热处理细化铸态Ti46Al8Nb合金晶粒

研究一种热处理制度对细化铸造Ti46Al8Nb合金晶粒所起的作用。结果表明,加热至1 360℃于900℃熔融盐淬火—退火—正火处理能够有效地破坏合金稳定、粗大的铸态组织,铸态晶粒尺寸由800μm可细化至200μm。同时该热处理还可显著降低合金的淬火裂纹倾向性,得到细小均匀的γ+α2全片层组织(FL),提高铸造合金的室温力学性能。

铸造Ti46Al8Nb合金拉伸过程中的损伤

研究了热等静压处理后铸态Ti46Al8Nb合金拉伸过程中的损伤．结果表明:消除了疏松后,Ti46Al8Nb合金拉伸强度的数据分散性仍然很大,表明疏松不是导致数据分散的唯一原因．在拉伸过程中不同强度试样的声发射行为有很大差异,说明其具有不同的损伤特征．断口分析和预拉伸着色实验结果证明,拉伸强度的数据分散性是合金晶粒粗大及其片层结构拉伸行为明显的各向异性所致;将预拉伸后样品表面去除约300 μm,在随后的第二次拉伸过程中声发射Kaiser效应不再出现,说明在拉伸加载初期(低应力下)该合金的损伤主要集中于近表面．

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。

B元素对Ti-46Al和Ti-46Al-5Nb合金柱状晶组织的影响

B元素对Ti-46Al和Ti-46Al-5Nb(原子分数,%)合金的柱状晶组织均有明显的细化作用,且对后者的细化效果更显著.这一现象可归结为:B元素在Ti-46Al-5Nb合金中的溶解度较低,硼化物析出量增加,柱状晶组织进一步细化.

Ti48Al2Nb2Cr合金的热腐蚀行为研究

为研究TiAl合金的热腐蚀行为,揭示其腐蚀机理,以提高TiAl合金的实际服役性能尤其是抗热腐蚀性能,通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪表征了Ti48Al2Nb2Cr合金在75%Na_(2) SO_(4)+25%NaCl混合盐环境中的高温氧化行为及氧化层的组成和结构。结果表明:Ti48Al2Nb2Cr合金在该混合盐中服役时会发生严重腐蚀,经700℃氧化100 h后,其净质量变化为-16.53 mg/cm^(2)。这是由于Ti48Al2Nb2Cr合金在热腐蚀过程中表面形成的热腐蚀氧化层疏松多孔,与基体结合力差而导致不断脱落。该氧化膜无法阻止熔盐和氧气的内扩散以及基体元素的外扩散。同时,腐蚀产物NaNbO3在试样表面形成和聚集呈不规则块状结构,进一步破坏了合金表面氧化层的完整性,导致其抗热腐蚀性能进一步恶化.

热处理工艺对Ti48Al2Cr2Nb钛合金显微组织和硬度的影响

采用电子束熔炼(electron-beam melting, EBM)技术制备了Ti48Al2Cr2Nb钛合金。将合金在1 360℃加热10 min,分别炉冷至1 220℃、1 240℃、1 260℃和1 280℃保温60 min后空冷至室温。随后检测了未热处理和热处理的合金的显微组织和硬度。结果表明:未经热处理的Ti48Al2Cr2Nb合金显微组织由细小的等轴γ相和片层状γ/α相及少量B2相组成,硬度为257.3 HV0.1;在1 220℃保温后空冷的合金显微组织由等轴γ相和随机取向的片层组织组成,晶粒尺寸约为20~50μm,等轴晶粒的体积分数约为63.2%;随着在两相区加热的温度的升高,合金中片层组织尺寸、片层间距及γ相体积增大;在1 240℃保温后空冷的合金硬度最高,为352.9 HV0.1,在1 280℃保温后空冷的合金晶粒尺寸达到了800~1 000μm,等轴晶粒的体积分数下降至22.3%,硬度下降至312.3 HV0.1。

热处理对铸态Ti48Al2Cr2Nb1B合金组织和性能的影响

经真空自耗凝壳炉浇注得到Ti48Al2Cr2Nb1B合金试棒,通过显微组织观察和力学性能测试,研究了淬火及时效工艺对Ti48Al2Cr2Nb1B合金组织和性能的影响。结果表明,通过淬火+时效处理可以提高铸态Ti48Al2Cr2Nb1B合金的抗拉强度,但对其塑性的影响作用有限。经1 380℃×30 min/QC+1 240℃×6 h/AC处理后,Ti48Al2Cr2Nb1B合金可以获得均匀细小的双态组织,室温抗拉强度最高。

Ti-24Al-17Nb合金的激光焊接

研究了Ti- 2 4Al - 17Nb合金的激光焊接及其接头的力学性能。研究结果表明 ,连续激光氦气双面保护可以获得保护效果可靠、无缺陷、成型良好的焊接接头。焊接热输入增大不利于接头的纵向弯曲塑性 ,而接头的横向拉伸强度与母材基本相同 ,塑性可以接近母材的塑性 ,达到 14 %～ 17%。

定量分析热处理对Ti_2AlNb合金显微组织及硬度的影响

对B2相区等温锻造后的Ti-22Al-25Nb合金在热处理中的显微组织特征参数进行定量分析。用图像分析软件Image-Pro Plus测量了各个相的体积分数、初生粗板条O相以及次生细板条O相的宽度及长度,采用多元线性回归的方法建立了显微组织特征参数与显微硬度的定量关系模型。结果表明:合金的显微组织主要取决于热处理制度。粗板条状O相通过固溶处理得到,较细的次生针状O相通过时效处理调节。初生粗板条O相的宽度和体积分数通过固溶处理控制;而二次析出的针状O相通过时效处理来调节。实验结果与统计分析表明,显微组织特征参数与显微硬度之间满足线性关系。

医用Ti6Al7Nb合金氧化行为及其磨损性能

为提高生物医用Ti6Al7Nb合金表面的耐磨损性能，研究了在500～800℃空气中的热氧化行为以及其改善的磨损性能．研究结果表明：500～600℃氧化速率低，表面硬度较基体变化不大．在750℃以上，氧化速度增加，氧化动力学遵从抛物线规律，氧化物主要由TiO2和少量Al2O3组成．在800℃时，氧化物颗粒长大，氧化层疏松，极易剥落．综合考虑硬化层深度和氧化时间，得出最佳热氧化工艺参数为750℃氧化8h．在此工艺下处理的钛合金表面硬度达到1047HV，耐磨性是原合金材料的280倍．分析了合金氧化后耐磨损性能的提高机制．

热处理对Ti_2AlNb合金显微组织及力学性能的影响

B2相区等温锻造的Ti-22Al-25Nb合金棒材940℃固溶后,在760~840℃时效处理,对其显微组织、拉伸及蠕变性能进行研究。结果表明：不同温度时效处理的显微组织均由初生粗板条状O相、二次析出的细板条状O相和B2基体组成,其中二次析出的O相可以通过时效温度来调节。随着时效温度的升高,Ti2Al Nb合金的室温及650℃高温拉伸强度降低而塑性提高;较低的时效温度（760℃）处理可以获得更好的抗蠕变性能。

Ti_3Al—19Nb合金的显微组织和结构研究

用透射电镜研究了Ti_3Al-19Nb合金在不同热处理状态下的组织结构及其变化规律。从β相区冷却后,随冷却速度不同可分别得到全部或主要为B2,B2+α_2或α_2相的组织。油淬样品在时效过程中α_2相晶粒及其反相畴尺寸均逐渐变大。

CrN涂层的制备和对Ti22Al26Nb合金在空气中900℃下的高温防护

采用电弧离子镀技术在基体Ti22Al26Nb合金表面制备了CrN涂层,涂层主要由CrN和少量的Cr2N构成,涂层表面和截面均无孔洞和裂纹且与基体合金结合良好.900℃空气中恒温氧化试验表明,CrN涂层表面形成了单一、致密、保护性的Cr2O3氧化膜,从而对基体钛合金起到了良好的保护作用.

硅化物涂层对Nb‒Ti‒Al合金力学性能的影响

采用真空电弧炉熔炼法制备低密度Nb‒Ti‒Al合金铸锭,利用料浆烧结法在铸锭表面涂覆Si‒Cr‒Ti复合硅化物涂层,使用万能电子拉伸试验机对合金试样和涂层试样进行力学性能测试,研究硅化物涂层对试样力学性能的影响。结果表明,与合金试样相比,涂覆涂层后的低密度铌合金室温力学性能(抗拉强度、屈服强度及延伸率)显著下降。为进一步研究涂覆涂层合金力学性能下降的原因,采用扫描电子显微镜和能谱仪对合金试样和涂层试样进行显微组织观察、涂层/基体界面成分分析及C含量(质量分数)测定。结果表明,涂层试样力学性能下降的主要原因包括涂覆涂层后合金晶粒显著长大,合金中强化元素Al的向外扩散,脆性相Nb3Al的形成以及Si‒Cr‒Ti涂层对合金产生的“渗沉效应”。

Nb-40Ti-15Al合金中硼的微合金化细晶作用

利用金相显微镜(OM)、X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等测试设备分析了微量硼元素对Nb-40Ti-15Al合金的晶粒细化作用以及硼在晶粒内和晶界的分布情况。结果表明,当合金中硼含量高于0.5%(质量分数)时,晶粒细化开始变得显著,预期对合金的低温脆性有一定程度的改善效果。背散射电子像(BSE)显示硼元素大量富集在晶界上,从而得出硼的细晶作用主要缘于其在合金的B2/β相基体中固溶度甚小,从而导致凝固前沿成分过冷。

外加应力对Ti-25Al-10Nb合金显微组织几何特征的影响

利用相场法显微组织模拟研究了外加应力对Ti-25Al-10Nb(摩尔分数/%)合金中α2→O相相变所产生显微组织几何特征的作用.结果表明,当外加应力达到390MPa时,就开始对O相析出形貌具有显著作用.外加应力改变O相析出形貌是因为:(1)外加应力使O相析出的总量增加,(2)外加应力诱发取向有利的O相变体析出并抑制其它O相变体的析出.外加应力大小对O相析出平均尺寸的影响可达106%,并且O相析出的尺寸标准差随外加应力增加而显著增大.

Ti_2AlNb基合金热变形行为研究

在Gleeble-3500热模拟机上对Ti2Al Nb基合金进行了等温恒应变速率压缩实验,获得了该合金在应变速率为0.01-10 s-1、变形温度为900-1100℃时的流动应力,分析了热变形参数对流动应力的影响规律,计算了该合金的激活能。采用多元线性回归法建立了该合金的本构方程。误差分析表明,该本构方程具有较高的精度,可为Ti2Al Nb基合金在锻造过程中的数值模拟和制定热加工工艺参数提供理论依据。

Ti6Al7Nb和Ti6Al4V合金的热氧化行为

在600～900℃温度下,0.5～72 h时间范围内空气气氛下对Ti6Al7Nb进行热氧化,根据增重曲线计算其氧化动力学规律,利用XRD、XPS分析表面氧化层的相组成、成分和价态,并以Ti6Al4V合金做为比照。结果表明,Ti6Al7Nb合金较Ti6Al4V合金抗氧化能力更强。同等氧化条件下,Ti6Al7Nb合金的氧化速率常数(k)更小。对短时间(1 h)氧化的样品的表面分析显示:各合金元素均以最高价态或稳定价态存在,其中Al和V被富集,而Nb则贫化;另外,Ti6Al7Nb合金和Ti6Al4V合金氧化层主要由金红石型TiO2(R-TiO2)组成,Al2O3相仅出现在900℃Ti6Al4V合金样品中。

基于生物医用Ti6Al7Nb合金表面改性技术的研究进展

Ti6Al7Nb合金作为一种生物医用材料,在临床上得到了极其广泛的应用,为进一步提高其相关性能,使其满足更多的医用需求,对其表面进行性能优化成为了生物工程领域内的热门研究方向。综述了近年来国内外学者通过表面改性技术改善生物医用Ti6Al7Nb合金的耐腐蚀性、耐磨性及生物相容性等方面的研究进展,重点探讨了氧化法、电泳沉积法、离子注入法等表面改性技术在涂层性能、工艺流程及环保等各方面的优缺点,并就提高涂层与基体界面结合力、节能减排等方面提出了相应的技术改进方法,最后对现行表面改性技术的工艺参数优化、多功能梯度涂层的发展提出了展望。

CrN/Cr涂层对Ti22Al26Nb合金的高温防护研究

采用电弧离子镀技术在O相Ti22Al26Nb合金表面镀覆CrN以及CrN/Cr涂层并研究了其在800和900℃空气中的等温氧化行为,结果显示O相钛合金表面施加单一的CrN涂层后,涂层表面在氧化时形成了保护性的氧化膜Cr2O3层,因此合金受到了良好的高温防护,但是涂层和基体合金之间发生了明显的互扩散;在CrN涂层和钛合金基体之间施加纯Cr扩散障层后形成的CrN/Cr涂层,其表面除了象单一CrN涂层那样氧化后形成了一层连续、致密、结合良好的保护性氧化膜Cr2O3层外,还能有效的抑制涂层与基体合金之间的互扩散,此外扩散障Cr层的存在使得靠近其基体的晶粒也出现了长大现象。