电场激活扩散连接Ti-TiAl及其界面性能表征

运用电场激活扩散连接工艺(FADB)实现了钛铝粉体的燃烧合成及与钛的同步扩散连接,采用SEM和XRD分析了界面的微观组织、断口形貌和相组成,采用三点弯曲试验测试了连接接头的抗弯强度,并通过ANSYS有限元模拟分析了连接接头的残余应力及应变等力学特性。结果表明,钛铝粉体充分反应后,与钛的连接界面结合良好,形成TiAl/(Ti3Al+TiAl)/Ti3Al/Ti(ss.Al)/Ti的层状梯度连接结构,最大抗弯强度346 MPa,断裂于TiAl-Ti3Al连接界面处。经有限元模拟分析,试件最大残余应力同样位于TiAl-Ti3Al连接处。

一次烧结制备W-Mo-Ti-Ti-Al系密度梯度材料

设计了W Mo Ti TiAl系新型密度梯度材料。分别采用Ni Cu和Fe Al烧结剂 ,对W Mo合金和Mo Ti合金进行了低温热压烧结 ,讨论了合金中主要组成元素的结合形式。最终通过在 1473K ,30MPa ,1h条件下一次烧结 ,获得整体致密且平行精度较好的梯度材料 ,材料的密度在 3.81～ 17.15 g/cm3 的较大范围内沿厚度方向呈准连续变化。

Ti／TiAl复合材料界面与弯曲性能的研究

实测了单相γ－ＴｉＡｌ合金和塑性纤维韧化γ－ＴｉＡｌ金属间化合物复合材料的弯曲性能；利用ｘ射线衍射仪、光学显微镜，扫描电镜分析了Ｔｉ／ＴｉＡｌ复合材料的组织结构和界面，并研究了复合材料的界面和弯曲性能的关系．结果表明：Ｔｉ／ＴｉＡｌ复合材料的弯曲强度明显提高，但挠度提高不明显，界面厚度达３０ｕｍ，界面上有Ｔｉ２Ａｌ，Ｔｉ３Ａｌ等不同的反应产物存在。

喷丸处理对合金高温氧化性能影响的研究进展

本文综述了喷丸处理对金属材料高温氧化性能的影响,介绍金属材料的高温氧化和几种常见的喷丸技术,以及不锈钢、钛及钛合金、镍基合金和钛铝合金在高温环境下的应用、氧化层组成以及存在的问题,重点介绍了喷丸对不锈钢、钛及钛合金、镍基合金以及钛铝合金的表层微观组织结构、高温氧化动力学、氧化膜组成与物相的影响,讨论总结了喷丸对合金高温氧化性能的作用机制,展望了利用喷丸技术改善合金抗高温氧化性能的发展趋势。

航空铸造钛合金及其成型技术发展

简述了铸造钛合金及TiAl合金的特点及在国内外航空领域的应用。根据我国钛合金领域专利申请情况分析了铸造钛合金技术在近30年的变化,特别是在航空领域的变化。随着航空制造技术的发展和高性能飞机的需求,钛合金铸件正向大型、整体和复杂化变化,TiAl合金铸件的发展将大大提高航空钛合金的使用温度。而航空领域的钛合金铸造技术将不再是单一的熔模精密铸造,将融合铸造模拟仿真技术和增材制造技术的优势,采取复合式发展的道路,以提高其整体精铸水平和生产效率。

TiAl/Al的连接及Ti/TiA/Al系梯度材料的制备

1473K，30MPa，1h的热压条件下烧结了Ti／Ti+TiAl／TiAl粉体叠层材料，在烧结过程中，混合层Ti＋TiAl内部发生了剧烈的化学反应（Ti＋TiAl→AlTi2），该反应波及到相邻的Ti层及TiAl层，因而形成了物相组成渐变的精细梯度结构：Ti／Ti＋AlTi2／AlTi2／AlTi2＋TiAl／TiAl．使用A176Si10Zn10Cu4质量分数，％）合金钎料在853K，20min的钎焊条件下将该材料的TiAl例与Al进行了连接界面的测试表明，钎焊过程中钎料中的元素Si向TiAl表面扩散，并有Ti-Si化合物生成对反应机理进行了探讨．最终获得的Ti／TiAl／Al系密度梯度材料不仅整体致密。

Ti／TiAl金属间化合物为基的复合材料的性能与析出相研究

用三点弯曲法研究了金属间化合物γ－ＴｉＡｌ和用塑性Ｔｉ纤维韧化的Ｔｉ／ＴｉＡｌ复合材料的弯曲性能；利用Ｘ射线衍射仪，光学显微镜、扫描电镜研究了它们的相组成，并分析了Ｔｉ／ＴｉＡｌ复合材料弯曲性能和界面相之间的关系。结果表明：Ｔｉ／ＴｉＡｌ复合材料的弯曲强度提高了２２．５％，挠度提高不明显，有明显韧化的效果。复合材料中Ｔｉ３Ａｌ、Ｔｉ２Ａｌ等金属间化合物相析出，是它塑性没有明显优化的原因。

以Ti/V/Cu、V/Cu为中间层的TiAl合金与40Cr钢的扩散连接

用真空扩散连接方法对TiAl/Ti/V/Cu/4 0Cr钢及TiAl/V/Cu/4 0Cr钢进行了研究。结果表明 ,以Ti/V/Cu作中间层的接头拉伸强度高于以V/Cu作中间层的接头强度。界面分析显示 ,Ti/V、V/Cu、Cu/4 0Cr钢的各个结合界面处未形成金属间化合物 ,而TiAl/Ti的结合界面上有Ti3Al产生 ;在TiAl/V的界面上有Ti3Al、Al3V两种金属间化合物产生 ;界面上脆性金属间化合物的产生是接头发生断裂的原因。

连续Ti纤维增强TiAl化合物基复合材料的研制

采用类似箔叠纤维法制备连续纤维增强ＴｉＡｌ基复合材料，可使纯钦纤维增强ＴｉＡｌ基复合材料的弯曲强度较ＴｉＡｌ提高２２．５％；涂覆Ａｌ２Ｏ３的钛纤维增强ＴｉＡｌ基复合材料的弯曲强度较ＴｉＡｌ提高２８％，而且其界面反应层厚度可减小到２０μｍ。结果表明，此法是制备连续纤维增强ＴｉＡｌ基复合材料的有效方法。

以铜和Cu-Ti作为中间层的TiAl/GH3536扩散焊

采用铜箔和Cu-Ti合金作为中间层进行了TiAl和GH3536的扩散焊试验.以铜箔作为中间层在935℃/10 MPa/1 h参数下获得的焊缝组织以Ti(Cu,Al)2,AlCu2Ti和AlNi2Ti相为主,焊缝中存在裂纹.接头室温平均抗剪强度仅有31 MPa.以Cu-Ti合金作为中间层在935℃下采用三种不同参数进行了TiAl和GH3536的液相扩散焊试验.当加压3 MPa,保温10 min时,扩散焊缝中央还存在着宽度约5μm的残留相.保温时间延长至1 h,焊缝形成了较为均匀的分层组织,获得的接头室温抗剪强度最高,达180 MPa.增大压力至20 MPa,保温2 h获得的接头中出现AlNi2Ti相,接头平均室温抗剪强度下降至90 MPa.

Y_2O_3涂层对Ti纤维与Ti／TiAl复合材料性能影响的研究

介绍了涂覆Ｙ２Ｏ３的Ｔｉ纤维增强γ－ＴｉＡｌ基复合材料的研究结果，分析了其界面结构和力学性能特征。试验结果表明，用物理气相沉积法（ＰＶＤ）在其表面涂覆Ｙ２Ｏ３层的Ｔｉ纤维增强ＴｉＡｌ基复合材料，不仅使ＴｉＡｌ合金的弯曲强度提高２５％，而且在同一工艺条件下使Ｔｉ纤维与ＴｉＡｌ基体间的界面反应层厚度由原来的３０μｍ减小到１４μｍ，界面有新相Ｔｉ３Ａｌ产生。

放电等离子烧结制备致密TiAl/Ti_2AlC复合材料

本研究以Ti/Al TiC为原料 ,采用放电等离子烧结工艺制备致密TiAl Ti2 AlC复合材料。制备材料主要由TiAl和Ti2 AlC两相组成。当原料中掺入体积分数为 7%的TiC时 ,Ti Al基体由γ相和层状相所构成 ,而Ti2 AlC颗粒则均匀分布在基体中。经热处理后 ,则转变为Ti2 AlC颗粒均匀分布在由γ相构成的基体中的结构。

两种不同涂层的Ti纤维增强TiAl基复合材料

研究了涂覆单一涂层Ｙ２Ｏ３或Ａｌ２Ｏ３的Ｔｉ纤维增强γＴｉＡｌ基复合材料的界面和性能。运用物理气相沉积法在Ｔｉ纤维表面涂覆Ｙ２Ｏ３或Ａｌ２Ｏ３涂层后，然后用类似箔叠法制得ＴｉＹ２Ｏ３γＴｉＡｌ和ＴｉＡｌ２Ｏ３／γＴｉＡｌ复合材料。复合材料的弯曲强度从４４９ＭＰａ提高到５６２ＭＰａ（ＴｉＹ２Ｏ３／γＴｉＡｌ）或５７３ＭＰａ（ＴｉＡｌ２Ｏ３／γＴｉＡｌ），而且高于纯Ｔｉ纤维增强ＴｉＡｌ基复合材料的弯曲强度。纤维与基体间的界面反应层厚度由３０μｍ（Ｔｉ／γＴｉＡｌ）减少为１４μｍ（ＴｉＹ２Ｏ３／γＴｉＡｌ）或２０μｍ（ＴｉＡｌ２Ｏ３／γＴｉＡｌ）。

Ti-34Al基复合材料颗粒相组成及分布

采用XD法制备Ti- 34Al基复合材料 .XRD、OM和EPM的分析结果表明 :复合材料的基体由Ti3 Al和TiAl双相组成 ,增强相由单相TiC和具有Ti3 AlC包覆层的TiC两种结构的颗粒组成 .单相TiC来自于凝固过程中的共晶反应 ,而具有Ti3 AlC包覆层的TiC则是由于不完全包晶反应的结果 .单相TiC颗粒沿晶界均匀分布的特征表明在较快的凝固条件下 ,初生相 β -Ti以树枝晶方式生长 ,树枝晶凝固过程中颗粒被枝晶凝固界面排斥在枝晶间 .固液界面结构。

添加TiAl对燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

采用 Ti,Al和C粉末为反应物原料,研究了添加金属间化合物TiAl对燃烧合成Ti3AlC2的影响.从动力学和热力学的角度探讨了TiAl对燃烧合成Ti3AlC2的影响机理.实验结果表明,仅以单质粉末Ti,Al和碳黑为原料,按Ti3AlC2化学计量比配料,燃烧产物的主要物相是TiC,只能得到少量Ti3AlC2相,但在保持原料配比不变的情况下,在反应物原料中添加金属间化合物TiAl(20%～35%)(质量百分数)后,燃烧合成产物中Ti3AlC2的含量显著增加,成为燃烧产物的主要物相,而TiC的含量则显著减少.燃烧产物中Ti3AlC2的含量随添加TiAl量的增加而显著增多.

TiB_2/Ti-Al复合材料中棒状TiB_2晶体的微观特征

用XDTM法制备了TiB2/Ti Al复合材料并利用XRD、SEM和TEM对复合材料的相组成和微观组织进行了研究。结果表明:复合材料中棒状TiB2的{1010}面存在与[0001]晶向垂直的薄片状凸耳,其厚度一般小于0.2μm,伸出表面高度可达4μm,并且这些凸耳的晶面取向与棒状TiB2本身是相同的;棒状TiB2一般以垂直交叉的十字或数个十字构成的辐射状形式分布于α2/γ层片基体中;在较快的凝固过程中,棒状TiB2固液界面前沿产生的富Al、Ti边界层和随着棒状TiB2晶体的长大,导致固液界面上B原子过饱和度不均匀性增加,共同作用使固液界面失稳,从而形成了棒状TiB2的形貌特征。

Al_2O_3/TiAl复合材料的原位合成及反应机制的研究

利用Al-Ti-TiO2体系的放热反应,原位合成了Al2O3/TiAl复合材料。借助示差热分析法探讨了体系的反应机制,采用XRD、SEM和OM分析了复合材料的相组成及显微组织。结果表明,原位合成Al2O3/TiAl复合材料由TiAl、Ti3Al和Al2O3相组成,Al2O3颗粒分布于TiAl和Ti3Al双相交界处,并存在一定团聚。随其含量增加,团聚程度加剧,晶粒尺寸减小。Ti和Al反应生成TiAl3放出的热量使部分TiAl3相处于液相状态,熔融的体积分数约为87.87%,液相的存在提高了颗粒间的润湿性,同时放出的热量是引发后续反应的原因之一。TiAl3与Al-TiO2的还原反应生成的活性Ti原子结合最终生成了TiAl和Ti3Al相。

高铌TiAl基合金高温抗氧化性能研究

在等原子比的TiAl基化合物的基础上添加不同量的Nb元素 ,获得了 4种含不同组成相和微观组织的合金 .用氧化增重法研究了这 4种含Nb合金和二元TiAl合金在 10 0 0℃静止空气中的断续氧化行为 .采用XRD、SEM和EPMA分析了氧化膜的结构和组成 .结果表明 ,Nb的加入能够提高合金的高温抗氧化性 .以γ +α2 为主相的合金Ti- 4 2 8Al- 14 2Nb形成了有效的保护性抗氧化膜 .过量Nb的加入促使合金中富Nb相增多 ,氧化膜中出现Nb2 O5,使氧化膜的结构疏松 ,同时氧化膜出现分层 ,氧化层剥落加速 .

TiAl基合金真空钎焊接头组织性能分析

采用Ti37.5-Ni37.5-V25钎料作为中间层对TiAl基合金(Ti-42.5Al-9V-0.3Y)进行真空钎焊,研究在不同钎焊温度下接头组织性能的变化情况;结果表明,真空钎焊后接头的厚度由原来钎料的200μm增加到400μm,说明接头发生强烈的化学反应,同时随着钎焊温度的增加,接头的界面形态和剪切强度有很大的变化,钎焊温度低于1 220℃时,界面反应不完全,焊缝中心残留未完全融化的钎料,温度高于1 220℃时,界面反应完全,焊接接头由钎缝中心区、致密网状区和不连续析出区三个区域组成;在1 220℃、10 min条件下得到良好的接头,剪切强度达到196 MPa。

Ti和TiH_2与Al反应合成TiAl的研究

对采用ＤＳＣ、ＸＲＤ和ＳＥＭ３种方法分别由Ｔｉ和ＴｉＨ２粉末与Ａｌ粉末（５２％Ｔｉ和４８％Ａｌ）反应合成ＴｉＡｌ合金的过程及其机理进行了分析和探讨。Ｔｉ与Ａｌ，ＴｉＨ２与Ａｌ均需在Ａｌ转化为液态后才能进行剧烈的反应，但ＴｉＨ２与Ａｌ的反应是由ＴｉＨ２脱氢所产生的高活性Ｔｉ参与的，因而它们反应较完全，生成的ＴｉＡｌ相对量较高。随着反应的进行及Ａｌ元素的均匀化，反应初期生成的较不稳定的ＴｉＡｌ３相和αＴｉ相将消失。