变形钛铝合金的关键技术和研究进展

从改善变形性能的微合金化、热加工开坯和热模锻工艺设计、变形组织的热处理三方面评述变形TiAl合金的关键技术和研究进展。研究表明:添加微量的Ni可改善TiAl合金的热变形性能,并促进铸造组织发生动态再结晶;适量减少Al含量可在热处理过程中引入高温β相、有助于层片组织的组化。改进研制的Ti-46Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金在1200~1250℃两相区预热后具有良好的热加工性能,挤压棒材采用1350℃/5mins/空冷热处理后可获得细小全层片组织,力学性能优异。     

高温TiAl合金热成形技术研究进展

γ-TiAl合金具有优异的高温性能,是航空发动机650~900℃服役温度区间的重要候选材料。在回顾TiAl合金发展过程与应用现状的基础上,主要介绍了TiAl合金铸锭熔炼、铸造、包套等温锻造、包套热挤压等热加工技术的研究进展,提出了TiAl合金低成本近净成形技术面临的机遇和挑战。     

TiAl金属间化合物的合金设计及研究现状

分析合金元素对TiAl合金晶体结构及组织性能的影响.采用高合金化(如高Nb,V,Cr,Mn等)引入高温β相,使TiAl合金具有较好的可成形性.添加少量C,B,RE等元素改善TiAl合金组织和性能.介绍热处理及热机械处理控制TiAl合金显微组织的方法.概述TiAl合金成形技术及应用,并分析TiAl合金的发展趋势.     

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.     

改善TiAl合金高温抗氧化性能的研究进展

综述了改善TiAl合金高温抗氧化性能的近期研究进展,着重介绍了合金元素对TiAl合金高温抗氧化性能的影响、表面改性及抗氧化涂层对改善其高温抗氧化性能的作用等.综合来看,通过合金化并结合先进的表面防护方法是改善TiAl合金800℃以上高温抗氧化性能的非常有效的途径.     

等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温性能的研究

利用等离子表面合金化技术,在TiAl基合金表面实现了Cr-Si二元共渗.使用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X衍射仪(XRD)检测了合金渗层的形貌、合金元素含量与相组成,并研究了合金化处理对TiAl基合金高温抗氧化性能与高温耐磨性能的改善效果.结果显示,合金渗层组成相为Cr3Si及Laves相TiCr2,过渡层物相...     

TiAl合金中的氧扩散及恒温氧化研究现状

TiAl合金由于高比强度和优异的高温力学性能,是一种极具应用潜力的轻质高温结构材料,但存在脆性大、室温塑性差以及800℃以上抗氧化能力不足是其工程应用的最大障碍。本文对TiAl合金的恒温氧化行为、氧扩散以及氧化后力学性能变化规律进行了总结。基于服役环境条件下合金中的氧扩散规律及受控机制,对改善合金高温抗氧化性能的表面处理和合金化研究现状进行了归纳。分析了TiAl合金高温抗氧化行为研究及其控制技术在今后一段时期的发展趋势。     

TiAl基合金的基础研究与应用--访中南大学粉末冶金研究院贺跃辉教授Basic Research and Application of TiAl Alloy

：您针对TiAl基合金的研究取得了系列成果,针对难热加工塑性变形材料,提出了“包套锻准等静压快速变形”方法;建立起包括Ti-Al、Fe-Al和Ni-Al 3大类组成的整个Al系金属间化合物多孔材料体系框架等,请简单介绍一下您的主要研究项目,您认为TiAl基合金近几年的研究热点有哪些？     

B93铝合金热加工特性模拟研究

在Gleeble1500热模拟机上采用轴对称等温压缩实验,研究了B93铝合金在热加工中变形温度和应变速率对合金组织的影响,基于动态模型计算出B93铝合金加工图,分析合金热加工的流变失稳区并确定了合金热加工的最佳工艺参数。结果表明:变形速率和变形温度对B93铝合金的微观组织有影响;合金的峰值应力随变形温度的升高而降低,随变形速率的提高而增大;B93铝合金最佳的热加工制度为:变形温度420℃左右,应变速率0.001 s-1。     

TiAl金属间化合物缺口断裂性能

 TiAl合金作为准脆性材料,在其服役过程中由于缺口的存在使得断裂对缺口非常敏感,严重降低了其使用性能,因此需要研究TiAl合金在缺口作用下的断裂性能。采用带缺口的组合拉伸试样研究了温度和拉伸速率对具有近全片层组织Ti-48Al-2Cr-2Nb合金缺口断裂性能的影响。结果表明,室温下TiAl合金对缺口非常敏感,随着温度的升高,TiAl合金对缺口敏感性降低,当温度为800 ℃时,TiAl合金对缺口不敏感。TiAl合金在低温区塑性变形是通过位错滑移和变形孪晶引起的,高温下是由扩散控制的位错攀移作用引起的。研究还表明,200 ℃下拉伸速率较低时TiAl合金对缺口不敏感,当拉伸速率增加到较高时,TiAl合金对缺口很敏感。     

800℃以上服役涡轮盘用难变形镍基高温合金研究进展

大推重比航空发动机涡轮盘需在更高温度下服役,为满足更高温度服役航空发动机涡轮盘材料的需求,在新合金的发展过程中合金化程度和γ′相含量逐渐提高。其中GH4151、GH4175和GH4975合金是800℃以上服役变形高温合金的典型代表。对难变形高温合金国内外的发展趋势、3种典型合金的特征和发展过程进行了概述,并对难变形高温合金制备过程中开坯工艺和超塑性等问题进行了探讨。为充分发挥800℃以上服役高相含量难变形高温合金的优势和作用,需对合金成分设计特点、组织特性、热变形和超塑性变形过程中相的作用机制等方面开展相应的理论研究工作。     

Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金热变形行为及其加工图

采用Gleebe-1500D热压缩模拟试验机在变形温度350~500℃、应变速率0.001~5s-1的条件下对Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金进行热压缩实验,研究该合金在热塑性变形下的流变应力行为及其热加工特性,研究结果表明:Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金为正应变速率敏感材料;该合金可用Znenr-Hollomon参数双曲正弦形式来描述高温塑性变形时的流变应力行为;合金平均热变形激活能Q为308.61k J/mol。基于动态材料模型(DMM)建立了Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金的热加工图,并结合热加工图和显微组织分析获得了该合金较优的热变形工艺参数:变形温度为400~470℃,应变速率为0.1s-1。     

钛铝基合金抗氧化性与延展性的研究进展

分别从结构、抗氧化性和延展性3个方面综述了钛铝基合金研究进展，指出合金化和表面改性是提高其抗氧化性能的有效手段，合金化和热加工则是提高其延展性的主要方法。在此基础上提出综合运用合金化、表面改性和热加工技术是进一步提高钛铝基合金综合性能的有效方法。     

粉末冶金TiAl合金的热变形行为研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对粉末冶金TiAl合金进行热压缩试验,变形温度为1050~1200℃,,应变率0.001~0.1 s-1,工程应变量为50%,研究其在高温压缩变形中的流变应力行为。研究结果表明:在实验范围内,粉末冶金TiAl合金在热压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,其流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而降低;粉末冶金TiAl合金热压缩变形过程的流变行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,所获得的峰值应力表达式为:σ=90.91ln{(Z/1.68×1016)1/2.06+[(Z/1.68×1016)2/2.06+1]1/2},其变形激活能为477.56kJ/mol,经验算该方程可以较好地描述该合金的变形特点。     

TiAl合金基本物性的第一性原理研究

应用第一性原理方法优化了TiAl金属间化合物晶胞的晶体结构,比较和分析了该晶胞与Ti晶胞以及Al晶胞的键长、体积、体弹性模量、杨氏弹性模量、泊松比等力学性质,分析和解释了TiAl合金具有高强度和脆性等性能的根本原因。并且分析了该晶胞的电子态密度-能级曲线,证实TiAl合金是导电性较高的良导体。最后展望了TiAl合金工艺的发展方向。     

成果简介

成果简介１铝硅合金激光表面合金化Ｘｉ艺激光表面合金化工艺具有工件变形小、元素消耗少、不需淬火介质、生产效率高、处理周期短等优点。本工艺研究了激光表面合金化处理对铝硅合金的显微组织、相组成以及显微硬度的影响，为拓宽激光应用范围提供参考。本成果通过大量试...     

全片层TiAl合金的片层取向和片层间距控制的研究现状

全片层TiAl合金的片层取向和片层间距对其断裂韧性、屈服强度、蠕变性能和疲劳性能等力学性能具有重要影响。本文从片层取向控制和片层间距控制两方面,系统的综述了全片层TiAl合金的性能和组织间的关系,并总结了提升全片层TiAl合金的性能的手段。指出取向与晶体生长方向相同、片层间距细小的全片层TiAl合金具有最优的综合力学性能;减小Al当量、增大生长速度和环境压力可减小全片层TiAl合金的片层间距,增大Al当量是最简单有效的细化片层的手段;自引晶法是控制片层取向的新兴方法,是未来TiAl合金片层取向控制的重要发展方向。     

粉末冶金γ-TiAl基合金研究的最新进展

γ TiAl基合金是一种具有发展前途的新一代高温结构材料。首先综述了γ TiAl基合金的性能特点和应用前景 ,并简单介绍了该合金的最新基础研究情况。随后介绍了采用粉末冶金方法制备γ TiAl基合金的基本工艺、力学性能 ,最后结合γ TiAl基合金排气阀和板材的研制论述了粉末冶金在γ TiAl基合金制备及近净成形方面的优势和发展前景     

高强韧钛合金热加工技术与显微组织

高强韧钛合金作为结构材料在航空航天等领域中具有不可或缺的地位,是钛合金发展最为重要的方向之一。高强韧钛合金的主要热加工方式是锻造。锻造的目的主要是:细化晶粒和调控组织形态,以最大限度满足合金对塑性与韧性的综合性能要求。晶粒细化主要发生在开坯锻造和改锻阶段,通过控制锻造温度和变形量,影响合金组织的静态和动态再结晶过程。组织形态调控主要发生在成品锻阶段,通过控制钛合金锻造过程中的锻造温度,控制合金的相变形式而调控所需要的组织形态。本文综述了高强韧钛合金热加工方面的研究进展,从细化晶粒和调控组织形态两方面总结了热加工对显微组织结构的影响。     

TiAl合金粉床电子束选区熔化成形研究进展

粉床电子束选区熔化成形是增材制造脆性TiAl合金复杂构件的理想技术。从原料粉末、致密化、化学成分、微观组织、凝固及相变、后处理、力学性能、成形精度与表面粗糙度等几个方面综述了粉床电子束选区熔化成形TiAl合金的研究现状,对目前存在的问题及应对措施进行了评述,并对其未来研究方向进行了展望。