O相合金Ti2AlNb的超塑性研究进展

以O相为基础的Ti2AlNb合金具有高的比强度、比刚度以及良好的高温蠕变性能和抗氧化性能,己经成为最具潜力的航空航天高温结构材料.在其实用化进程中,超塑成形是该材料成形加工形成制件的理想工艺.本文综述了Ti2AlNb基合金材料超塑性研究的最新进展,对其超塑变形中的组织特征和变形机制进行了详细讨论.最后,展望了Ti2AlNb基合金超塑性加工未来的发展趋势.     

Ti2AlNb基合金的ISM熔炼研究

讨论了Ti2AlNb基合金的熔炼特点,概括介绍了真空水冷铜坩埚感应凝壳熔炼的设备结构原理和工艺技术,结合Ti2AlNb基合金的熔炼实践,研究了合金元素的加入形式、熔炼室真空度对合金铸锭的均匀性以及合金中Al挥发烧损的影响规律。结果表明:采用水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼Ti2AlNb基合金,合金铸锭成分均匀性很好,随着熔炼工艺的不同,Al挥发烧损在5％～10％（质量分数）之间。     

Ti2AlNb基合金板材电子束焊接焊缝组织研究

选用了不同的焊接参数对厚度分别为3、5、7和9mm的Ti2AlNb基合金板进行电子束堆焊,并进行不同制度的焊后热处理.利用OM、SEM、EDS和显微硬度测试等方法对焊缝区域的显微组织特征进行了分析.     

TiAl基合金组织热稳定性和演化机制及对力学性能的影响

Ti Al基合金由于其优异的综合高温力学及物理性能,成为航空航天轻质高温结构的重要备选材料,其目标使用温度范围在650~1000℃。Ti Al基合金组织在高温长时服役条件下的稳定程度及演化对其力学性能有重要的影响,因此Ti Al基合金组织及性能的热稳定性长期以来一直备受关注。介绍了Ti Al基合金热稳定性研究内涵,对Ti Al基合金在高温条件下的组织演化、相转变现象及机理进行了讨论和分析,包括α2/γ片层团的不连续粗化、γ板条的连续粗化、α2相的分解以及B2(ω)相的变化。归纳总结了主要影响因素(合金元素、温度、时间、热载荷)对Ti Al合金显微组织和力学性能热稳定的影响规律及机制。最后对Ti Al合金热稳定性的研究方向进行了总结和展望。     

Ti_2AlNb合金及其焊接技术研究进展

过去的30年里,Ti2AlNb基合金获得了广泛关注。作为替代镍基高温合金的选择之一,其优异的综合力学性能适应了未来航空发动机对高比强度、高比刚度的轻质高温结构材料的迫切要求,对于降低飞行器的自重,提高发动机结构效率和高温服役性能具有重要意义。     

Ti2AlNb合金电子束焊接在航空发动机机匣中的应用

以先进航空发动机机匣为应用对象,开展了Ti2AlNb合金电子束焊接技术研发。分析了焊缝的主要化学成分,研究了焊接接头组织、力学性能和断口形貌,焊接了Ti2AlNb合金机匣并开展考核验证。结果表明,Ti2AlNb合金电子束焊缝成型良好,未出现吸氢和铝元素烧损,可满足Ⅰ级焊缝的质量要求。焊接接头的抗拉强度较高,可达到母材强度的90%以上,但接头的持久性能和低周疲劳性能比母材的明显降低。焊接接头力学性能试样断口主要为沿晶断裂形貌,接头中存在少量的微小气孔。焊接机匣通过了最高腔压为10.0 MPa(焊缝处等效应力约为593.0 MPa)的压力实验和3 000次最高腔压为5.0 MPa(焊缝处等效应力约为261.0 MPa)的低循环疲劳实验。研究结果为Ti2AlNb合金在发动机机匣中的应用提供了参考。     

热轧态Ti2AlNb合金超塑性变形行为的研究

研究了热轧态Ti2AlNb合金在1193～1233K温度范围内和1×10-5～5×10-4s-1应变速率范围内的超塑性变形行为.结果表明,在上述试验条件下Ti2AlNb合金表现出良好的超塑性,最高延伸率超过600%;合金具有较高的应变速率敏感指数,计算得到Ti2AlNb合金超塑性变形的表观激活能为283.05kJ·mol-1.此时Ti2AlNb合金超塑性变形主要是受晶格扩散所控制的晶界滑动机制,动态再结晶是合金超塑性变形的重要协同机制.     

固溶温度对Ti_2AlNb基合金组织演变的影响

以有序O相为基的Ti2Al Nb基金属间化合物合金在航空领域具有广阔的应用前景。鉴于由O,B2和α2三相构成的Ti2Al Nb基合金力学性能对相构成和组织敏感,采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射等分析手段,研究了不同固溶处理温度下Ti2Al Nb基合金组织演变的规律。研究结果表明,随着固溶温度升高,O相向B2相转变,原始状态中的α2相随固溶温度升高逐渐消失。固溶温度决定了材料中O,B2和α2三相的含量及最终组织形貌,也决定了材料的性能。     

Ti2AINb基合金的ISM熔炼研究

讨论了Ti2AINb基合金的熔炼特点，概括介绍了真空水冷铜坩埚感应激壳熔炼的设备结构原理和工艺技术，结合Ti2AINb基合金的熔炼实践，研究了合金元素的加入形式、熔炼室真空度对合金铸锭的均匀性以及合金中Al挥发烧损的影响规律。结果表明：采用水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼Ti2AINb基合金，合金铸锭成发均匀性很好，随着熔炼工艺的不同，Al挥发烧损在5%～10%(质量分数）之间。     

真空吸铸TiAl基合金组织研究

利用金属型真空吸铸技术获得了TiAl基合金薄板件,并研究了该铸件的铸态组织以及合金元素对其组织的影响。实验结果表明:由于金属型的强制冷却作用,金属型真空吸铸的Ti-47Al合金薄板铸件铸态组织细小,平均晶粒尺寸在60μm左右;W元素的添加有利于B2相的形成,从而细化组织,其机理是B2相阻碍了α晶粒长大;Si元素添加生成的Ti5Si3相,主要分布在晶界处,形成的Ti5Si3第二相质点会阻碍TiAl基合金凝固过程中组织的长大,有利于细化TiAl基合金组织。     

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。     

Ni47Ti44Nb9形状记忆合金耐蚀性能和抗氧化性能研究

采用高温氧化、电化学腐蚀测试,并结合SEM,XRD等分析手段,研究了Ni47Ti44Nb9合金的氧化性能和抗腐蚀性能。结果表明,Ni47Ti44Nb9合金在450℃下氧化非常轻微,600～800℃下合金的氧化增重曲线近似符合抛物线规律。经高温氧化后,合金表面形成的氧化层具有分层结构,氧化截面由外氧化层和过渡层组成。电化学腐蚀结果表明,溶液中NaCl含量越低,溶液温度越低,合金的腐蚀电流密度越小,腐蚀电位正移,保护膜的稳定性提高。     

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     

阻燃钛合金Ti40的热物理性能及力学性能

作为一种功能性钛合金,Ti40阻燃钛合金的热物理性能数据首次被报道。采用真空自耗电弧熔炼技术制备的Ti40合金铸锭成分均匀,利用热挤压开坯+包套保护锻造方法制备的板坯组织均匀。性能测试结果表明:Ti40合金的室温抗拉强度为950 MPa级,且在500℃下具有良好的热暴露性能、高温蠕变性能和高温持久性能。在室温到600℃范围内,合金的杨氏模量和剪切模量随着温度的升高呈线性下降,泊松比随着温度升高而缓慢增加;线性热膨胀曲线随着温度升高呈抛物线增加,平均线膨胀系数随着温度的升高呈线性增加。     

Ti40阻燃钛合金的基础研究

阻燃钛合金具有重要的应用前景,Ti40合金是我国研制的新型阻燃钛合金.重点综述Ti40合金的基础理论研究结果,如变形机理、氧化机理、阻燃机理等.     

高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和X射线衍射对高Cr铸造镍基高温合金K4648等轴晶和定向凝固铸件的合金/陶瓷型芯界面反应进行了系统研究,获得反应时间与反应量关系的界面反应动力学曲线、不同反应时间的反应界面形貌及产物的种类。结果表明:高Cr铸造镍基高温合金K4648与铝基型芯不易发生反应,而与硅基陶瓷型芯发生剧烈的界面反应,反应产生金属瘤状凸起物,造成铸件内腔破坏。此外,白色的硅基型芯内部变成黑色,黑色反应区内含有一定量的Cr,Al,Ti元素。在反应的中、后期型芯黑色反应区内还存在着灰色区,该区的Cr,Al,Ti含量远高于黑色反应区。高Cr铸造镍基高温合金K4648合金与硅基陶瓷型芯反应分为:(1)富Cr,Al,Ti熔体向型芯内的渗入阶段;(2)富Cr,Al,Ti熔体与陶瓷型芯SiO2基体的反应;(3)富Cr,Al,Ti的熔体与型芯中Zr-SiO4颗粒反应三个阶段。反应过程中型芯存在局部液化现象。K4648合金/硅基陶瓷型界面反应产物主要为层状或树枝状Al2O3,块状Cr3Si金属间化合物、ZrO2,富Cr,Zr,Al,Ti的复合氧化物、共晶形态的富Cr,Si,Al,Ti的复合氧化物、块状或树枝状的富Ti,Al,Zr,Cr复合氧化物。反应产物中的Cr,Al,Ti元素来自合金熔体而Zr,Si,O来自陶瓷型芯。     

Ti3Al基合金板材的超塑性研究

研究非典型等轴细晶的两种不同轧制变形量的Ti3Al基合金热轧板的超塑性变形行为及其变形前后的显微组织。研究结果表明:该合金在超塑性变形过程中组织会转化为有利于超塑性的细小等轴组织。其在变形温度为940～1020℃,应变速率为2×10-4～2×10-3S-1时具有良好的超塑性,其最大伸长率可达859.5%,应变速率敏感指数达0.43,该合金超塑性变形的主要机制是晶界滑动,而且这种非典型等轴细晶条件下超塑性变形时晶内变形以及位错蠕变所起的作用比在等轴细晶态组织条件下的作用更为显著。对非典型等轴细晶的Ti3Al基合金热轧板,无需进行复杂热处理,也可以获得良好的超塑性,更具有工业意义。