Si_3原位复合材料,有望在下一代航空航天发动机上(≥1600℃)应用。

Nb-Al系金属间化合物及其复合材料研究进展

综述了Nb-Al系金属间化合物作为高温结构材料的最新研究进展和发展趋势。对目前国内外Nb-Al系金属间化合物及其复合材料的制备工艺、组织结构控制和力学性能的研究现状进行评述。结果表明:通过延性相增韧、合金化、层状结构设计、复合材料设计等方法,可以显著改善Nb-Al金属间化合物的室温脆性、抗氧化能力、高温强度及抗蠕变性能。Nb-Al系金属间化合物的研究方向应集中发展以Nb3Al及NbAl3金属间化合物为基体,以SiC、Al2O3及TiC等陶瓷相为增强相强化的陶瓷-铌基合金复合材料。

离心铸造制备Al－Ti系金属间化合物梯度功能材料的组织及耐磨性的研究

为获得表面具有耐磨、耐热、耐蚀而整体又具有较好强韧性的低密度材料，以缓解各种应力（热应力，压应力等），提高材料的使用性能，作者采用离心铸造工艺，通过改变合金成分、转速，获得组织，成份，硬度均呈梯度分布的材料。显微组织分析表明：外表层组织主要有ＴｉＡｌ和ＴｉＡｌ＿３初生金属间化合物组成，离心转速和合金含量愈高，则外表层初生金属间化合物含量愈多，且金属间化合物显微硬度呈梯度分布，显微硬度和耐磨性呈很好的对应关系，最后作者提出该工艺下材料的形成机制，合金元素传质和初生相沉积随凝固同时进行，为进一步定量地控制该材料组织提供理论依据。

电热爆炸法原位合成Fe-Al系金属间化合物涂层的研究

利用电热爆炸喷涂装置将纯铝喷涂到Q235钢基体上原位合成FeAl和Fe3Al金属间化合物涂层,通过X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对涂层的物相进行了分析。结果表明,采用电热爆炸法在合适的喷涂距离下可合成具有亚微米晶的Fe3Al金属间化合物涂层,该涂层的硬度达630 HV0.05。涂层与Q235钢基体实现了冶金结合。

Ti-Al金属间化合物润滑薄膜制备及其摩擦磨损性能研究

采用双靶反应磁控溅射法在不锈钢基体表面沉积Ti-Al二元金属间化合物薄膜，采用改变基体相对于靶材位置的方法调整薄膜中Al和Ti含量，通过对薄膜成分和结构表征以及摩擦系数测定，并结合Ti-Al合金相图系统研究不同成分薄膜的摩擦磨损特性．结果表明：随着薄膜中Al含量在43．20at％-67．89at％之间改变，薄膜的摩擦系数处于0．05—0．30之间；当薄膜中Al含量为45．59at％时，薄膜的摩擦系数最小，为0．05，且Al含量为43．20at％-48．23at％的薄膜的摩擦系数均小于0．10；当Al含量大于48．23at％时，随着Al含量的增加，薄膜的摩擦系数增至0．32；当Al含量为43．20at％-48．23at％时，薄膜中形成了α2-Ti3Al＋γ-TiAl两相共存组织，具有减摩效果的同时，使其磨损率降低12．57％-38．41％．