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。     

热暴露对IMI834近α高温钛合金组织和拉伸性能的影响

测试了ＩＭＩ８３４高温钛合金在６００～７５０℃的空气中热暴露１００小时后拉伸性能，利用透射电镜和扫描电镜观察了合金暴露前后的组织变化及拉伸断口，认为表面氧化是造成合金热暴露后塑性下降的主要原因，但基体组织内有序α２相和硅化物的析出变化也在不同程度上造居了合金热暴露后的强度和塑性的下降。     

初生α相含量对近α钛合金TG6拉伸性能和热稳定性的影响

采用力学性能测试和断口分析等方法研究了初生α含量对TG6高温钛合金双态组织拉伸性能和热稳定性的影响.当双态组织中的初生α含量大约在20%～50%的范围内时,TG6钛合金的拉伸强度和塑性没有特别大的差别.但当经过600℃/100h的试样热暴露后,TG6钛合金的拉伸强度略有增加,而塑性则明显降低.塑性下降的程度与合金的初生α相含量密切相关,初生α含量越少,则热暴露后塑性下降幅度越大.导致TG6钛合金热暴露后塑性损失的主要因素有共格α2相的析出、硅化物的析出以及表面氧化.相对而言,其中共格α2相的析出是合金热暴露后塑性损失的最主要因素.     

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.     

异种高温合金电子束焊接接头析出相

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)与能谱仪(EDS)对GH141/GH907异种高温合金板材电子束焊接接头区域析出相进行研究,包括GH141热影响区,GH907热影响区以及焊缝区域。结果表明:异种高温合金电子束焊接热影响区无新析出相的产生;在现行热处理工艺下,GH141热影响区析出相为密布于基体的方形颗粒状γ′相、随机分布的粗大块状MC型碳化物及沿晶界析出的M6C型碳化物;GH907热影响区析出相为密布于基体的针状ε相及分散分布的块状G相Nb3Ni2Si;焊缝区域存在析出相与两种焊接母材都不同,一种为平行或交错分布的针状新析出相,一种为细小的方形或椭球形颗粒状新析出相,其中颗粒状析出相为正交晶系NbTi4。     

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)。     

不同Si含量对耐热钛合金（7715C）组织及性能的影响

本文主要研究不同Si含量对7715C钛合金的组织及性能的影响。通过对不同Si含量对室温拉伸、室温缺口拉伸、冲击、540℃高温拉伸及热稳定性影响的观察分析,得知在7715C合金中的最佳Si含量为0.2％。在此Si含量下综合性能最好,当Si含量高于或低于0.2％时,上述性能均有所下降。不同Si含量合金经540℃/不同时间热暴露后发现最佳峰值随热暴露时间的延长而左移,热暴露100h后峰值在Si含量为0.3％左右,而热暴露200h后,峰值左移至Si含量为0.2％。从组织的变化来看,合金中Si的最佳含量以在热加工温度下保持最大固溶度不析出硅化物为宜。硅化物的析出随着热暴露时间的延长及Si含量在合金中的提高而逐渐增多,故使峰值随热暴露时间的延长而左移。     

喷射沉积SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-.17Si热暴露过程的显微组织演变

采用喷射沉积工艺制备了SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料,并通过热压后多道次热轧制备了板材.研究了板材在不同温度下热暴露过程中第二相粒子、SiC/Al界面和位错密度的变化,并通过X射线衍射分析了板材在热暴露过程中的物相变化.结果表明,复合材料经热加工后第二相粒子保持弥散细小,为50～ 80nm,SiC/Al界面干净,没有脆性相生成;在500℃暴露200h后,第二相粒子几乎没有变化;在550℃暴露200h后,第二相粒子略有长大,没有明显的脆性相生成;600℃下暴露10h后,SiC/Al界面处生成Al4C3相,第二相粒子长大至400 ～500nm,并生成Al13Fe4相;在550℃热暴露过程中,随着暴露时间变长,位错密度增加.SiC颗粒分解向基体中析出游离态Si,抑制了Al12( Fe,V)3Si的粗化和分解,提高了复合材料的耐热性能,因此该复合材料在550℃以下具有良好的热稳定性能.550℃以上耐热性能急剧下降,热暴露过程中位错增殖.     

原位合成TiB_2/6351复合材料热压缩变形特性

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对原位合成TiB2(质量分数,8%)/6351复合材料在不同变形温度和不同应变速率条件下的热变形特性进行了研究,利用透射电镜(TEM)和光学显微镜分析了压缩后试样的微观组织.结果表明, 材料的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;材料的流变行为主要表现为加工硬化、动态回复和动态再结晶;相应的显微组织特征为:位错网络、混乱的位错团和胞状结构,亚晶及等轴晶.在应变速率和变形温度均较低时,增强体颗粒周围的基体中形成高密度位错区,但随变形温度的升高而减少;在应变速率较高时,增强体颗粒和基体的界面处开裂甚至增强体颗粒本身发生破碎.     

X2A66铝锂合金高温变形过程中的微观组织演变

研究了X2A66铝锂合金在高温变形过程中的微观组织及析出相的演变规律。结果表明,在变形温度为420℃,应变速率为0.01s~(–1)时,在变形初期,X2A66铝锂合金基体中亚晶组织不完整,同时出现少量动态再结晶晶粒;随着变形量增加,可以观察到平直且清晰的晶界,当变形量大于80%时,部分晶界内出现大量位错,在析出相周围产生位错缠结。X2A66在高温变形过程中T_1相出现破碎回溶的现象,同时在变形过程中动态析出δ'相。T_1相的破碎回溶使基体重新达到过饱和状态,尤其是Li元素的过饱和促进了δ'相的析出。处于晶界内部的析出相能阻碍位错运动,提升再结晶晶粒的形核率。钉扎在晶界上的析出相能有效阻碍晶界及亚晶界的运动从而降低动态再结晶速率。     

Rene′95粉末高温合金原始颗粒边界析出及其形成机理

原始颗粒边界析出是粉末高温合金的重要缺陷之一,本文利用俄歇电子能谱(AES),透射电镜(TEM)和能谱仪(EDAX)分析了原始颗粒边界的偏析状况,主要偏析元素及偏析相。结果表明,在原颗粒边界上有MC,M_23C_6、M_6C及以Z_rO_2为主的氧化物等多种析出,其中Z_rO_2析出是高温扩散后形成的,析出量很大。同时也发现,低温长时间时效会导致氧在碳化物和氧化物与基体的界面偏析。     

电子束快速成形TC18钛合金的显微组织与硬度的关系

研究了电子束快速成形TC18钛合金(简称KTC 18)3种典型退火制度下显微组织演化规律及与显微硬度的关系.结果表明,在700～830℃单一退火条件下,合金相组成为初生α相与亚稳β相,随着温度升高,初生α相体积分数减少,基体显微硬度变化较小;在双重退火条件下,500～650℃之间低温退火过程中会析出细小、编织排列的条状α相,可显著提高基体硬度,随着低温退火温度升高,α析出相粗化且数量变少,导致基体硬度降低;三重退火条件下,高温炉冷和中温退火过程中会产生粗大的竹叶状一次α相,其数量随中温退火温度升高而减少,对显微硬度影响较小.低温退火析出的细小、弥散α相对KTC 18显微硬度影响最大,其数量和尺寸取决于其他类型α相的数量和低温退火制度.     

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。     

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。     

应力时效对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金组织与性能的影响

采用硬度测试、光学显微镜、透射电镜等研究了时效过程中外加应力对A l-Cu-Mg-Ag合金组织与性能的影响。结果表明,在应力时效和无应力时效的条件下,合金组织中均发生了完全再结晶,时效过程中施加外应力没有改变合金再结晶晶粒的形貌,但对析出相有较大影响。在应力时效条件下,合金中θ′相和Ω相均沿某一方向呈择优取向析出,即有应力位向效应产生。应力时效能够促进θ′相的析出,而抑制Ω相的析出,合金的峰值硬度也有所降低。这可能是由于在应力时效初期引入了大量的位错,为θ′相的异相形核提供了有利的位置,从而使与θ′相具有相同化学成分的Ω相的析出受到抑制。这一点从时效前预拉伸(变形量为6%)能够使θ′相数量增多而Ω相数量减少,且硬度略有降低得到验证。在应力时效过程中,位错的存在不利于溶质原子的扩散,阻碍了原子团簇的形成,从而延缓了合金中强化相的析出。     

Al-Zn-Mg-Cu合金铣削表面变形层的微观组织和织构

利用透射电镜(TEM)技术以及配套的旋进电子衍射(PED)技术对铣削Al-Zn-Mg-Cu合金表面变形层的微观组织和织构进行研究。结果表明:表面变形层是由最表层的等轴纳米晶/超细晶层和亚表层的层状纳米晶/超细晶层组成,晶粒周围分布大量的粗大晶界析出相(GBPs);最表层再结晶的纳米晶/超细晶的存在说明除了位错运动,动态再结晶也在晶粒细化过程中发挥作用;与原始粗晶相比,加工表面变形层内GBPs和晶内析出相(GIPs)尺寸和密度明显的不同是由于热机械作用诱发析出相重新分布;表面变形层的织构类型为由近铜型织构{112}111、旋转立方织构{001}110和F型织构{111}112组成的混合型织构,铣削加工过程引入的表面剧烈剪切变形是上述织构形成的主要原因。     

单晶高温合金中的碳化物演化及其作用的研究

研究了一种含微量(0.015%)碳的镍基单晶高温合金在热处理和持久过程中的碳化物演化机制以及各种碳化物对合金持久性能的影响.研究结果表明:含有少量碳的合金在枝晶间区域形成少量的MC碳化物;部分MC碳化物在合金热处理和持久试验过程中发生了由MC向M6C的碳化物转变;在较高温度的持久实验过程中,有立方形的二次M6C碳化物析出,在较低温度下,有二次M23C6碳化物共格析出,两者都起到阻碍位错运动的作用.与基体合金相比,含微量碳的单晶高温合金的持久性能较高.     

Ti_3Al基合金位错类型的确定

本文利用透射电镜微观观察和理论分析探讨了Ti_3Al基五元合金中α_2相的位错滑移系统。实验结果表明,α_2相中易观察到的位错滑移系统为(1100)[0001]和(1100)[1120]并与派纳力理论计算相符。     

Ti-6Al-4V富氧层生长规律及对疲劳性能的影响

研究了Ti-6Al-4V合金在900℃、930℃和960℃下富氧α层显微组织和显微硬度的变化及对疲劳行为的影响。在热暴露0.5~24h时间内,富氧层中的α相含量远高于基体内部,其晶粒尺寸也发生长大现象。随着热暴露温度的升高和时间的延长,富氧α层的厚度增大,氧的固溶强化作用使其显微硬度明显升高。显微硬度随着深度的增加逐渐下降,在表面200μm以下趋于稳定。热暴露后疲劳试样表面的富氧层造成疲劳裂纹萌生模式发生改变,由单裂纹源刻面萌生模式变为多裂纹源表面萌生,裂纹萌生阶段寿命与总寿命均大幅降低。     

热暴露对带热障涂层DD6单晶高温合金组织的影响

采用0.3 MPa压力对DD6单晶高温合金进行水吹砂,然后用电子束物理气相沉积的方法在DD6合金基体上制备了热障涂层,将带热障涂层试样置于1100℃空气气氛中分别进行50 h和100 h热暴露,在1100℃/130 MPa条件下测试持久性能。研究了水吹砂及高温热暴露对带热障涂层DD6合金组织的影响。结果表明：0.3 MPa压力水吹砂制备热障涂层并高温热暴露后没有发现再结晶组织;热暴露过程中,基体和涂层之间的元素会发生不同程度的互扩散;表面残余应力和元素互扩散导致了γ′相粗化方向的变化;性能测试后试样断口附近的涂层与基体界面下方局部区域形成了二次反应区。