反应铸造TiC／NiAl（Fe）复合材料的力学行为和强化机理研究

研究了反应铸造ＴｉＣ／ＮｉＡｌ（Ｆｅ）复合材料压缩、拉伸性能和强韧化机制。ＮｉＡｌ（Ｆｅ）合金的室温拉伸延伸率达１１％。含２０％ＴｉＣ颗粒的ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基复合材料的室温拉伸率为２．５％。与多晶ＮｉＡｌ合金及其复合材料相比,２０％ＴｉＣ／ＮｉＡｌ（Ｆｅ）复合材料的室温拉伸延伸率明显提高。原位合成的ＴｉＣ增强颗粒在高温下具有明显的增强效果,含２０％ＴｉＣ增强颗粒复合材料的高温强度比基体合金高１００％。塑性的枝晶间区域的存在是ＮｉＡｌ（Ｆｅ）及其复合材料在室温塑性得以改善的主要机制。ＸＤ＋ＲＣ工艺导致的晶粒细化作用是ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基复合材料的主要强化机制,位错强化和弥散强化对强度也有一定贡献。     

含Cr铸造Ti3Al＋TiAl合金的室温拉伸断裂行为

研究了Ｔｉ－４４．９Ａｌ（ａｔ－％）合金和Ｔｉ－４４．３Ａｌ－３Ｃｒ（ａｔ－％）合金的室温拉伸断裂过程。结果表明，Ｃｒ提高了合金的塑性。塑性的提高与含Ｃｒ合金含有更多的γ－ＴｉＡｌ相和形成由细晶γ和α＿２＋γ细晶组成的双重组织有关。Ｃｒ促使块状α＿２和β２相的形成，对阻碍γ相上的长程滑移有明显的作用。进一步细化铸态晶粒或制备具有片状α＿２＋γ组织的单晶合金是发展铸造α＿２＋γ合金的目标。     

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。     

SHS／PHIP技术制备TiC—Al2O3—Fe金属陶瓷及其微观组织分析

采用ＳＨＳ／ＰＨＩＰ技术制备出了致密的ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－Ｆｅ 金属陶瓷。分析了合成产物的微观组织结构。结果表明,随着金属Ｆｅ 相的加入,ＴｉＣ颗粒尺寸变小,颗粒趋于均匀,且消除了ＴｉＣ与Ａｌ２Ｏ３ 颗粒之间的微孔。粘结相中Ｆｅ 与Ａｌ２Ｏ３ 之间的界面光滑,与ＴｉＣ之间有一薄的扩散层。Ｆｅ 粘结相中有少量胞状有序结构,它可能是以Ｆｅ３Ａｌ为基的ＤＯ３ 型合金相。由于ＳＨＳ／ＰＨＩＰ过程中的快速加压,合成产物的ＴｉＣ颗粒中存在高密度位错。     

以Ti／V／Cu、V／Cu为中间层的TiAl合金与40Cr钢的扩散连接

用真空扩散连接方法对ＴｉＡｌ／Ｔｉ／Ｖ／Ｃｕ／４０Ｃｒ钢及ＴｉＡｌ／Ｖ／Ｃｕ／４０Ｃｒ钢进行了研究。结果表明，以Ｔｉ／Ｖ／Ｃｕ作中间层的接头拉伸强度高于以Ｖ／Ｃｒ作中间层的接头强度。界面分析显示，Ｔｉ／Ｖ、Ｖ／Ｃｕ、Ｃｕ／４０Ｃｒ钢的各个结合界面处未形成金属间化合物，而ＴｉＡｌ／Ｔｉ的结合界面上有Ｔｉ３Ａｌ产生；在ＴｉＡｌ／Ｖ的界面上有Ｔｉ３Ａｌ、Ａｌ３Ｖ两种金属间化合物产生；界面上脆性金属间化合物的产生是接头发生断裂的原因。     

Sb的添加对TiAl基合金综合性能的影响

研究了Ｓｂ的添加对ＴｉＡｌ基合金室温和高温性能的影响。试验发现，Ｓｂ的添加能够使ＴｉＡｌ基合金室温力学性能得到显著的改善，抗高温氧化能力明显提高。同时，不降低合金的高温力学性能。ＴＥＭ观察发现，ＴｉＡｌ＋Ｓｂ合金可形成大量变形孪晶。在氧化性气氛中长期加热，ＴｉＡｌ＋Ｓｂ合金表层形成一层致密Ａｌ２Ｏ３膜。     

TiAl＋Sb合金的研究

研究了Ｓｂ的添加对Ｔｉ－３２ｗｔ－％Ａｌ合金的显微组织和力学性能的影响。试验结果表明，Ｓｂ的添加量在较大范围内能够使ＴｉＡｌ基合金的室温综合力学性能得到提高。使用光学金相显微镜和ＳＥＭ对其组织进行了分析，使用Ｘ射线衍射仪对典型合金进行了结构和相组成分析。同时，使用ＳＦＭ对合金试样断口形貌进行了观察分析。     

SHS/PHIP合成TiC-Al2O3-xFe金属陶瓷的工艺及性能

采用ＳＨＳ／ＰＨＩＰ工艺制轩出了致密的ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－ｘＦｅ金属陶瓷。研究子延迟时间、高压持续时间及压力等工艺参数对合成ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－２０Ｆｅ金属陶瓷密度的影响,并分析了Ｆｅ含量对ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－ｘＦｅ金属陶瓷材料性能的影响。     

真空热爆加压法制备高颗粒含量TiCp/2024复合材料

采用真空热爆加压法（简称ＶＴＥＰ）工艺制备了高粒子含量ＴｉＣｐ／２０２４复合材料。通过数据采集器记录了不同铝含量时热爆反应的时间－－温度曲线;通过ＸＲＤ分析了ＴｉＣｐ／２０２４复合材料的相组成;用ＳＥＭ和ＴＥＭ观察了ＴｉＣｐ／２０２４复合材料的显微组织、微观结构和断口形貌。结果表明：ＶＴＥＰ工艺可以获得颗粒细小圆整、分布均匀、致密的高颗粒含量ＴｉＣｐ／２０２４复合材料。     

钕的添加对TiAl基金属间化合物的影响

本文研究了钕的添加对Ｔｉ－３４．１％（质量分数）Ａｌ合金的铸态组织和力学性能的影响。研究发现，少量钕的添加能使这种Ｔｉ－Ａｌ合金的铸态组织由原来的粗大的柱状晶形态转变为树枝状晶形态；随着钕量的增加，树枝晶尺寸变小，枝晶截面变细，二次轴间距变短；随着钕量的增中，强度和挠度减小，这归因于非平衡结晶过程中形成的ＴｉＡｌ３量增加。引起ＴｉＡｌ＋Ｎｄ合金脆性增加的主要原因是非平衡结晶过程中枝晶间形成的ＴｉＡ     

原位反应合成Nb掺杂Al2O3/TiAl复合材料的显微结构分析

利用Al-Ti-TiO2体系原位反应合成了Nb掺杂Al2O3／TiAl复合材料。借助XRD和SEM研究了Nb掺杂Al2O3／TiAl的显微结构以及Nb引入量对复合材料显微结构的影响。结果表明，复合材料由TiAl、Ti3Al、Al2O3、Nb和NbAl3相构成，细小Al2O3颗粒分布于基体晶粒交界处，存在一定的团聚；Nb元素引入量的高低，可调节产物中TiAl和Ti3Al的相对含量，随Nb含量的增大，TiAl含量逐渐减少，Ti3Al则逐渐增大；同时，基体晶粒和Al2O3颗粒均有所细化，且分布逐渐均匀，材料的均匀性得到改善。     

以Ti/V/Cu、V/Cu为中间层的TiAl合金

用真空扩散连接方法对TiAl/Ti/V/Cu/40Cr钢及TiAl/V/Cu/40Cr钢进行了研究。结果表明,以Ti/V/Cu作中间层的接头拉伸强度高于以V/Cu作中间层的接头强度。界面分析显示,Ti/V、V/Cu、Cu/40Cr钢的各个结合界面处未形成金属间化合物,而TiAl/Ti的结合界面上有Ti3Al产生;在TiAl/V的界面上有Ti3Al、Al3V两种金属间化合物产生;界面上脆性金属间化合物的产生是接头发生断裂的原因。     

TiAl合金高温循环氧化行为及其表面改性研究

研究了TiAl金属间化合物及表面涂层在空气中的高温循环氧化行为。结果表明:在800℃时TiAl合金具有较好的抗高温氧化行为,但当温度高于800℃时,TiAl合金表面未能形成单一的Al2O3保护层,而是形成外3层为疏松的TiO2层,内层为TiO2+Al2O3的混合氧化物层,因而使得TiAl合金的抗高温循环氧化性能严重蜕化。TiAl合金经过Cr改性铝化处理后,表面形成了具有立方Ll2结构的Al67Ti26Cr7层,立方Ll2结构的Al67Ti26Cr7不仅具有较高的铝含量,而且具有优良的韧性,因而使得处理后的TiAl合金具有良好的抗高温循环氧化性能。铝化物涂层尽管有很高的铝含量,但由于铝化得到的TiAl3相具有四方形结构,涂层非常脆,故该涂层抗高温循环氧化性能有待进一步提高。     

Ho_2O_3掺杂对原位合成HoAl-Al_2O_3/TiAl复合材料显微组织及性能的影响

采用固态置换反应原位合成工艺,利用Al—Ti—TiO2-Ho2O3体系的放热反应合成了HoAl-Al2O3／TiAl复合材料。利用XRD和SEM分析了Ho2O3掺：枭对原位合成HoAl,Al2O3颗粒强化钛铝基复合材料显微组织的影响,探讨了稀土氧化物（Ho2O3）的细化机制。测试了力学性能。结果表明：Al—Ti—TiO2-Ho2O3系原位合成的HoAl-Al2O3／TiAl复合材料由TiAl,Ti3Al,Al2O3以及HoAl相组成;HoAl金属间化合物弥散分布于基体晶粒和Al2O3颗粒交界处,限制颗粒长大,细化基体晶粒与Al2O3,颗粒,同时提高了HoAl,Al2O3颗粒在基体中的分散度;Ho2O3的引入改善了复合材料的力学性能。     

激光合成金属间化合物基复合材料研究进展

对激光合成颗粒增强金属间化合物基复合材料进行了研究,包括Ni3Al/WC、NiAl/TiC、Ti3Al/TiC和MoSi2/SiC,用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对材料成分和组织特征进行了分析,提出并讨论了影响激光合成金属间化合物基复合材料的关键问题.激光合成具有多种强韧化方法协同、提高金属间化合物强度和塑性的特点,有利于金属间化合物性能的综合改善.     

PAXD法制备TiB/TiAl基复合材料及其力学性能研究

利用Al-Ti-B体系的放热反应,通过压力辅助放热弥散法(PAXD),原位合成了TiB/TiAl基复合材料.借助XRD,SEM分析了TiB/TiAl复合材料微观组织及并测试了其力学性能,探讨了TiB增强增韧TiAl金属间化合物的机制.研究结果表明:其增强相为TiB,基体相为TiAl和Ti3Al.TiB增强体主要以颗粒状、板状及细棒状均匀分布在基体中,其尺寸范围为亚微米级.复合材料的弯曲强度及断裂韧度较二元的TiAl金属间化合物有很大的提高.原位合成TiB/TiAl复合材料主要强化机制有:弥散强化、热膨胀合理失配强化机制、晶须(晶棒)强化.     

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。     

Microstructure and Mechanical Properties of In-situ Synthesized Al2O3/TiAl Composites

Al2O3 particle-reinforced TiAl composites are successfully reaction-synthesized from the powder mixture of Ti, Al, TiO2, and Nb2O5, using the hot pressing reaction synthesis technique. The microstructure and mechanical properties of the as-sintered products are investigated. It is found that in the as-sintered products consisting of γ-TiAl, α2-Ti3Al, Al2O3, and NbAl3 phases, the fine Al2O3 particles tend to disperse on the grain boundaries. With the Nb2O5 content increasing, the grains are remarkably refined and the Al2O3 particles are dispersing more uniformly in the TiAl matrix, forming a partial lamellar structure containing α and lamellar phases. The hardness of the in-situ composites increases gradually, and the bending strength and the fracture toughness of the as-sintered products reach the maximum value of 398.5 MPa and 6.99 MPa·m^1/2, respectively, as the Nb2O5 content increases to 6 wt%.     

Ti的添加方式对反应钎涂碳化物／铁基合金复合涂层组织结构的影响

利用钛铁粉、纯钛粉、铬铁粉或纯铬粉、硼铁粉、镍粉、硅粉和胶体石墨粉,真空条件下通过反应钎涂在低碳钢基体表面制备与基体为冶金结合的碳化物/铁基合金复合涂层.研究Ti的添加方式对涂层组织的影响.试验结果表明,涂层组织结构由粘结相Fe基体相和增强相碳化钛、碳化铬构成.Ti的添加方式对涂层组织结构影响很大.不同的Ti添加方式,导致涂层中碳化钛形态及涂层致密度差别较大.分析认为,Ti的添加方式对涂层组织结构的影响是由于涂层TiC合成时受到的动力学条件不完全相同造成的.     

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。