Ti_(2)AlNb合金蜂窝结构电流辅助成形-扩散连接工艺研究

Ti_(2)AlNb合金蜂窝结构采用辊弯-热校形-点焊复合工艺制备,存在工艺周期长、能耗高、构件精度低、可靠性差等缺陷。本文提出Ti_(2)AlNb合金蜂窝瓦楞板电流辅助辊压成形工艺,利用局部成形位置的高电流密度抑制构件回弹。同时,采用扩散连接工艺制备蜂窝结构,实现蜂窝结构的可靠连接。当电流密度高于阈值(20 A/mm^(2))时,电流密度对于V形弯曲回弹的抑制作用显著。当电流密度达到60 A/mm^(2)时,V形弯曲回弹已基本消除。在瓦楞板电流辅助辊压成形过程中,当最大电流密度增大至66 A/mm^(2)时,瓦楞板的成形角度由125.5°降低为121.3°。设计了Ti_(2)AlNb蜂窝结构扩散连接工装,在970℃/15 MPa/2 h热压工艺参数下,制备了蜂窝结构样件,六边形元胞的尺寸一致、精度高。

基于MeltFlow-VAR的Ti2AlNb合金铸锭熔炼工艺研究

在Ti2AlNb合金的熔炼过程中,成分均匀性受稳弧电流及周期、熔炼电流的影响波动范围较大,本文采用MeltFlow-VAR模拟软件对Ti2AlNb合金的熔炼流程进行了精确的模拟分析。在此基础上,我们确立了合理的熔炼电流、稳弧电流以及周期等关键工艺参数,以指导实际生产操作,显著提升了生产过程的可控性。所生产Ti2AlNb合金铸锭中Nb元素的分布呈现出均匀状态,且其化学成分的波动范围保持在较低水平。

苹果酸辅助NH_(2)-MIL-125(Ti)合成及其光催化性能研究

以苹果酸为添加剂辅助合成了NH_(2)-MIL-125(Ti)光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)等手段对其进行了表征,并以光催化降解罗丹明B(RhB)反应为探针评价其性能。结果表明:少量添加苹果酸使得NH_(2)-MIL-125(Ti)晶体厚度变薄、尺寸变小;而大量添加时,NH_(2)-MIL-125(Ti)晶体尺寸变大,同时晶体错位生长,缺陷增加,提高了电子空穴分离效率和界面电荷传输效率,促进样品光降解性能,提升光催化活性,反应120 min后RhB的移除率达到83%。

时效处理对Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料组织及性能的影响

以Cu、Y、Ti和CuO粉末为原料,采用机械合金化(MA)和热还原的方法制备了Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合粉末。然后经放电等离子烧结(SPS)技术制备了Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料,并对材料进行了900℃固溶1 h和不同温度时效2 h的处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、拉伸试验和导电率测量仪等研究了不同温度时效处理对Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料组织及性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料的晶粒和第二相尺寸增大,导电率降低,最大应变和抗拉强度先增大后减小。Cu-Y_(2)O_(3)-Ti复合材料经900℃固溶1 h+400℃时效2 h后,综合性能最优,其具有良好塑性的同时,抗拉强度和导电率分别达到326.4 MPa和73.0%IACS。

重熔对Al-Ti-La中间合金中Ti_(2)Al_(20)La相的影响

通过扫描电镜、X射线衍射和电子探针等分析研究了重熔过程中不同保温时间和温度对Al-Ti-La中间合金中Ti_(2)Al_(20)La相的含量、形态尺寸和稳定性的影响。结果表明:在750℃下,随着保温时间的延长,Ti_(2)Al_(20)La相的溶解度逐渐增大,含量由未处理的20.776%下降至13.72%,形态由块状演变为圆整和细小的片状,长宽比由2.33下降至1.52;在1000℃下,保温15 min后溶解度较大,含量降低至4.5%,形态演变为尖锐的长条状,长宽比上升至2.55;溶解产生的La原子与Al在晶界处形成La-Al金属间化合物(IMC),Ti原子在基体中的分布密度随保温时间的延长和保温温度的升高而增高,以游离态均匀分布在基体中。

典型低轨辐照环境对MoS_(2)-Ti薄膜真空摩擦学性能的影响

采用非平衡磁控溅射方法在9Cr18基底上制备了MoS_(2)-Ti薄膜,并对4组样品分别进行了电子辐照、电子/质子辐照、电子/质子/紫外辐照、电子/质子/紫外/原子氧辐照。采用SEM、XRD、XPS分析了辐照前后薄膜的结构和化学组成变化,通过摩擦试验考察了辐照前后薄膜的摩擦学性能,探讨了其损伤机制。研究结果表明,电子辐照、质子辐照、紫外辐照对MoS_(2)-Ti薄膜的显微组织结构、表面形貌及摩擦学性能没有明显影响。动能5 eV的原子氧对MoS_(2)-Ti薄膜表面有显著的损伤,主要表现在表面出现“绒毯”状形态,Mo、S和Ti元素被氧化成高价氧化物。原子氧辐照导致MoS_(2)-Ti薄膜摩擦起始和中段摩擦因数升高、中段摩擦因数不稳定,比磨损率增大。

自蔓延高温合成Ti_3AlC_2和Ti_2AlC及其反应机理研究

以Ti,Al和C的粉体混合物为原料 ,在纯氩气气氛 ,2 5MPa压力 ,160 0℃保温 4h条件下 ,自蔓延高温合成了Ti3AlC2 和Ti2 AlC .利用X射线衍射分析 (XRD)和扫描电镜 (SEM )等手段对反应产物进行了研究 .提出了自蔓延高温合成Ti3AlC2 和Ti2 AlC应具备的条件 ,并探讨了Ti,Al和C自蔓延高温合成Ti3AlC2 和Ti2 AlC的反应机理 .结果表明 ,Ti3AlC2 和Ti2 AlC能够由Ti,Al和C元素经高温自蔓延合成反应来制备 ,其制备的必要条件是需要极快的加热速率以防止铝熔化并且改变钛的转移路线 .Ti3AlC2 和Ti2 AlC综合了金属材料和陶瓷材料的优点 .成功的用自蔓延高温方法合成Ti3AlC2 和Ti2 AlC必将为该类材料纯块体的合成和制备提供好的原料 。

O相合金Ti_2AlNb的研究进展

具有O相结构的Ti_2Al Nb合金是在Ti3Al系合金基础上拓展出来的新型金属间化合物材料,兼具了高的高温强度和相对较低的密度的特点,有望替代现有的Inconel 718镍基高温合金,用于制造高推重比航空发动机中的非转动部件甚至转动部件。概述了Ti_2Al Nb合金的特点和近年来我国在Ti_2Al Nb合金工程化研究方面取得的主要进展,对Ti_2Al Nb合金存在的不足以及当前研制过程中存在的主要问题进行了阐述,指出应立足于现有的钛合金冶炼和加工装备,并结合Ti_2Al Nb合金自身的特点,开发出成本更低、生产效率更高的工业化生产工艺技术。

燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的机理研究

利用淬火实验并结合XRD、SEM研究了燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理.实验结果表明,燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理是溶解再析出机制.即先生成的TiC晶核重新溶解到Ti-Al熔体中,同时三元碳化物开始析出并发育成层状结构.反应可以分为三个阶段:A.预热阶段;B.初始反应阶段;C.溶解析出阶段.

添加TiC对燃烧合成Ti_2AlC粉体的影响

实验表明,以Ti,Al和碳黑单质粉末为反应物原料,按Ti2AlC化学计量比为原料摩尔配比,得到的燃烧产物主晶相为Ti3AlC2,而Ti2AlC的含量很少.当保持总原料各组分配比不变,加入TiC时,燃烧产物中的Ti2AlC相却变为主晶相,而Ti3A1C2和TiC相的含量急剧减少.燃烧产物Ti2AlC相的含量随添加的TiC质量分数(0-25％)的增加而增加.从动力学和热力学的角度探讨了TiC对燃烧合成Ti2AlC的影响机理.

Ti-Ti_2AlNb功能梯度材料的激光立体成形研究

采用激光立体成形技术制备了从Ti到Ti2AlNb成分连续渐变、外形规则、高度为17 mm的梯度材料.分析了梯度材料的组织及相结构演变规律和硬度变化规律.随着Al和Nb成分的提高,Ti—Ti_2AlNb功能梯度材料的相呈现α′→α+β→α+α′→α′→α+β→α+β/B2+α_2→β/B2+α_2→β/B2→B2+α_2+O→B2的演变过程,实现了由α型钛合金经过α+β型及β型钛合金向Ti_2AlNb基合金的转变.硬度值HV从底部纯Ti的170连续渐变到顶端Ti_2AlNb的470.基于钛合金富Ti区非平衡相图,并结合Al和Nb元素在钛合金中对α,β和α_2稳定性的影响分析,对梯度材料在激光立体成形过程中的相演化过程进行了解释.

不同钛碳摩尔比和铝含量对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

以Ti,Al,C和TiC粉末为原料,研究了钛碳摩尔比和Al含量对Ti-Al-C体系燃烧合成产物相组成的影响。实验表明,不同的钛碳摩尔比和Al含量变化,对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体有很大影响。当Ti/C=1或1.5时,燃烧产物主晶相是TiC,与原料中Al含量变化关系不大;Ti/C=2和Ti/C=3时,主晶相分别是Ti3AlC2和Ti2AlC,它们的衍射峰强度均分别随原料中Al含量增加而增强,当Al含量增加到一定量后,Ti3AlC2和Ti2AlC的衍射峰强度均又减弱;TiC是Ti-Al-C体系燃烧合成TiAlC相的中间产物。

热压烧结Ti_3AlC_2材料的制备、结构与性能研究

采用热压工艺研究了不同工艺制度和原料中不同的Si含量对Ti3AlC2合成的影响。研究表明:在1300℃~1500℃,30MPa压力和Ar气氛中热压摩尔比为n(TiC)?n(Ti)?n(Al)?n(Si)=2?1?1?0.2的混合粉末,可以得到纯度达98%(质量分数)以上的致密块体Ti3AlC2材料;添加的Si均匀分布在基体中,形成固溶体,当添加Si的摩尔比为0.2时,固溶体的化学式为Ti2.76Al0.78Si0.22C2。烧结试样的晶体为层片状结构,1300℃和1400℃时,烧结试样的晶粒尺寸分别为10μm^15μm和20μm^30μm。材料的维氏硬度为3.3GPa^5.0GPa,弹性模量为289GPa,抗压强度为785MPa,抗弯强度为375MPa,断裂韧性为7.0MPa·m1/2;25℃时,电导率为3.1×106S·m-1,热容为125.4J/mol·K,热导率为27.5W/m·K;热膨胀系数为8.8×10-6K-1。

添加TiC和Ti_3AlC_2对燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

Ti、AI、C和TiC组成的Ti:Al:C=3:1.1:1.8(摩尔比)体系的燃烧合成实验结果表明,当在体系中未加入TiC时,得到的主要是TiC,但加入TiC后燃烧合成产物主要是Ti3AlC2,且Ti3AlC2量随TiC加入量的增加而增加,随燃烧反应体系温度的降低而增加;加入晶种Ti3AlC2有利于合成Ti3AlC2相物质.

不同铝含量对Ti-Al-C系燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

采用Ti、Al、C和TiC粉末为反应物原料,研究了Ti∶C=3∶2时,不同Al含量(12.3%～25.4%,atomicfraction)对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响。探讨了Al含量对燃烧合成Ti3AlC2的影响机理。实验表明,Al含量对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2影响较大,Ti3AlC2的含量随Al含量(12.3%～19.4%)增加而增加,但在Al含量为20.6%～25.4%时,却随Al含量的增加而降低。

放电等离子(SPS)快速烧结可加工陶瓷Ti_3AlC_2

利用放电等离子烧结技术研究了SHS的Ti3AlC2粉体的烧结过程.烧结温度1 450℃,压力20 MPa,真空烧结,保温5 min,可获得相对密度达98.4%的致密烧结体,HV可达3.8 GPa;烧结温度为1 500℃,则可获得完全致密的烧结体,HV可达4.2 GPa;烧结体的维氏硬度随烧结温度(1300℃～1500℃)的升高而增大;SEM分析表明,SPS技术烧结制备的Ti3AlC2陶瓷,片层大小随烧结温度的升高而增大.

燃烧温度对燃烧合成Ti_3AlC_2和Ti_2AlC的影响

以钛、铝和碳黑单质粉末为反应物原料,在保持Ti∶Al∶C=2∶1∶1(摩尔比)不变的情况下,分别添加具有稀释剂作用的TiC,燃烧产物主晶相由Ti3AlC2变为Ti2AlC相,随着燃烧温度的降低,Ti2AlC相的含量逐渐增多。从热力学上考虑,生成Ti3AlC2的温度上限比生成Ti2AlC的温度上限宽。当燃烧反应温度超过1600℃时,Ti2AlC难以生成,而Ti3AlC2仍可生成。

TiH_2做Ti源合成Ti_2AlC/Ti_3AlC_2及热分析

廉价TiH2是制造钛粉的中间产物。本文用TiH2取代钛粉在常压下高温合成一种先进陶瓷材料-钛铝碳(Ti2AlC和Ti3AlC2)。以配料3TiH2/1.5Al/C或2TiH2/1.5Al/TiC为原料,在1400℃保温120 min可合成高纯Ti2AlC。原料3TiH2/1.2Al/2C在1400℃保温120 min和TiH2/1.2Al/2TiC在1350℃保温120 min均可制备高纯的Ti3AlC2。差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry)被用来分析Ti-Al-C反应体系热量变化。在配料3TiH2/1.5Al/C反应过程中,Ti2AlC合成反应的放热峰消失;表明TiH2脱氢反应所吸收的热量与TiC或Ti2AlC的合成反应所释放的热量相互弥补。以TiH2为Ti源在一定程度上不仅可以降低原料成本,还可以减少或避免大批量生产钛铝碳过程中的热爆现象。

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.

块体Ti_2AlN多晶陶瓷的制备研究

Ti、Al和TiN粉按化学计量比配料,在原位热压(HP)和放电等离子(SPS)2种烧结工艺条件下可以合成单相块体Ti2AlN多晶陶瓷材料。通过X射线衍射(XRD)分析烧结产物的相组成。用扫描电镜(SEM)研究材料的显微结构特征。原位热压工艺合成Ti2AlN的最佳温度为1 300℃,烧结试样的密度为4.22 g/cm3,达到理论密度的97.9%;放电等离子烧结工艺合成Ti2AlN的最佳温度为1 200℃,烧结试样的密度为4.28 g/cm3,达到理论密度的99.3%。且晶体发育完全,结果紧密,具有明显层状结构。