真空吸铸过程中TiAl合金熔体流动状态

利用数值模拟和实验相结合的方法,对金属型底浇式真空吸铸过程中合金熔体的射流宽度、反向充填位置和反向充填区域等流动状态进行研究,并优化了工艺参数。研究表明,随着吸口直径尺寸增加,金属液的射流宽度增大,反向充填位置从底部向上部移动,且充填区域也发生了相应的转变,当吸口直径为4mm时,射流宽度和型腔宽度一致,反向充填消失。当吸口直径为4mm,浇注温度为1620℃时,获得了充型完整的TiAl基合金薄板件,铸件铸态组织晶粒细小,平均尺寸小于50μm,为全片层组织。     

淬火／回火热处理对TiAl基合金晶粒细化的影响

研究了淬火/回火热处理中淬火温度和回火时间对Ti-48Al-2Cr-0.5Mo合金晶粒细化的影响。研究表明:一定的淬火/回火热处理能将大小约为1000μm的铸态组织细化成为18～30μm的均匀双态组织;TiAl基合金的细化效果严重依赖淬火阶段的加热温度,温度升高,得到的块状组织较细,羽毛状组织体积分数减少,在两相区回火时,高温淬火组织的回火组织较细,而时间的延长,晶粒长大,但不明显。     

微量Sc,Er对Al-Cu-Mg-Zr合金铸态组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和XRD物相定性分析研究了添加微量Sc和Er对Al-Cu-Mg系合金铸态组织的影响以及作用机制。结果表明:Er,Sc能不同程度细化合金铸态组织。合金中添加Sc元素细化合金铸态组织的机制为凝固时形成的均匀分布的Al3(ScxZr1-x)质点成为αAl结晶时理想的异质核心,起到显著的晶粒细化作用。Er在合金中主要以Al8Cu4Er分布于晶界,并没有观察到Er和Zr元素的交互作用;凝固过程中,Er元素聚集在固液界面前沿,增大了凝固前沿的液相成分过冷度,抑制枝晶生长,从而细化晶粒。     

Cr,Al含量对铸造TiAl基合金显微组织的影响

为寻找细晶组织的铸造ＴｉＡｌ基合金，在Ｔｉ－４４Ａｌ（ａｔ－％）和Ｔｉ－４８Ａｌ（ａｔ－％）两种Ａｌ含量的二元合金中添加了３Ｃｒ和６Ｃｒ（ａｔ－％）。结果表明，Ｃｒ对铸态α＿２＋γ合金的晶粒大小无明显的影响，但通过热处理可显著细化晶粒。对Ｔｉ－４４Ａｌ－３Ｃｒ和Ｔｉ－４８Ａｌ－３Ｃｒ合金分别采用１１５０℃、１６８ｈ和１２００℃、２４ｈ处理可取得最佳的细化晶粒效果，而且４８Ａｌ合金热处理后可更容易获得细晶组织。Ｃｒ促进有序富Ｃｒ相β＿２的形成，该相或者与片状α＿２相共生，或者分布于γ相的晶界，阻碍γ相长大。Ｃｒ在β＿２、γ＿２和γ相中的溶解度依次减少，它主要取代γ和α＿２相中的Ｔｉ，因而随着合金中Ｃｒ量增加，γ和α＿２相中的Ａｌ／Ｔｉ比增加。Ｃｒ还促使γ相内形成孪晶。     

微量Si改善铸造TiAl合金定向层片组织持久性能研究

研究添加0.2%(原子分数)Si对定向层片组织TiAl合金持久性能的影响。实验表明,添加微量Si可显著提高TiAl合金800℃/220MPa条件下的持久寿命;800℃/300MPa和850℃/220MPa条件下,TiAl和TiAl-0.2Si合金持久寿命均明显减少,但微量Si提高TiAl合金持久寿命的作用却相对更大。组织观察表明,TiAl-0.2Si合金铸造组织中已有Ti5Si3型析出相,但仍具有层片组织取向一致的特征。根据持久实验前后及中间取样的组织对比分析结果,认为添加微量Si提高了层片组织的稳定性,从而减缓层片组织的退化、提高了TiAl合金定向层片组织的持久寿命。     

稀土元素La,Ce对机械合金化TiAl合金显微组织和性能的影响

采用机械合金化结合粉末冶金技术制备Ti-44.7Al-xLa-yCe(原子分数/%,下同)合金材料.利用扫描电镜和金相显微镜研究不同La,Ce添加量对机械合金化TiAl基合金的显微组织的影响,并对合金的力学性能进行测试.研究表明,通过机械合金化在TiAl基合金系统中添加微量稀土元素La,Ce对TiAl基合金的细化作用非常明显,TiAl的强度开始随着稀土元素La的增加而增加,当La元素含量为0.5%时,达到峰值,然后强度随稀土含量的增加而下降;而合金的强度却随添加Ce的含量的增加而直线下降,同时添加稀土La的TiAl合金的强度远高于加稀土Ce的TiAl合金的强度.     

金属型铸铝合金ZL-102的变质处理

一、概述一般来讲,铸造铝合金金属型铸造是不进行变质处理的。因为金属型铸造冷却速度较快,限制了晶粒的长大,可以获得足够细化的结晶晶粒,从而保证了铸件的机械件能要求,所以生产中往往不进行变质处理。根据历年生产的ZL-102合金金属型铸件生产所积累数据,     

微量Sr对Al-Mg-Si合金铸态组织与压缩性能的影响

采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和力学性能测试等分析手段,研究了微量sr元素对Al-Mg-Si合金铸态组织与性能的影响.结果表明,在sr的加入量为0.05％时,Mg2Si相已开始细化,尺寸有所减小;在Sr的加入量为0.1％时,初晶Mg2Si相的尺寸明显减小,且分布均匀,形状呈现一定的块粒状,但其棱角还很明显;而在Sr元素量进一步加大时,合金中初晶Mg2Si相的尺寸开始变大,Mg2 Si相聚集长大.加入Sr后合金的抗压强度呈现降低的趋势.     

稀土Y对Ti-23Al-25Nb合金显微组织的影响

采用OM,XRD,XRF,SEM,EPMA,TEM等分析手段研究了稀土Y对Ti-23Al-25Nb合金显微组织的影响.结果表明:两种合金铸态显微组织均为O相;稀土Y明显细化了Ti-23Al-25Nb合金晶粒尺寸,Ti-23Al-25Nb合金的晶粒尺寸在400～600μm之间,Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的晶粒尺寸在40～100μm之间,细化大约6～8倍.通过Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金背散射、各元素线分布和TEM分析发现,稀土Y在Ti-23Al-25Nb合金中以Y2O3的形式存在于晶内和晶界,根据O相形成机制和晶粒细化理论,分析了稀土Y细化O相晶粒的过程.     

非晶晶化制备细晶TiAl基合金

采用X ray衍射,DTA以及扫描电镜分析了Ti 50at%Al元素混合粉末高能球磨和热压过程中的结构演变和致密TiAl基合金的显微结构。结果表明,Ti 50at%Al粉末经过100h的高能球磨后转化为无序非晶相,Ti和Al元素粉末在机械合金化过程中的结构演变为:Ti Al→Ti(Al)过饱和固溶体(hcp)→非晶相。Ti 50at%Al非晶粉末在随后的热压过程中发生晶化,得到晶粒尺寸约为0.5μm的细晶TiAl基合金。Ti 50at%Al非晶的晶化过程为:非晶相→无序α相(hcp)→γ TiAl相( α2 Ti3Al相),其中α相是由无序非晶相向有序γ TiAl相转化过程中的介稳相。根据热压后γ TiAl相的不规则块状形貌推测α→γ TiAl转变的机制可能为块型转变。     

铸造铝合金的晶粒细化与钛硼添加剂

对铝合金熔体中加Ti细化晶粒的4种方法进行了分析,提出钛硼添加剂可以替代传统的Al－Ti中间合金,成为铝合金中Ti元素的主要添加形式,并给出了在ZL201和ZL101A合金中使用钛硼添加剂的生产试验数据及熔化操作要点。     

快速凝固Al94Ti4C2合金的显微组织和相结构分析

 研究了快速凝固 Al94Ti4C2 (at% )合金的显微组织和相结构特征。常规金属型铸态组织由分布于 α-Al基体中的片状 Al3Ti和以团簇形式存在的尺寸为 0 .3～ 1 μm的 Ti5C4 颗粒组成。经快速凝固以后 ,Ti5C4 分散为 2 0～ 40 nm的颗粒 ,接近连续地排列于α-Al晶粒边界 ;而 Al3Ti的形成受到抑制并为一有序 LI2 结构的亚稳相 (～ Al4 Ti)所替代 ,该相的晶格常数为 a0 ≈ 0 .40 4 nm,呈单个颗粒分居于每个 α-Al晶粒内 ,同 α-Al之间保持完全共格关系。以此为基础 ,对凝固过程特别是 Ti5C4 形成机制进行了分析和探讨     

TiAl基合金排气阀金属型离心铸造过程内部缺陷分析

在所建立的数学模型基础上总结了TiAl基合金熔体离心力场下的充型规律.结果表明,离心力场的施加对于充型过程有重要影响,熔体以变化的截面面积和倾角填充铸型.熔体截面面积随充型长度的增大而减小,而熔体截面倾角随充型长度的增大而增大,这种变化在型腔入口附近表现得更加明显.此外,针对金属型离心浇铸Ti-48Al-2Cr-2Nb (at%) 合金汽车排气阀内部的常见缺陷,探讨了离心力场下排气阀内部卷入性气孔和偏中心线缩松的产生机理.     

TiAl合金不同钛铝比层片组织的稳定性

对钛铝比为１．１７４、１．１０５和１．０４１的（ＴｉＡｌ）－２．５Ｖ－１Ｃｒ（ａｔ％）合金层片组织在１３２３Ｋ热暴露中的组织变化进行了观察和分析。发现钛铝比对ＴｉＡｌ合金层片组织的稳定性和失稳分解机理有重要影响，钦铝比适当大于１：１（如１．１０５）的合金可以得到稳定性更好的层片组织。     

均匀化处理对TiAl 合金铸造组织的影响

研究了均匀化处理对两种含B的铸造TiAl合金铸造组织的影响。研究发现1 370℃/5 min/OQ+1150℃/6 h/AC均匀化热处理能有效消除B2相,将b稳定化元素固溶到基体中,实现成分均匀化;1 370℃/5 min/OQ+1 150℃/24 h/AC均匀化热处理后可使粗大的铸造片层组织分解转变为细晶近g组织,平均晶粒直径50mm。     

增材制造钛铝合金研究进展

钛铝合金具有轻质、高强、耐高温等优异特性,在航空领域,特别是在航空发动机涡轮叶片上具有重要应用价值。然而,钛铝合金的室温脆性大、热变形能力低,使得采用传统的锻造、精密铸造、粉末冶金等技术均难以制造具有复杂形状,特别是具有内部空腔结构的钛铝合金叶片,限制了其性能的进一步提升。增材制造技术能够突破形状的制约,有望发展成为制造钛铝合金复杂结构零部件的新技术。目前,应用于钛铝合金的增材制造技术主要有电子束选区熔化、选区激光熔化和激光金属沉积。本文调研了增材制造钛铝合金领域2010~2020年的文献,对上述3类增材制造技术的原理和特性、所使用合金粉末的特性、打印构件的相组成、组织形貌和热处理工艺、宏观和微观力学性能及其在航空领域的应用等研究进行了对比分析和评述,并对增材制造钛铝合金发展中所存在的问题及下一步研发重点进行了总结和探讨。     

C_f/SiC复合材料与Ti合金的AgCuTi-W复合钎焊

本文利用AgCuTi-W复合钎料作中间层,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf／SiC复合材料与Ti合金,利用SEM,EDS,XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能。研究结果表明：钎焊时,复合钎料中的Ti借助Cu-Ti液相与Cf／SiC复合材料反应,在Cf／SiC复合材料与连接层界面形成Ti3SiC2,Ti3Si和少量TiC化合物的混合反应层。复合钎料中的Cu与Ti合金中的Ti发生互扩散,在连接层与Ti合金界面形成不同成分的Cu—Ti化合物过渡层。钎焊后,形成W颗粒强化的致密复合连接层,W颗粒主要分布在Cu-Ti相中。W的加入缓解了接头的残余热应力,Cf／SiC／AgCuTi—W／TC4接头剪切强度明显高于CF／SiC／AgCuTi／TC4接头。     

Si和Ti对Nb-6Hf-4Zr-2B合金组织和室温力学性能的影响

 为了寻求Nb合金的强度和塑性的平衡,设计了以Nb基固溶体Nbss为主导相的Nb-xSi-6Hf-4Zr-2B-yTi(x=4,8;y=10,30;原子分数)合金,研究了Si和Ti对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明,合金由Nbss、Nb3Si和Nb5Si3等3相组成。4Si-(10,30)Ti合金铸态组织是Nb枝晶和分布在枝晶间的硅化物(Nb3Si和Nb5Si3),8Si-(10,30)Ti合金Nb枝晶间分布的是Nb/硅化物(Nb5Si3)的共晶和Nb3Si,随着Si和Ti含量的增加,硅化物体积分数增加。1 600 ℃退火50 h可使部分Nb3Si共析分解,改变合金的组织形貌和各相的体积分数。随着Si和Ti含量的增加,合金的硬度和强度增加,但塑性和韧性降低。Nb枝晶的失效方式为解理断裂,而硅化物为脆性断裂。     

Ca对Mg-5Al-8Zn-xCa镁合金显微组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备了Mg-5Al-8Zn-x Ca(x=0,1.75,2.0,2.25,2.5,2.75,3.0,wt%)合金。使用XRD、OM和SEM等研究了Ca含量对合金组织与力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-8Zn-x Ca合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg32(Al,Zn)49相及MgZn2相和Al2Ca相组成。当Ca含量从1.75wt%增加到2.75wt%时,基体晶粒显著细化,β-Mg17Al12相由粗大的连续网状转变为细小的断续网状分布于晶界上,层片状Al2Ca相也显著细化,此时合金的拉伸强度达到最大值138 MPa,较未加Ca时提高了27.8%;Ca含量继续增加至3.0wt%,晶粒又发生粗化,合金拉伸强度发生下降;拉伸断裂形式均为准解理脆性断裂。     

BNi-2非晶钎料钎焊高铌TiAl合金与GH3536合金接头组织与性能

采用非晶态BNi-2钎料成功实现了高铌TiAl合金与GH3536合金的连接,获得良好的钎焊接头。钎焊接头的典型界面组织为TAN/B2+τ3/τ4+（Ni-Ti）-B/γ+（Ni-Ti）-B+CrB+G相/GH3536。通过分析钎焊温度对接头界面微观组织的影响,表明BNi-2钎料中B元素的扩散以及GH3536合金向液态钎料中的溶解对界面组织结构演变起着至关重要的作用。而随着钎焊温度的升高,扩散IV区逐渐消失,接头由4个区域变为3个区域,τ3/τ4化合物层及钎缝区域均逐渐增厚,黑色CrB相发生粗化,细小点状（Ni,Ti）-B含量减少。1 160℃保温10 min时,所获得的钎焊接头最大室温及高温（700℃）抗剪强度分别为~106.8 MPa和~76.2 MPa,其剪切强度降低约28.6%,接头均呈现脆性断裂模式。接头形成过程可以划分为固相扩散、液相生成、等温扩散凝固和残余液相析出4个阶段。