BaZrO_3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织研究

采用BaZrO_3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金。通过扫描显微镜、金相显微镜和XRD等手段分析了BaZrO_3耐火材料与金属熔体之间的界面情况、熔体通过螺旋选晶器后的晶粒数目和片层变化、晶臂与枝晶干的夹角以及凝固后Ti-46Al-8Nb合金的组织形貌。结果表明,BaZrO_3复合型壳与Ti-46Al-8Nb合金之间存在约为10μm的扩散层;在抽拉速度7.7 mm/min、温度1 550℃条件下,Ti-46Al-8Nb合金的初生相为α相以及β相,经过定向凝固后的微观组织为γ+α_2片层、γ相以及B2相;在定向凝固过程中,螺旋选晶可以明显使晶粒数目减少,但是对片层间距的大小无影响。

定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织演变与微观偏析(英文)

在3～70μm/s的生长速度范围内对Ti-46Al-8Nb(摩尔分数,%)合金进行定向凝固实验,研究其微观组织演变和微观偏析形式。在该生长速度范围内,固-液界面表现为规则的枝晶生长,一次枝晶间距随着生长速度的加快而逐渐减小。在定向凝固过程中观察到典型的L+β→α包晶反应,最终得到具有α2/γ层片和B2相的微观组织。在各个晶粒中,层片与β相枝晶初始生长方向呈0°或45°。包晶反应导致严重的成分偏析,在凝固过程中,铝富集在枝晶间,铌富集在枝晶心部。随着α相的形核和生长,铌的偏析程度逐渐增大,从而促进B2相的析出,而富集在枝晶间的铝在包晶反应发生后逐渐变得均匀、一致。

Ti-48Al-2Cr-2Nb钝化膜的电化学性能及形成机理

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的耐腐蚀性和形成机理对提高电解加工过程中的抗杂散腐蚀具有重要意义。通过极化曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,采用X射线光电子能谱确定了钝化膜的成分与结构,并运用电化学阻抗谱和Mott-Schottky理论分析了钝化膜的电化学性能。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在NaNO_(3)电解液中钝化电位区间为0.079~1.896V,钝化膜主要成分为Al_(2)O_(3)、TiO_(2)及少量的Nb_(2)O_(5),呈双层多孔结构,具有良好的耐腐蚀性。钝化膜具有n型半导体特性,载流子密度随钝化电位的增加而降低。最后,构建了钝化膜形成示意图,揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的形成机理与成相膜理论相符,以半球体模型延展并形成独立的相。

磁场对双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电解加工表面微观形貌的影响

为揭示电解加工表面成形规律,建立电-磁-热-流多场耦合微观材料模型,从电流密度分布、粗糙度、微观形貌等几个方面,动态跟踪阳极微观表面成形过程,揭示Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在不同磁场条件下,电解加工微观表面的动态演变规律及影响机制,并通过实验验证仿真结果。仿真结果表明:电解加工微观表面成形是一个表面膜生成与溶解的复杂竞争过程,在加工过程中,微观表面反复经历粗化与抛光阶段。无磁场作用时,表面粗糙度为0.121μm,多重分形谱的谱面积为0.0030;有磁场作用时,表面粗糙度为0.118μm,谱面积为0.0023。实验结果证实:无磁场时,表面粗糙度为1.16μm,多重分形谱的谱宽为0.87,谱面积为1.468;有磁场时,表面粗糙度为0.93μm,谱宽为0.84,谱面积为1.388。仿真结果与实验结果吻合,磁场降低了加工表面粗糙度,使表面微观形貌变简单、均匀,同时提高了加工稳定性。

热处理工艺对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织性能的影响

对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金热处理后的组织演变和力学性能进行研究。结果表明:随着热处理温度的提高,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的细小双态组织和等轴γ条带组织逐渐发生粗化,并且向层片组织转变。当热处理工艺为1290℃/4 h、1315℃/1.5 h和1335℃/0.5 h时,合金的主要组织分别为双态组织、近层片组织和全层片组织。其中,等轴γ条带的平均宽度由沉积态的28.5μm分别增大至115.5、291.4、332.5μm。组织粗化使得纵向试样的平均抗拉强度由沉积态的698 MPa分别下降至541、461、390 MPa,延伸率无明显变化。此外,所有热处理工艺下横向试样的力学性能均优于纵向试样,这是由于粗化的等轴γ条带与基体中双态组织的界面结合强度较弱。随着热处理温度的升高,横向试样与纵向试样抗拉强度的差值逐渐增大,在1335℃/0.5 h时达到最大值102 MPa。

内燃机用Ti-46Al-8Nb-0.5Y-0.2B合金1300℃两步锻造组织及拉伸性能

为了提高内燃机用Ti-46Al-8Nb-0.5Y-0.2B合金性能,先对其实施等静压和均匀化退火,之后对其进行1300℃等温两步锻造,控制总变形量为75%,再对锻饼实施冷却降温,冷却处理方式选取空冷(AC)和炉冷(FC)。通过实验测试的手段对其微观组织及拉伸性能进行分析。结果表明:空冷后上表面为片层结构,形成了许多α2/γ层片晶,片层厚度约43μm。中心为长条状片层晶组织;在侧面形成了许多片层结构。炉冷后上表面形成片层形态,尺寸接近60μm;中心片层尺寸降低,形成更多的β相;侧面形成许多无规外形的片层。空冷获得的合金组织室温拉伸强度比炉冷略高。在800℃下进行拉伸测试时,空冷方式得到的合金组织拉伸强度为591 MPa,屈服强度为472 MPa,伸长率为32%。合金室温拉伸表现为沿晶脆性断裂特征。800℃拉伸后在断口区域未形成很大的韧窝,主要表现为塑性变形。900℃拉伸后在断口区域形成大量韧窝,主要发生了韧性断裂。

Ti-22Al-25Nb合金盘件B2/β锻工艺优化

采用有限元模拟分析了Ti-22Al-25Nb合金复杂截面盘件的B2/β锻成形过程,发现简单饼坯作为预制坯成形工艺不合理,模锻后盘件应变不均匀显著:鼔筒与辐板连接位置应变过大,而鼔筒端部应变过小,可能造成组织不均匀。通过模拟对预制坯进行了优化,模锻工艺优化后整个锻件的应变均匀性得到显著改善。采用优化后的工艺进行Ti-22Al-25Nb合金盘件锻造试验,所得的盘锻件组织为板条组织,且不同位置组织均匀性较好。

时效温度对Ti-22Al-25Nb合金棒材力学性能的影响

时效温度是影响Ti-22Al-25Nb合金力学性能的重要因素。采用单因素变量法研究了时效温度对Ti-22Al-25Nb合金棒材拉伸性能的影响。结果表明,在800~850℃温度范围内时效,800℃时效的Ti-22Al-25Nb合金棒材,强度高,塑性低,850℃时效的Ti-22Al-25Nb合金棒材的强度低,塑性高。820℃时效的棒材的强度和塑性获得最佳匹配,综合考虑合金棒材的强度与塑性,试验范围内的最佳时效温度为820℃。

变形量对Ti-22Al-25Nb合金环形锻件组织与拉伸性能的影响

以Ti-22Al-25Nb合金环形锻件为研究对象,观察了不同变形量的环形锻件微观组织,研究了变形量对锻件室温拉伸性能、室温缺口敏感性和高温拉伸性能的影响,分析了断口特征。结果表明:随着变形量的增加,压扁B2晶粒的长短轴之比显著增加,一次初生板条O相含量明显增加,晶界析出相更加断续。变形量的增加同时提高合金的强度和伸长率。当变形量为50%时,环件试样达到了最佳的强度和塑性匹配。因B2晶粒尺寸减小的晶界强化作用和晶界析出相的不连续是合金的强度和塑性升高的主要原因。室温拉伸断口特征以解理刻面为主。随变形量增加,室温拉伸断口上二次裂纹增加,塑性断裂特征增加。

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金ISM熔炼过程研究

介绍了Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｃｒ－２Ｎｂ合金ＩＳＭ（感应凝壳熔炼方法）熔炼过程，研究了不同炉料状态对熔炼过程的影响。试验结果表明，当熔炼钛合金时，高熔点、高密度的合金元素应首先配制成中间合金以减少真空熔炼时合金元素的挥发损失。

钨对铸态Ti-45Al-8Cr-2Nb合金的高温性能影响

采用高温拉伸测试及显微组织观察,研究了微量钨对铸态Ti-45Al-8Cr-2Nb(原子百分比)合金的高温性能影响。结果表明,在基体合金中添加2%W,能使铸态合金的最大伸长率降低,而最大伸长率相应的温度向高温方向移动;高温变形过程中,晶粒滑动的协调过程由晶界扩散转化为体扩散;含钨的合金在800℃时的伸长率从0.62%提高到90%。

Ti-22Al-25Nb合金热处理后不同相含量的比较及其对合金显微硬度的影响

通过对Ti-22Al-25Nb合金设计不同的热处理工艺路线,分别得到β/B2相和O相的两相合金及β/B2相、α_(2)相和O相的三相合金;借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和维氏显微硬度计,研究合金在不同热处理工艺下的组织演变、物相、相含量及显微硬度。结果表明:随着热处理温度的降低,由β/B2相和O相两相组成的Ti-22Al-25Nb合金中,O相和β/B2相的晶粒尺寸都逐渐增大;O相的体积分数逐渐增加,而β/B2相的体积分数逐渐减少;合金的显微硬度逐渐增加。随着热处理温度的降低,由β/B2相、α_(2)相和O相三相组成的Ti-22Al-25Nb合金中,α_(2)相和O相的晶粒尺寸都逐渐增大,而β/B2相的晶粒尺寸逐渐减小;α_(2)相和O相的体积分数逐渐增加,而β/B2相的体积分数逐渐减少;合金的显微硬度逐渐增加。这一研究结果为进一步获得综合性能优异的Ti-22Al-25Nb合金提供了数据参考。

用机械合金化工艺制备SiC质点弥散分布的Ti-48Al-2Cr-2Nb超细复合粉末

为制备 Si C质点弥散分布的 Ti- 4 8Al- 2 Cr- 2 Nb超细复合粉末 ,对复合粉末的机械合金化工艺进行了较详尽的研究。用 XRD和 SEM研究了机械合金化过程中粉末形貌、粒度和显微组织的变化 ,并对复合粉末的机械合机化过程进行了探讨。

双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电解加工表面微观形貌演变研究

针对各向异性合金材料电解加工过程中,加工表面形貌难以控制的问题,利用位置函数建立双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观材料模型,进而建立电解加工仿真微观物理模型,分析加工表面微观形貌随宏观工艺参数演变的规律。研究结果表明:电解液流速在14.7~23.4 m/s、进给速度在1.7~2.3mm/min范围内,随着电解液流速和进给速度的增加,加工表面粗糙度R_y越低;当加工电压为21 V、进给速度为2.3 mm/min、电解液流速为23.4 m/s时,加工表面最光洁,R_y值达最小,为0.677μm。从微观形貌演变仿真可以看出,获得最光洁加工表面经历了先粗化后抛光的过程。

高品质Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末制备方法及其相变组织研究

采用等离子旋转电极法制备了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末,研究了该合金粉末的相变组织。结果表明:粉末主要分布在75~200μm,中值粒度为135μm;粉末中的氧含量随粉末粒度的增大而降低,当粉末粒度超过106μm后,粉末氧含量随粉末粒度的增大无明显变化,约520 ppm,氮和氢元素含量随粉末粒度的增大没有明显变化;粉末中的空心粉率随粉末粒度的增加而增加,最大值约0.6%;等离子旋转电极法(PREP)制备的粉末为快速凝固的胞状晶或胞状树枝晶,相组成主要是α2(Ti_(3)Al)相和少量γ(Ti Al)相。当加热温度达到701℃时,粉末开始发生α2相向γ相转变;1151℃时开始发生α2+γ相向高温α相转变;1278℃时开始发生α+γ相向α相转变。

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金非晶钎焊接头组织和力学性能研究

用Cu41.83Ti30.21Zr19.76Ni8.19非晶钎料对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行真空钎焊连接,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射以及万能试验机研究接头的显微组织和力学性能。结果表明:在钎焊温度为880、940、970℃,保温时间为600 s下实现了TiAl合金连接,钎缝主要由Ti2Al、AlCuTi、(Ti,Zr)2(Cu,Ni)和α-Ti组成;在一定的保温时间下,增加钎焊温度会导致接头剪切强度先增大后减小;当钎焊温度为940℃、保温时间为600 s,接头的剪切强度达到最大值,为266 MPa。反应层厚度影响接头剪切强度,为更好地控制反应层厚度,建立界面反应层生长动力学方程。

热处理对热等静压Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织和力学性能的影响

采用PREP法制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb预合金粉末,通过热等静压致密化(HIP)制备Ti-48Al-2Cr-2Nb合金。对HIP态合金进行不同温度(1250、1285、1300℃)真空热处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机对HIP态和不同温度热处理后的合金组织、室温力学性能分析。结果表明:Ti-48Al-2Cr-2Nb合金不同温度热处理可分别得到近γ组织、双态组织、近片层组织,其中,1285℃真空热处理得到的双态组织室温抗拉强度和伸长率最佳,其抗拉强度达到495.5 MPa、伸长率高达1.5%。

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金高电位电化学腐蚀系统的稳定性特征

采用计时电流法测得Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电化学腐蚀的电流密度时间序列,对比小波阈值和变分模态两种方法的去噪效果,计算Kolmogorov(K)熵,结合电化学阻抗谱和腐蚀表面形貌分析电化学系统的稳定性特征及影响因素。结果表明:电化学腐蚀系统具有较强的混沌特性,随外加电位的升高系统稳定性先增强后降低;当外加电位为7~13 V时,电化学系统稳定性受电极界面粗化程度和吸附反应响应速度的影响不显著,当电位为16 V时,系统稳定性则受二者影响显著;光滑的界面反而降低了系统稳定性,这主要归因于高电位电化学反应的剧烈程度和复杂程度。

Ti-22Al-27Nb合金平衡相结构预测

在Ti Al Nb三元系热力学数据库基础上 ,运用相图计算技术预测了Ti2 AlNb基合金Ti 2 2Al 2 7Nb的相比例和相组成等平衡相结构信息 ,并揭示了该合金相结构的演化过程 ,与实验结果吻合较好。随着温度的变化 ,该合金中存在的平衡相也随之变化 :在 10 5 0℃以上全部转变为B2相 ,在 10 0 0～ 15 0 0℃之间α2 +B2两相共存 ,在 843～ 10 0 0℃之间为α2 +B2 +O1三相共存 ,在 75 0～ 843℃之间为α2 +B2 +O2三相共存 ,在 72 7～ 75 0℃之间为O2 +B2两相共存 ,在 72 7℃以下全部转变为O2相。

Ti-22Al-25Nb与TC11异种钛合金的线性摩擦焊接

通过Ti-22Al-25Nb(Ti2AlNb基合金)与TC11((α+β)钛合金)的线性摩擦焊接,研究焊接工艺参数对接头外貌及界面结合率的影响,观察接头附近显微组织,并测试了其显微硬度。结果表明,随着焊接工艺参数,如摩擦时间、摩擦频率和摩擦压力的提高,接头的结合率显著提高;在焊接和随后的冷却过程中,TC11合金侧的热影响区域发生了α→β→α′相变,形成的大量针状马氏体α′相使焊缝区的显微硬度值显著增大;Ti-22Al-25Nb合金侧的热影响区域主要发生了(O,α2)→B2/β相变,随着O相和α2相的减少,该区域金属的显微硬度值显著降低。在合适的工艺条件下,线性摩擦焊接Ti-22Al-25Nb合金与TC11合金能够形成质量完好的焊接接头。