钇对Ti-Ti5Si3共晶合金微观组织和力学性能的影响

研究了稀土元素钇（Y）对Ti-Ti5Si3共晶合金的微合金化作用。微观组织分析表明,添加微量Y,可以改变原始钛硅合金的共晶团形态和组织形貌。适量Y的加入（原子比0．025％）,不仅使共晶团中粗大的Ti5Si3相颗粒明显细化和钝化,而且合金的微观组织也更加均匀。合金的室温压缩塑性和强度也得到了有效提高。稀土元素Y对钛硅合金的作用,很可能是因为Y原子替代了Ti5Si3相中的部分Si原子,形成硅化物Ti5（Si,Y）3所致。     

稀土Y对Ti-23Al-25Nb合金显微组织的影响

采用OM,XRD,XRF,SEM,EPMA,TEM等分析手段研究了稀土Y对Ti-23Al-25Nb合金显微组织的影响.结果表明:两种合金铸态显微组织均为O相;稀土Y明显细化了Ti-23Al-25Nb合金晶粒尺寸,Ti-23Al-25Nb合金的晶粒尺寸在400～600μm之间,Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的晶粒尺寸在40～100μm之间,细化大约6～8倍.通过Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金背散射、各元素线分布和TEM分析发现,稀土Y在Ti-23Al-25Nb合金中以Y2O3的形式存在于晶内和晶界,根据O相形成机制和晶粒细化理论,分析了稀土Y细化O相晶粒的过程.     

Y_2O_3对Cr-Nb合金高温抗氧化性能作用机制的研究

采用球磨+热压工艺制备添加0.5wt.%稀土氧化物Y2O3的Cr-Nb合金,研究了Y2O3对Cr-Nb合金在1100℃和1200℃高温氧化性能的作用机制.结果发现,Y2O3的加入,减缓了Cr-Nb合金在1100℃的氧化速度;虽然在1200℃氧化增重比未加Y2O3的Cr-Nb合金高,但是大大增加了氧化膜/基体的结合力,改善了氧化膜的抗剥落性,在一定程度上改善了Cr-Nb合金的高温抗氧化性能.     

Y_2O_3掺杂对原位合成TiB/TiAl复合材料显微组织与性能的影响

借助于XRD,SEM分析及力学性能测试,分析了Y2O3掺杂对原位合成TiB/TiAl复合材料显微组织与力学性能的影响.研究表明:Ti-Al-B-Y2O3,体系反应产物的相组成基体为Ti3Al和TiAl相,增强相为TiB,并有微量的Al2O3,YAl3(BO3).相生成.Y2O3的引入,改变了基体TiAl相和Ti,Al相相对含量,生成的YAl3(BO3)4为陶瓷相,其微细、均匀地扩散到基体内部,可细化晶粒.力学性能测试表明,Y2O3的引入能有效改善复合材料的力学性能.     

Y2O3对MGH956合金的TIG焊接头组织和性能的影响

采用TIG焊对1.3mm厚的MGH956合金进行原位合金化焊接,对比研究了未添加,添加质量分数为2％,4％和6％的Y2O3对焊缝显微组织及力学性能的影响.结果表明:添加Y2O3后的焊缝组织以等轴晶为主,焊缝晶粒细小均匀,没有明显的金属氧化物聚集现象,并且有新的增强相颗粒析出.Y2O3的添加不仅细化了晶粒,还提高了接头的显微硬度和抗拉强度,从而改善了焊接接头的力学性能.Y2O3添加量为4％时接头抗拉强度最高,平均抗拉强度为605MPa,达到母材的84％.     

Mg-4．9Zn-0．9Y-0．7Zr合金板材组织及力学性能的研究

利用铸锭冶金的方法制备了Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr合金及对比合金Mg-4.9Zn-0.7Zr,研究了Y元素的添加对合金组织性能的影响.通过XRD对合金进行了物相分析,运用SEM观察了元素Y对合金铸态组织的影响,通过EDAX,TEM技术对第二相化学成分及形貌进行了分析.研究结果表明:Y是Mg-Zn-Zr镁合金强韧化的有效元素,Y的加入使得合金中生成大量Mg3Zn6Y相.在热轧过程中,Mg3Zn6Y相被破碎成大量弥散细小的质点,这些小质点严重阻碍了位错,从而提高了合金在室温下的抗拉强度及屈服强度,同时合金仍然保持着良好的塑性.     

稀土Y对低膨胀高温合金显微组织和界面的影响

运用分析电子显微术、高分辨电子显微术、化学相分析和 X-射线衍射等方法分析研究了Fe-Ni-Co-Nb-Ti-Si低膨胀高温合金的相组成和相结构 ,以及稀土对合金的组织和性能的影响规律。结果显示 ,微量的稀土主要存在于合金的片状相中 ,并使其晶体结构发生变化。加入适量的稀土 Y后 ,合金片状相变得更加细密、均匀。和不含稀土的低膨胀高温合金相比 ,含 Y的低膨胀高温合金中片状相与基体的晶格错配由 0 .7%下降到 0 .0 7% ,表明界面应力明显下降     

Nb-Si金属间化合物基超高温合金研究进展

Nb-Si金属间化合物基超高温合金(Nb-Si基合金)具有高熔点、低密度和良好的加工性能,目标使用温度达到1 200~1 400℃,成为用于新一代高推重比航空发动机热端部件最有潜力的候选材料。主要介绍了北京航空航天大学在Nb-Si金属间化合物基超高温合金领域的研究成果,包括合金化、加工制备技术(电弧熔炼、感应熔炼、定向凝固和粉末冶金)、组织控制与性能表征和热防护涂层材料体系设计与制备技术等。发展了Y2O3坩埚真空感应熔炼和Y2O3模壳精密成型顺序凝固技术,成功制备了涡轮叶片模拟件;发展了Al2O3/Y2O3、Y2O3/Y2O3陶瓷坩埚/模壳液态金属冷却定向凝固技术,实现了Nb-Si基合金的定向凝固组织控制和强韧化匹配;发展了热防护涂层材料体系和制备技术,在合金基体和涂层的高温抗氧化方面均取得了较大的进展。     

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。     

等温锻造Mg-10Gd-2Y-0.5Zn-0.3Zr稀土镁合金组织性能

利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对原始锻态、等温锻造和时效处理后Mg-10Gd-2Y-0.5Zn-0.3Zr合金的微观组织进行分析研究。结果表明:等温锻造合金晶粒相对于原始锻态合金细化不明显,但大量的第二相在基体中的弥散析出是等温锻造合金强度略有上升的主要原因;合金在200℃时效过程中,随着时效时间的延长,越来越多细小颗粒及层片状强化相在基体中析出,其最优的时效工艺为200℃/60h;峰值时效合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为379 MPa、245 MPa和4.6%;β'相和长周期相(long period stacking order,LPSO)的大量弥散地在基体中析出是峰值时效合金的主要强化机制。     

Ti-22Al-25Nb合金剪切旋压过程中显微组织演化

通过剪切旋压试验,研究了旋压温度(910℃和1000℃)和减薄率(0、10%和30%)对Ti-22Al-25Nb合金显微组织的影响,探讨了旋压过程中的显微组织演化规律。结果表明:Ti-22Al-25Nb(原子数分数)合金旋压组织主要由α2相、B2相和O相组成,在旋压过程中,B2晶粒沿旋轮进给方向被拉长,且伴随有动态再结晶现象发生;温度主要影响Ti-22Al-25Nb合金中α2相与O相的尺寸和形貌,随着旋压温度的升高,O相片层逐渐变短并粗化,α2相趋向等轴化;变形量主要影响α2相体积分数与O相形貌,随着减薄率的增大,α2相体积分数逐渐减少,O相从片层状转变为短棒状。因此,Ti-22Al-25Nb合金剪切旋压过程中不仅发生晶粒变形与动态再结晶现象,更涉及复杂的相变行为,组织控制困难。     

Ti-6Al-4V合金氢致塑性效应与应用

利用光学显微镜研究了置氢处理后Ti-6A1-4V合金的微观组织,通过X射线衍射分析试验研究了置氢处理过程中的相转变过程;采用室温压缩试验研究了置氢处理后Ti-6Al-4V合金的变形行为,并进行了冷镦试验.结果表明,氢促进了α"马氏体与亚稳β相的形成,亚稳β相的形成与转变是Ti-6Al-4V合金变形性能提高的主要因素;在...     

Effects of B on the Microstructure and Oxidation Resistance of Nb-Ti-Si-based Ultrahigh-temperature Alloy

Nb-Ti-Si-based ultrahigh-temperature alloys concocted with boron ranging from 0 to 2 at% are prepared by arc-melting technology. The effects of adding boron on their as-melted microstructure and oxidation resistance are analyzed. The (Nb,Ti)ss, β-(Nb,Ti)₅Si₃ and γ-(Nb,Ti)₅Si₃ exist in Nb-22Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf alloy, while (Nb,Ti)ss, α-(Nb,Ti)₅Si₃ and γ-(Nb,Ti)₅Si₃ are present in Nb-22Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf-1B and Nb-22Ti-16Si-6Cr-3Al-4Hf-2B alloys. The oxidation of Nb-Ti-Si-based ultrahigh-temperature alloys is dominated by the diffusion of oxygen through (Nb,Ti)ss. Compared to boron-free alloys, the boron-containing alloys have significantly lower oxidation rate when oxidized at 1 200 °C for less than 50 h, but, for more than 50 h, their oxidation resistance deteriorates.     

粉末冶金Ti-Al 系金属间化合物的研究

由于可以制备出组织细小、均匀的Ti-Al系金属间化合物材料,粉末冶金技术在Ti-Al系金属间化合物材料的应用研究方面具有很强的优势.本文以Ti-23Al- 17Nb( at％)和Ti-45 Al-2Cr-2Nb-(B,W)(at％)为例,介绍了粉末冶金技术在Ti-Al系金属间化合物材料制备及成形方面的制备工艺、性能和部分样件,展示了Ti-Al系金属间化合物材料在航天及武器型号方面良好的应用前景.     

Primary Solidification Phase and Lamellar Orientation in Directionally Solidified Ti-45Al-7Nb Alloy

Primary solidification phase and lamellar orientation are investigated in Ti-45Al-7Nb alloy at very high ratio of temperature gradient to growth rate (G/v) by a liquid-metal-cooled directionally solidified method. It shows that Ti-45Al-7Nb alloy solidifies with primary α phase. Longitudinal (parallel to growth direction) microstructure shows that α dendrites in solid-liquid mushy zone are discontinuous and transverse microstructure of α dendrites is worm-like feature. Growth direction of α phase is about 80° away from〈0001〉α direction, and close to〈1120〉α direction. The corresponding lamellar orientation is aligned at the angle of about 10° to growth direction, which is consistent with α-dendrite growth direction according to Blackburn orientation relationship. Therefore, due to the altered growth direction of α phase, the lamellar orientation in Ti-45Al-7Nb alloy is controlled at the G/v ratio of 5×109 K·sm-2.     

高能超声对Al-5Ti-1B中间合金组织和细化行为的影响

在A l-5Ti-1B中间合金的制备和重熔过程中引入高能超声处理,研究了其对中间合金组织和细化效果的影响。结果发现:在市售A l-5Ti-1B重熔过程中施加超声处理,可以显著改善合金组织和细化作用;制备过程中施加超声处理可以加速氟盐和铝熔体间反应的进行,均匀化组织,提高细化效果;中间合金制备及凝固过程联合超声处理,不仅可以改变TiA l3相的形貌,而且改变了TiB2聚集团的形态,使其变为疏松的鱼卵状,粒子之间不再存在粘连现象,中间合金的细化效果进一步提高。     

Cr在Ti-Al-Cr合金抗高温氧化过程中的作用研究

研究了 Ti-50 Al,Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr(原子百分数 )合金在 90 0～ 1 0 0 0℃下的高温氧化性能。结果表明 :Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均表现出优良的抗氧化性能,氧化后表面主要是 α-Al₂O₃及少量的 TiO₂ 组成。Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-67Al-8Cr和 Ti-4 5Al-1 5Cr合金良好的抗高温氧化性能归于 Cr在合金抗氧化过程中起到了吸氧效应的作用。另外发现对于 Ti-50 Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均发生了 950℃时的氧化增重比 1 0 0 0℃时的氧化增重大,这是由于 Cr的加入使 Ti的活性降低的缘故。     

激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金高周疲劳性能

 疲劳失效是钛合金工业应用中最重要的失效方式,疲劳强度是钛合金应用的关键性指标。为了研究激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金的疲劳性能和行为,在625 MPa到900 MPa不同应力水平下进行了室温高周疲劳(HCF)测试(应力比R=0.1,加载频率f=120~130 Hz),完成了疲劳断口表面分析。研究了气孔存在及分布对激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金疲劳性能的影响。激光沉积钛合金具有细小α/β片层组织。分析结果显示,虽然疲劳源区有气孔存在,激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金仍然具有优异的疲劳性能。取向丰富细小的α/β片层组织能有效减小疲劳源区滑移长度。分析结果还表明,应力水平对疲劳行为有一定影响。     

置氢处理对TC4钛合金流变行为的影响

应用材料试验机及霍普金森压杆装置(SHPB)对切削用置氢TC4钛合金进行了静态和动态压缩实验,获得了不同温度和应变率下的应力-应变曲线。实验中应变率范围为0.001～15000s-1,温度范围为293～973K。分析比较了合金流变应力对温度及应变率的敏感性。结果表明,置氢TC4钛合金具有较强的热软化效应,而应变率强化效应则相对较弱。随氢含量的增加,流变应力呈现先减小后增大的规律,氢含量0.3%时,最大降幅达25%。根据流变应力的变化规律及相关切削理论,对实验中切削力及切削温度的变化情况进行了分析。最后基于Johnson-Cook本构模型,拟合了模型中的参数,其预测值与实验结果吻合较好。     

Microstructure evolution of a hypereutectic Nb–Ti–Si–Cr–Al–Hf alloy processed by directional solidification

In this work, the Nb–14Si–24Ti–10Cr–2Al–2Hf–0.1Y alloy(at.%) was processed by the liquid–metal-cooled directional solidification(DS) at 1750 C with withdrawal rates of 1.2, 6,18 mm/min and post heat treatment(HT) at 1450 C for 10 h. The microstructures of the directionally solidified and heat treated samples were investigated. The results show that the microstructure of directionally solidified alloy mainly consists of petaloid Nbss+ Nb5Si3eutectics and Ti-rich Nbss+ Nb5Si3+ Cr2Nb eutectics. With the increase of withdrawal rate, the primary Nb5Si3is eliminated, Nbss+ Nb5Si3eutectic cells turn round and connected with the microstructure refinement and Nbss+ Nb5Si3+ Cr2Nb eutectics turn to a river-like morphology. After heat treatment,Nbss+ Nb5Si3+ Cr2Nb eutectics disappeared and petaloid Nbss+ Nb5Si3eutectics turn to a specific fiber-mesh structure gradually, which is promoted by higher withdrawal rates. Furthermore,both the volume fraction of Cr2Nb and the content of Cr in Nbssof Nbss+ Nb5Si3eutectics change regularly with the increase of withdrawal rate and heat treatment at 1450 C for 10 h.