Ti3Al基合金室温拉伸形变机制的研究

在透射电子显微镜上，利用双倾双束技术和不可见判据，分析了Ｔｉ－２５Ａｌ－１０Ｎｂ－３Ｖ－１Ｍｏ（ａｔ－％）合金中具有ＤＯ１９结构的α２相在室温拉伸形变时的位错类型和滑移系。证明，α２相在室温拉伸形变时，主要开动的是型位错的滑移系，例如＜１１２０＞｛１１００｝＜１１２０＞｛０００１｝和少量以位错对存在的型位错滑移系，如＜１１２６＞｛２０２１｝。     

近等温变形量对TC4-DT钛合金组织参数和拉伸性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、金相图像分析软件等研究近等温变形量对TC4-DT钛合金显微组织和拉伸性能的影响规律。研究发现:随热变形程度的增大,晶界α相逐渐被破碎,晶内粗大的片状α相宽度逐渐增大,但是细片状的α相宽度变化不大。粗片状α相是由元素扩散引起的成分偏析形成,60%的变形程度下元素扩散充分,不同形态α相之间合金元素成分差别降低,使得最终组织较为均匀。晶内粗片状α相含量和位向随变形程度升高而变化,低变形程度下(20%)α/β相界不会成为位错滑移的障碍,位错主要集聚于晶界导致沿晶断裂。高变形程度(60%)使原来的两相位向关系被打破,相界成为位错滑移的障碍,强度和塑性都得到提高,室温拉伸断口呈现穿晶断裂。实验结果表明在本实验条件下60%的变形量可以获得较好的强度和塑性匹配。     

TG6高温钛合金中α2相的沉淀析出行为及其对塑性的影响

随着对高温钛合金耐热性要求的不断提高,往往得通过加入高含量的Al、Sn、Zr和Si等元素来进行合金化,但在获得高热强性的同时也会因高温长时服役过程中析出α2相和硅化物而降低合金的塑性等.本文研究了TG6钛合金在不同热处理状态下α2相的沉淀析出行为及其对塑性的影响.结果表明,600℃是α2相析出的最佳动力学温度,α2相与α基体保持完全的晶体学共格关系,在α基体中均匀弥散分布,两者具有极小的错配度.共格有序的α2相析出将促进位错的集中平面滑移,限制了交滑移的进行,并引起滑移的不均匀分布,形成粗大的滑移带,从而引起室温拉伸塑性的下降.     

近α型钛合金长时高温暴露过程中显微组织演变及其对热稳定性的影响

研究了近α型钛合金TG6经α+β两相区热加工的盘锻件在600℃长时暴露过程中的显微组织演变及其对热稳定性的影响。结果表明:经600℃/100h和600℃/300h长时高温暴露后,TG6钛合金的室温拉伸强度略有提高,其增幅在5%左右,而其拉伸塑性显著降低,塑性保持率小于50%,拉伸断口趋于平直化,且存在梯田状台阶和二次裂纹等,表现为显著的解理断裂特征。在600℃高温长时暴露过程中,TG6钛合金中的显微组织变化主要有在基体组织中的共格有序α2相析出及硅化物析出。随着高温暴露时间的延长,TG6钛合金的显微组织逐渐趋于稳定,拉伸性能的变化也相应趋缓。α2相析出促进了拉伸变形时位错滑移的平面化及变形不均匀,是热稳定性下降的主要原因;而硅化物析出协同促进位错滑移集中化,是热稳定性下降的次要因素。     

微量Sc对TiAl基合金显微组织和力学性能的影响

采用透射电子显微分析和力学性能测试方法研究了微量 Sc对 Ti Al合金显微组织和力学性能的影响。结果表明 ,合金的室温抗弯强度和最大挠度均随 Sc含量的增加而下降 ,而合金的高温压缩强度却显著提高。 TEM观察发现 ,Sc的加入使 Ti Al合金中形成大量的呈薄片或颗粒状的 (Sc,Ti) 3 Al相。这种相沿α2 /γ和γ/γT 界面择优分布 ,且与界面位错有交互作用。此种结构组态可能是造成 Ti Al合金的室温性能下降的主要原因。而对于以界面间的滑移为主要变形方式的高温形变 ,由于界面间的滑移受到阻碍作用 ,合金的高温强度得以提高     

Ti-51.8at%Ni形状记忆合金中Ti_3Ni_4相的析出过程

 用透射电镜系统地研究了Ti-51.8at％Ni形状记忆合金在300～600℃时效时Ti_3Ni_4相的析出过程。结果表明:Ti_3Ni_4相以均匀成核方式从过饱和基体中弥散析出。时效初期,Ti_3Ni_4相为细小颗粒状;随时效时间延长或时效温度升高,Ti_3Ni_4相逐渐长大为透镜片状,最终粗化为粗片状。Ti_3Ni_4相通常与基体保持良好的共格关系,其共格应变场衬度随Ti_3Ni_4相尺寸增大而变化,至Ti_3Ni_4相聚集粗化后,与基体的共格关系逐渐丧失,并在其周围基体中产生位错,位错的柏氏矢量为1/2(111)_(B2)或1/2(111)_(B2)。     

近α型TG6高温钛合金中硅化物的沉淀析出行为

采用光学显微镜(OM),透射电镜(TEM)研究了近α型TG6钛合金在不同热处理状态下硅化物的沉淀析出行为。结果表明,硅化物优先在原始β片层上析出,同时,在有些α基体中也有硅化物的析出。硅化物呈现长杆状或椭球状,为六方结构的S2型((TiZr)6Si3)硅化物,与α基体没有确定的取向关系。在透射电镜下可以看出,硅化物分布并不均匀。在600℃热暴露过程中,随着热暴露时间的延长,硅化物的数量增多尺寸增大。析出的硅化物与位错发生交互作用形成位错堆积,可以有效阻碍位错的滑移运动,提高合金强度。     

GH169高温合金孔挤压强化层的微观结构

采用透射电子显微术,研究了ＧＨ１６９高温合金孔挤压强化层的微观结构。实验结果表明,强化层内位错呈现平面状滑移和交滑移混合特征。随距孔边距离的增加,滑移带变得不甚明显,位错胞的直径略有增加。强化层内的孪晶数量很少,孪生不是ＧＨ１６９合金的主要变形方式。在合金中的γ'、γ”及δ相周围,存在着高密度的位错缠结结构;ＧＨ１６９合金具有较大范围的孔挤压强化层,约为３ｍｍ的深度     

LY-12铝合金应变疲劳性能和疲劳位错结构

系统研究了LY-12铝合金自然时效及240℃人工时效试样的应变疲劳性能和疲劳位错结构。通过疲劳位错组态、位错的滑移特征以及位错同微观组织相互作用的研究,解释了该种实际合金的疲劳性能。     

镍基单晶合金蠕变研究:试验、机理及材料模型

在镍基单晶合金高温蠕变建模研究工作的第一部分,通过对DD6镍基单晶合金不同中断时间的高温蠕变试验及透射电镜(TEM)观察,结合单晶合金蠕变机理的研究成果阐明了单晶高温蠕变的机理,并从Orowan方程出发,在晶体塑性理论框架下建立描述晶体滑移系上位错演化规律的方程,发展了以位错密度变化表征镍基单晶高温蠕变的材料模型.该模型考虑了较宽温度与载荷范围内单晶的主要蠕变机理,可较好地建模750～1100℃范围内镍基单晶的各向异性蠕变行为.      

一种热连轧GH4169合金的蠕变行为与断裂机制

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热连轧直接时效处理的GH4169镍基合金的蠕变行为和断裂机制。结果表明:热连轧GH4169镍基合金的组织结构由γ′,γ″相和γ基体相组成,具有较小的晶粒尺寸,晶内存在高密度位错和孪晶。经直接时效后,合金中弥散分布的细小γ″相数量增加,及高密度位错引起的形变强化效果,是使合金在650℃/725MP条件下具有较长的蠕变寿命的主要原因;蠕变期间,合金的变形特征是孪晶变形和位错的双取向滑移;随着蠕变进行,位错的数量逐渐增加,并在晶界处引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制。     

Ti-30Nb-1Mo-4Sn合金热机械处理过程中的相组成及力学性能演化

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)观察和力学性能测试,系统研究了具有低弹性模量的亚稳β钛合金Ti-30Nb-1Mo-4Sn(wt%)在热机械处理过程中的相组成与力学性能演化。研究结果表明:固溶态合金具有较低的结构稳定性,拉伸过程中出现应力诱发马氏体相变,导致合金呈现较低的屈服强度;固溶态合金经时效处理后,由于缺乏异质形核点并且时效时间较短,第2相析出很少,其稳定性并没有明显提高,淬火的过程中仍然会发生马氏体相变,因此其屈服强度也不能得到显著提高。合金经冷轧变形后,晶粒显著细化并引入大量形变位错,大量的缺陷为α相析出提供了形核点,因此在时效处理时析出大量细小α强化相之后,合金的屈服强度和断裂强度显著提高。值得注意的是,冷轧态合金选择一个合适的退火温度(350℃),可以使时效处理后的强度达到最大值,进一步提高退火温度,发生再结晶,位错密度下降,导致合金强度剧烈下降。     

Ti_2AlNb基合金电子束焊接头的显微组织

利用透射电子显微镜和能谱,研究电子束焊接过程中Ti_2AlNb基合金显微组织演变过程以及焊缝区组成、焊后热处理对接头显微组织的影响.结果表明:焊接过程中焊缝区Al元素损失较为严重,这有利于B_2相的形成而不利于O相的形成,使得接头焊缝区主要由B_2和α_2两相组成;在随后的热处理过程中,焊缝区的B_2相转变为β相和板条状的O相,使焊缝区由α_2、O和β相组成.     

稀土高强铝锂合金力学性能及微观变形行为

在 2 0 90铝锂合金和添加微量稀土铈的 2 0 90铝锂合金 (2 0 90 +Ce)的拉伸性能测试的基础上 ,利用TEM技术对拉伸试样中位错组态进行了观察 ,探讨宏观力学性能与微观变形行为间的联系。结果表明 ,2 0 90 +Ce铝锂合金仍表现出较明显的共面滑移特征 ,所不同的是其滑移带比较细密均匀 ,并且具有交滑移特征 ;而不含稀土的普通 2 0 90铝锂合金中共面滑移带较粗 ,且带与带间距宽 ;弱束暗场观察发现 ,2 0 90 +Ce铝锂合金中某些大角度晶界上及附近存在较强的应变衬度 ,这说明该合金仍存在较强的局域应变倾向     

镍基单晶蠕变研究：试验、机理及本构模型

本文为镍基单晶合金高温蠕变建模研究工作的第一部分,通过对DD6镍基单晶合金不同中断时间的高温蠕变试验及透射电镜（TEM）观察,结合单晶合金蠕变机理的研究成果阐明了单晶高温蠕变的机理,并从Orowan方程出发,在晶体塑性理论框架下建立描述晶体滑移系上位错演化规律的方程,发展了以位错密度变化表征镍基单晶高温蠕变的本构模型。该模型考虑了较宽温度与载荷范围内单晶的主要蠕变机理,可较好地建模750℃～1100℃范围内镍基单晶的各向异性蠕变行为。     

不同组织类型TC6钛合金的振动疲劳特征

本文研究了TC_6钛合金片状、网篮、等轴和双态组织的振动疲劳性能。双态组织在室温及400℃下均具有优越的振动疲劳性能,其他三种组织的振动疲劳寿命大致相同。在片状、网篮及等轴组织的试样中,在α相内弥散析出了脆性相Ti_3Al,该相导致了疲劳性能的下降。研究结果还表明,四种组织试样的滑移均具有平面滑移特征。片状组织中疲劳裂纹沿滑移线形成并横穿晶界α相及α/β界面扩展,其他三种组织中疲劳裂纹既沿滑移线形核并扩展,也沿晶界形核并扩展。     

一种镍基单晶高温合金的高温蠕变行为

采用扫描电镜、透射电镜等方法研究了一种镍基单晶高温合金在1000℃的高温低应力蠕变行为。实验结果表明:合金蠕变速率呈现出先减小再增大的变化趋势,当应变量达到一定临界值(1±0.2)%后,变形速率迅速上升,蠕变进入第三阶段。高温蠕变初始阶段的主要变形机制为a/2〈110〉{111}型位错环在基体内运动。合金在高温蠕变稳态阶段的主要变形机制为位错切割γ’相,切割位错主要有螺型位错对和[001]超位错两种形式。     

Dy对EB-PVDβ-NiAl涂层高温瞬态氧化行为的影响(英文)

β-NiAl是一种有前景的应用于1150°C以上的抗氧化涂层材料。本文利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)方法制备了0~0.5at%Dy含量的β-NiAl涂层,研究了涂层的瞬态氧化行为。1200°C时,在0.05at%Dy掺杂的涂层中只观察到了稳态α-Al2O3相,而在0.5at%Dy掺杂的涂层中,1h氧化过程中,发生了θ-Al2O3到α-Al2O3的相变。1100°C时,在最初的15min所有涂层均发生了θ-α相变。0.05at%Dy掺杂的涂层在45min的时候相变已经完成,这比0.5at%Dy掺杂涂层要早得多。过量Dy的掺杂能够延缓θ-α相变。未掺杂和过量掺杂涂层在20h氧化之后仍存在针状相θ-Al2O3,而0.05at%Dy掺杂的涂层中则为经典的颗粒状α-Al2O3形貌。     

喷射沉积Ni3Al—Mo合金的位错结构分析

利用多功能雾化沉积装置制备了Ｎｉ－Ａｌ－Ｍｏ 系Ｎｉ３Ａｌ基高温合金。拉伸性能测试表明，喷射沉积Ｎｉ３Ａｌ－Ｍｏ 合金的屈服强度具有明显的“Ｒ”特性。利用ＴＥＭ 位错结构分析，阐明了合金微观结构与屈服强度之间的关系，研究结果表明，试验合金所具有的屈服强度随温度的变化规律主要是由不同温度下γ′及γ相内的位错缠结状况、位错对的形态及数量和六面体滑移系的开动程度决定的。     

ECAP对纯铝拉伸性能和断裂行为影响的研究

利用等通道转角挤压(ECAP)对纯铝进行了连续的挤压,结合位错及断口形貌,分析了位错强化及断裂机制.结果表明, 剪切变形使位错滑移,晶粒细化,挤压4道次后材料屈服强度、抗拉强度分别较初始态提高了38.5%和24.0%,断裂机制呈现典型的沿晶断裂特征.