Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在流动电解液中的钝化行为及非线性动力学分析

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的稳定性和形成过程以提高电解加工中的抗杂散腐蚀。通过循环伏安曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,通过相空间重构、递归图及其定量分析确定系统的波动程度和稳定性,并运用形核曲线和功率谱密度分析钝化膜的形成过程。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在20% NaNO_(3)溶液中的钝化区间为0~1.8 V,进而依次选取0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 V这5个电位的钝化区间,分析动态流场下形核曲线,发现钝化膜的成膜过程主要是扩散的方式控制瞬间形核以及三维生长方式进行,然后通过功率谱密度发现钝化膜的生长过程受到粒子的分形布朗扩散影响。通过分析钝化过程的非线性动力学行为,发现相空间重构的吸引子整体波动程度较小的电位有1.2V和1.4V,且通过递归定量分析,发现1.2V电位下系统具有很强的周期性。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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-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。

熔体处理对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金凝固组织的影响

在1480～1510℃对Ti-48A1-2Cr-2Nb合金分别进行了0、10、15、20次循环处理，研究了该合金凝固组织的演变规律。结果表明，未处理的合金组织由粗大的片层团组成；随着循环处理次数的增加，Ti-48A1-2Cr-2Nb合金由粗大的片层团向细小的等轴晶转变，且分布更加均匀。分析表明，在循环处理的快速加热阶段，初生晶粒发生了重熔，破碎的枝晶与“母体”分离，可在后续的冷却阶段作为形核质点。与此同时，由于电磁搅拌作用，溶质场和温度场分布均匀，抑制了成分过冷的产生，从而起到了细化晶粒的效果。

高温喷丸对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金显微组织和性能的影响

为提高Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的高温性能和疲劳寿命,采用不同种类弹丸及不同喷丸温度对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行表面喷丸处理。通过分析喷丸后显微组织和硬度的变化,研究了弹丸种类和喷丸温度对钛铝合金表面性能的影响。结果表明:相同喷丸温度下,合金经陶瓷喷丸处理后,表面较平滑,缺陷少,硬度适中。在陶瓷喷丸条件下,随喷丸温度升高,喷丸强化层塑性变形量增加,喷丸温度为675℃时显微硬度获得最大值500 HV0.2,综合喷丸效果最佳。675℃陶瓷喷丸合金经700~800℃×150 h保温处理后,显微硬度变化不大,即热稳定性满足应用要求。

B添加对气雾化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末SPS性能的影响

以气雾化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末为原料,研究不同B添加量对其放电等离子烧结(SPS)性能的影响。结果表明:在Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中加入B元素后可以明显降低试样的快速致密化温度;添加了B元素的合金粉末烧结后都发生了明显的致密化过程,枝晶结构已经全部消失,同时形成了更加清楚的相界面,晶粒明显细化;B添加质量分数为0.2%的合金粉末烧结后达到了最高的力学性能,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为524 MPa、488 MPa和9.62%。

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。

电磁悬浮下不同凝固方式对Ti-48Al-2Cr合金显微组织的影响

钛铝基合金凝固组织是控制其性能的关键因素,电磁悬浮技术作为一种非接触式熔炼技术,能够显著改善合金凝固组织的形貌,从而改善其性能。采用电磁悬浮技术和不同的凝固条件对Ti-48Al-2Cr(at%)合金进行了处理,并研究了其显微组织形态结构特征。结果表明:电磁悬浮后合金的凝固组织明显区别于原始合金的凝固组织;有容器凝固的显微组织呈现放射状细密结构,出现了粗大的枝状晶体形貌,无容器凝固的显微组织呈现出典型的片层结构,显著改善了凝固组织;电磁悬浮下无容器凝固方式的Ti-48Al-2Cr合金显微组织是不同方向分布的α_(2)+γ片层状组织,片层组织晶粒尺寸随着He气流量上升而减小,晶粒显著细化,当电磁悬浮气氛He气流量从3.0 L/min增加至5.0 L/min时,合金的晶粒尺寸从282.5μm减小至206.6μm,晶粒尺寸细化了26.9%。

Ti-47Al-2Cr-1Nb合金的晶粒细化工艺及显微组织变化特征

研究了Ti 4 7Al 2Cr 1Nb (at % )合金的等温变形复合热机械处理晶粒细化工艺及显微组织变化特征。通过两次等温变形 (变形量 70 %以上 )加中间热处理 ,破碎了粗大的铸态层片晶团 ,热处理后得到均匀的等轴γ细晶。变形态的微观组织显示 ,等温变形过程中发生了动态再结晶 。

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%。

高强韧Ti-6Al-2Zr-2Sn-3Mo-2Nb-1Cr-0.1Si-xFe钛合金的组织和压缩性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、维氏硬度计、电子万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)等分析测试方法,研究了Ti-6Al-2Zr-2Sn-3Mo-2Nb-1Cr-0.1Si-xFe(x=0,0.4,0.8,质量分数,%)铸态合金双重退火后的组织和力学性能。结果表明:3种铸态合金的组织均为近魏氏组织;热处理后,随着Fe含量增加,合金组织中的α相长径比减小,等轴化更为明显,且次生α相细化以及β相含量增加,维氏硬度升高。在0.001 s^(-1)应变速率下静态压缩,合金具有应变强化效应,Fe含量越高应变强化效果越显著,TC21-0.4Fe合金断裂前最大应力和断裂应变比TC21-0Fe合金分别提高约16.86%和30.72%。在2500 s^(-1)高应变速率下动态压缩,TC21-0.8Fe合金的流变应力最高,约为1377 MPa,比TC21-0Fe合金提高了6.99%,TC21-0.4Fe合金具有最好的断裂应变,约为0.139,比TC21-0Fe合金提高了21.92%。

固溶时效对铸造Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb钛合金组织和性能的影响

研究了固溶时效制度对铸造Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb钛合金组织及力学性能的影响。结果表明,适当的热处理制度可以明显提高合金的室温及高温强度,但是塑性略有下降。Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb铸造钛合金组织以集束状的片状α相为主,热处理后α集束的尺寸得到细化。采用915℃×2 h+空冷+590℃×4 h+空冷的热处理制度可以得到较理想的显微组织和良好的室温及高温综合力学性能。

粉末冶金Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金高温流变行为及本构模型研究

利用Gleeble-1500D热模拟实验机对元素粉末法制备的TiAl基合金进行等温压缩实验,实验温度为1100~1200℃,应变速率为0.1~0.001 s^(-1)。研究结果表明:粉末冶金Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金在等温恒应变速率压缩过程中产生了明显的动态再结晶,流动应力呈流动软化特征,其流变应力值随着变形温度的上升而降低,随应变速率的增大而增大;获得峰值应力下的激活能为563.67 kJ·mol^(-1)。基于BP神经网络建立了该合金的本构模型,结果显示预测值和实验值的拟合相关系数达0.9995,所建立的本构模型平均相对误差在4%以内。通过与Arrhenius型本构模型预测结果的各项统计参数进行对比,发现BP神经网络模型预测效果较佳,可客观真实地描述Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金的高温塑性变形行为。