机械合金化Al－Ti合金的力学性能

采用真空热压及热静液挤压将机械合金化Ａｌ－Ｔｉ合金粉末固结成形。测试了挤压棒材的机械性能，并对材料的微观组织结构进行了分析。结果表明，球磨使钛过饱和地溶解于铝基体中，在热固结成形过程中，以细小弥散分布的Ａｌ３Ｔｉ金属间化合物（约３０ｎｍ）析出。由于Ａｌ３Ｔｉ对晶内位错滑移的阻碍作用，使合金强度提高。合金的晶粒细小（约０．３μｍ），且由于Ａｌ３Ｔｉ对晶界迁移的阻碍作用，晶粒尺寸在４００℃热处理时长大不明显，故Ａｌ３Ｔｉ弥散相具有良好的抗粗化能力，使得Ａｌ－Ｔｉ合金具有较好的热稳定性。     

Ti600合金的性能与显微组织的研究

Ｔｉ６００ 合金是一种新型近α高温钛合金,其名义成分为Ｔｉ－６Ａｌ－２．８Ｓｎ－４Ｚｒ－０．５Ｍｏ－０．４Ｓｉ－０．１Ｙ（ｗ ｔ％ ）。测试了该合金在热暴露前后拉伸性能和蠕变性能,并进行了透射电镜和光学显微镜观察。研究结果表明：合金的机械性能优异,与美国Ｔｉ１１００ 性能水平相当;在常规热处理条件下,合金组织是一种典型的针状组织,该组织具有良好的抗蠕变性能。Ｔｉ６００ 合金热暴露后,合金中存在的α２ 相（Ｔｉ３Ａｌ）和Ｓ２ 相（Ｔｉ５Ｓｉ３）使合金的室温塑性降低。讨论稀土氧化物对合金显微组织及性能的影响,表明稀土的加入对改善合金蠕变性能有较大作用。     

Al／TiC中TiC反应合成的动力学模型

基于以下机理，即：在碳颗粒的周围形成一层富钛的复合层，钛原子扩散穿过该层与碳原子反应生成ＴｉＣ，形成的ＴｉＣ从溶液中析出且向外扩散，建立了Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ体系中反应生成ＴｉＣ颗粒的动力学模型，获得了反应速度的表达式：ｄ（Ｖ）ｄｔ＝－πＤＶ（６ＶＮ２Ｃ）１３（１＋２ββ）ＮＡｌＭＡｌρＡｌ＋ＶＭＴｉρＴｉρＣＭＣ数值计算的结果表明，影响反应速度的因素主要有：体系温度、预制块中铝粉的含量，富钛层的厚度和碳颗粒的大小。减少铝粉含量、富钛层的厚度和碳颗粒的大小，以及升高体系的温度将加快反应的速度。     

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     

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。     

Ru对铸造Ti—47Al合金显微组织的影响

研究了铸造Ｔｉ－４７Ａｌ－ＸＲｕ（ａｔ％）（Ｘ＝０．５,１,３）合金的显微组织。结果表明,Ｒｕ与Ｃｒ相似,是很强的β稳定元素,促进β２相形成。β２相是含Ｒｕ量高达１０ａｔ％的富Ｒｕ相。含１ａｔ％Ｒｕ的合金在１１６０～１２００℃温度范围热处理时不断析出粒状次生β２相,破坏了γ＋α２片状组织,同时形成了新的γ晶粒。经１２００℃,４８ｈ处理后可得到平均晶粒尺寸小于６０μｍ的γ晶,因此,Ｔｉ－４７Ａｌ－１Ｒｕ合金是可热处理细化晶粒的铸造合金。当Ｒｕ量增加至３ａｔ％时,合金难于热处理细化晶粒,而且合金明显脆化。     

热处理细化Ti46A18.5Nb0.2W合金的铸态组织

用风冷（ＧＦＣ）／回火再加在１０００～１２００℃之间的循环热处理的方法对Ｔｉ４６Ａｌ８．５Ｎｂ０．２Ｗ合金的铸态合金组组织细化进行了研究。结果表明：风冷（ＧＦＣ）／回火处理能快速地破碎Ｔｉ４６Ａｌ８．５Ｎｂ０．２Ｗ合金的铸态组织，得到双态组织（ＤＭ），并且组织比较均匀。循环热处理是在１０００～１２００℃之间进行，循环热处理能有效地阻止已经存在的ｒ晶粒异常长大，并且能使空冷形成的亚稳层片迅速均匀地等     

热处理细化Ti46Al8.5Nb0.2W合金的铸态组织

用风冷（ＧＦＣ）／回火再加在１０００～１２００℃之间的循环热处理的方法对Ｔｉ４６Ａｌ８．５Ｎｂ０．２Ｗ 合金的铸态合金的组织细化进行了研究。结果表明：风冷（ＧＦＣ）／回火处理能快速地破碎Ｔｉ４６Ａｌ８．５Ｎｂ０．２Ｗ 合金的铸态组织,得到双态组织（ＤＭ）,并且组织比较均匀。循环热处理是在１０００～１２００℃之间进行,循环热处理能有效地阻止已经存在的γ晶粒的异常长大,并且能使空冷形成的亚稳层片迅速均匀地等轴化成ＮＧ组织。     

采用XD工艺合成TiAl合金及TiC／TiAl复合材料的研究

研究了用ＸＤ（热爆）工艺合成ＴｉＡｌ合金及ＴｉＣ／ＴｉＡｌ复合材料,井探讨了其合成反应机制。结果表明,可在Ａｌ的熔点附近用ＸＤ工艺制备ＴｉＡｌ合金及其ＴｉＣ颗粒增强的ＴｉＣ／ＴｉＡｌ复合材料,Ｔｉ－Ａｌ粉末间的放热反应促进了ＴｉＣ的合成。ＴｉＡｌ合金由ＴｉＡｌ＋Ｔｉ３Ａｌ相组成,而ＴｉＣ／ＴｉＡｌ复合材料由ＴｉＣ＋ＴｉＡｌ＋Ｔｉ３Ａｌ相组成。     

Al_2O_3/TiAl 复合材料的原位合成、结构与性能研究(英文)

以 Ti, Al, TiO2和 Nb2O5混合粉为原料,采用热压反应合成技术制备了 Al2O3/TiAl 复合材料。对复合材料的微观组织与力学性能进行了研究。结果表明:产物由γ-TiAl, α2-Ti3Al, Al2O3和 NbAl3相组成。原位反应形成的细小 Al2O3粒子主要分布在基体晶界处。随着 Nb2O5含量的增加,晶粒明显细化,Al2O3粒子呈弥散分布在基体中。最终形成了由γ和γ α2构成的特殊组织。随着 Nb2O5含量的增大,复合材料的硬度逐渐增大,抗弯强度和断裂韧性在 Nb2O5含量为 6 wt%时达到最大,分别为 398.5 MPa 和 6.99 MPa·m1/2。     

钛/铝异质金属搅拌摩擦焊技术研究进展

钛合金和铝合金均具有质轻、比强度高和抗腐蚀性能好等优点,已广泛应用于航空航天、军事工业和公共交通等领域,钛/铝异种金属复合结构的连接逐渐成为研究热点。然而,由于物理和化学性能差异明显,钛/铝焊接难度大,存在成形困难、接头性能较差等问题。搅拌摩擦焊作为一种固相焊接方法,对克服异种材料性能差异带来的焊接困难具有极大的优势。本文综述了钛/铝异质金属搅拌摩擦焊的研究现状,主要涉及焊缝成形、焊接参数、力学特征、冶金结合和连接机制等,以及衍生的搅拌摩擦焊新技术,为钛/铝异质金属结构的轻量化设计提供新思路,并对其未来发展进行了展望。     

Zn粉和Al粉固相扩散形成共晶类组织的研究

在冷压制、热压制等不同工艺条件下制备出块状的Zn 5Al试样 ,得到了更细密的两相相间排列的准共晶组织。用OM ,SEM ,TEM和X射线衍射并结合能谱分析等方法研究了准共晶合金试样在各种实验条件和变形过程中的变化及其有关的界面作用。研究发现 ,原子沿晶界 (相界 )和自由表面的扩散过程在准共晶组织的形成过程中起到了关键性的作用     

热压烧结Ti_2AlN金属陶瓷材料的物相及显微结构

以TiN,Ti和Al粉末为原料,按1∶1∶1.03的配比,经机械球磨混合后,采用热压烧结的方法制备Ti_2AlN块体陶瓷材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段,分析烧结产物的相组成和微观结构特征。研究表明:在烧结温度为1300℃、保温2.5 h下,可获得物相比较单一的Ti_2AlN陶瓷材料,所得Ti_2AlN为六方晶系层片状结构,组织呈现出各向异性,晶体中存在孪晶;烧结产物中残存少量的纳米级TiN颗粒。     

新型高强度抗热腐蚀单晶高温合金研究

对新研发的M09A高强度抗热腐蚀单晶高温合金的组织结构、力学性能、抗热腐蚀性能及长期时效组织性能稳定性进行了研究。结果表明：M09A合金相对IN738合金适当降低Cr含量,为增加强化元素含量提供了可能,从而提高了M09A合金沉淀强化和固溶强化水平;取较低的Ti/Al比可以改善组织稳定性;应用单晶技术和高温热处理,可进一步提高M09A合金的高温力学性能、抗热腐蚀性能和组织性能稳定性;M09A合金抗热腐蚀性能与IN738合金的相当,高温力学性能超过现有的抗热腐蚀合金和典型的高强度定向凝固合金DZ125的,并达到第1代单晶合金的水平;合金组织性能稳定,不含Re、Ru、Hf等贵重金属元素,成本低,密度小,铸造性能较好。     

Fabrication of Ti/Al/Mg laminated composites by hot roll bonding and their microstructures and mechanical properties

Ti/Al/Mg laminated composites were successfully fabricated by hot roll bonding. The effects of the rolling reduction on the microstructural evolution and mechanical properties of the composites were explored. The results show that Ti/Al/Mg laminated sheets exhibit good interfacial bonding. The rolling reduction has a significant effect on the deformation inhomogeneity through the thickness of the Al layer. The initial grains of the Al layer near the Ti/Al interface are fragmented into fine equiaxed grains, and the grains at the center and near the Al/Mg interface are elongated. The R-cube shear texture of the Al layer forms near the Ti/Al interface and permeates into the center layer in the samples with greater rolling reductions. The β-fiber rolling texture of the Al layer is observed near the Al/Mg interface and increases with the increase of rolling reduction. The stress–strain curves indicate that the fracture appears first in the Mg layer. With the increasing rolling reduction, the ultimate tensile and yield strength values increase, and the elongation up to the Mg layer fracture decreases.     

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     

Ti/Al/Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶层状复合材料界面相组成

利用DSC对真空甩带法制得的Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶薄带进行热分析,据此选择在693 K(T_g),753 K(T_g~T_(x1)),813 K(T_(x1))下对非晶合金进行不同时间真空热处理,分析非晶晶化行为,并以Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶合金、TA2和纯Al为原材料,利用Gleeble-3500热模拟试验机在873 K/10 MPa/8 h下制备层状复合材料,采用SEM、TEM、显微硬度计并结合热力学和元素扩散理论对界面层相组成、析出次序和性能进行研究。结果表明:Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶玻璃转变温度T_g=720 K,初始晶化温度T_(x1)=788 K;非晶晶化首先生成亚稳相I相,随后进一步析出三元或四元Laves相和Ti Ni相;热压后,纯Al和非晶晶化层间界面由薄层Al_3Ni和晶粒细小结构均匀的Al3(Ti0.6Zr0.4)层组成,界面平直无缺陷,总厚度与纯Ti、纯Al间界面层厚度比约为6.5∶1;Al_3(Ti_(0.6)Zr_(0.4))和Al_3Ti硬度相近,分别为(564.20±10.46)HV和(579.83±15.26)HV,但Al_3(Ti_(0.6)Zr_(0.4))层塑性更好。     

Effects of Alloying Elements Ti, Cr, Al, and Hf on β-Nb5Si3 from First-principles Calculations

The energy, lattice parameters, electronic structures, and elastic constants of the intermetallic compound β-Nb₅Si₃ alloyed by Ti, Cr, Al, and Hf elements are investigated using first-principles methods based on plane-wave pseudopotential theory. From the impurity formation energy calculated, it is found that Ti, Cr, and Hf prefer to occupy the Nb_I, Nb_I, and Nb_II site, respectively, and that Al decreases the stability of β-Nb₅Si₃. Ti and Cr atoms reduce the c/a ratio of crystal lattices and Hf atom transforms the crystal lattice of β-Nb₅Si₃ from the tetragonal system to the orthorhombic system. The total state density of pure β-Nb₅Si₃ system and Ti, Cr, and Hf doped systems shows that Ti, Cr, and Hf improve the conductibility of β-Nb₅Si₃ system. The bulk modulus, shear modulus, and elastic modulus are obtained using Voight approximation equation. Ti and Cr increase the hardness and reduce the ductility of β-Nb₅Si₃. In contrast, Hf decreases the hardness and improves the ductility.     

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。