微量Si改善铸造TiAl合金定向层片组织持久性能研究

研究添加0.2%(原子分数)Si对定向层片组织TiAl合金持久性能的影响。实验表明,添加微量Si可显著提高TiAl合金800℃/220MPa条件下的持久寿命;800℃/300MPa和850℃/220MPa条件下,TiAl和TiAl-0.2Si合金持久寿命均明显减少,但微量Si提高TiAl合金持久寿命的作用却相对更大。组织观察表明,TiAl-0.2Si合金铸造组织中已有Ti5Si3型析出相,但仍具有层片组织取向一致的特征。根据持久实验前后及中间取样的组织对比分析结果,认为添加微量Si提高了层片组织的稳定性,从而减缓层片组织的退化、提高了TiAl合金定向层片组织的持久寿命。     

定向层片组织铸造 TiAl 合金的热等静压温度选择

研究热等静压温度对定向层片组织常规铸造 TiAl 合金层片分解程度和室温拉伸性能的影响,以期优选出适于定向层片组织的热等静压温度。结果表明：在1250℃热等静压处理,析出过多的等轴γ晶粒,降低了该合金的室温拉伸强度;在1290℃热等静压处理,发生层片粗化和生成随机取向二次层片,破坏了取向一致性,降低了室温拉伸性能的稳定性。在1270℃等静压处理,等轴γ晶粒析出量较少,且未见明显的层片粗化和二次层片,所得组织保持较好的层片组织完整性和取向一致性,并表现出最佳的室温强度、塑性和性能稳定性。确定适于定向层片组织铸造 TiAl 合金的热等静压温度是1270℃。     

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.     

变形TiAl合金研究进展

变形TiAl合金以其低密度、高强度和优异抗氧化性等优点,成为最有潜力替代航空航天动力系统中较重镍基合金的高温结构材料。经过多年的研究,变形TiAl合金的发展已经取得了很大进步。本工作主要综述了近年来变形TiAl合金在合金化、熔炼、热加工(锻造、挤压和轧制)、粉末冶金和后续热处理等方面的研究进展。探讨变形TiAl合金存在的问题,并认为进一步提高合金的热加工性和室温塑性,开展合金化、热加工工艺优化、数值模拟等方面的研究,实现TiAl合金的工程化应用是未来TiAl合金领域的发展方向。     

Ti-45Al-5Nb-0．3Y合金的等温热变形模拟及包套锻造

采用Gleeble-1500热力模拟机对Ti-45Al-5Nb-0.3Y (at%)合金在不同温度和变形速率下的流变应力进行了实验研究,并对此材料进行了包套锻造,分析了变形组织及压缩性能.结果显示,TiAl合金的真应力-真应变曲线显示典型的动态再结晶软化特征,流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高,在1200℃/0.01s-1条件下变形后试样外观质量好;利用Zener-Hollomon参数计算了此合金的热变形激活能,Q=399.5kJmol-1;在α γ双相区一次包套锻造,总变形量达70%,锻坯质量良好,锻后组织由大量弯曲、破碎的层片,细小的再结晶晶粒及少量平直层片组成,动态再结晶主要发生在原层片晶团的界面处,经1150℃/80min热处理后,合金发生广泛的再结晶形成了大量细小均匀的等轴γ晶粒,平均晶粒尺寸约为10μm,但仍有少量残余层片存在;室温压缩实验表明,锻造后合金的强度和塑性提高,这与锻造后显微组织的细化有关.     

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。     

热处理对大尺寸铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响

研究了热处理对铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响.试验结果表明,对合金试样在Tα温度以上(1350～1400℃)进行热处理可以消除S-偏析,短时间内保温组织中会再次出现大量的β相,长时间保温后β相完全溶解并转变为α相,其冷却到室温变为片层组织;在Tα温度以下α γ两相区(1250～1330℃)由于γ相的存在不能消除S-偏析.合金试样经过1350℃/24h 900℃/30min/AC和1400℃/12h 900℃/30min/AC处理后,S-偏析都得到了有效的消除,并分别获得平均晶粒尺寸为210μm和 120μm的片层组织.     

热处理对Ti3Al/TC11双合金盘拉伸性能与组织的影响

研究了经真空电子束焊接+近等温锻造制备的Ti3Al/TC11双合金盘在不同热处理制度处理后的力学性能和显微组织.结果表明,采用梯度热处理的双合金盘的强度稍高;而塑性与变形量有关,当采用40%变形的塑性要高些.热处理制度对焊缝区显微组织有较大的影响.梯度热处理时,焊缝两侧合金的热影响区组织与焊缝中心过渡均匀、无突变,而采用一般热处理制度处理时组织则有明显的突变.热处理制度对双合金盘焊缝的相组成几乎没有什么影响,除了α1,α及β相外,还有新生成的O相,MoNb,Nb,Al及TiAl3相,它仅对组成焊缝的每一个相的含量有一定影响.     

PM-TiAl 基合金热处理及其性能

为了优化TiAl合金的使用性能,本文研究了热等静压后的PM-TiAl基合金经过热处理后显微组织的变化情况及力学性能,发现其在热处理温度为1 355℃为全片层组织,在1 335℃为双态组织.全片层组织常温下的抗拉强度为446 MPa,随着温度的升高而增加;屈服强度为386 MPa,随着温度的升高而降低.     

高能球磨与无压烧结制备高铌TiAl合金

以大粒度Ti-45Al-8.5Nb-0.2B-0.2W-0.1Y预合金粉末为原料,研究了高能球磨与无压烧结制备高铌TiAl合金工艺.结果表明高能球磨可显著改善合金粉末的压制性能,并对粉末的烧结致密化有促进作用;高能球磨60min的预合金粉末经过1500℃,2h无压烧结后,可获得高致密度、具有细小全层片组织的高铌TiAl合金,其抗压强度为3150MPa,相对压缩率为25.2%,显示出较好的室温压缩性能.     

等温锻造Ti—47Al—2Cr—1Nb合金显微组织细化机理

Ti 4 7Al 2Cr 1Nb(at % )合金经等温锻造形变热处理后 ,显微组织得到显著细化 ;TEM分析表明 ,TiAl合金在等温变形时 ,形变主要以γ相板条内产生变形孪晶的方式进行 ;大部分变形孪晶垂直于α2 /γ界面 ,热处理时易形成再结晶核心 ,形成等轴γ晶粒     

一级时效对DD3单晶高温合金蠕变性能的作用

根据DD3合金的热分析和相分析结果,设计了以增大.γ'平均尺寸、改善γ'尺寸分布和提高析出相含量为目的的时效和固溶处理制度,进行了提高DD3单晶高温合金蠕变性能的热处理工艺研究.结果表明,增加一级高温时效处理可使γ'相尺寸明显增大;高温时效温度高于1080℃时,γ'相过分长大;1060℃/4h时效处理后,γ'相组织最优;配合在1265℃/4h的固溶处理,γ'相含量得到提高的同时,合金蠕变、拉伸性能优异.组织与性能研究证明,加入一级高温时效处理的新工艺可使DD3合金组织得到明显优化,760～1038℃范围内的蠕变性能获得显著提高.根据该结果,新的热处理工艺确定为:1265℃/4h,AC+1060℃/4h,Ac+870℃/32h.     

δ相对GH4169合金热变形行为的影响

对GH4169合金进行四种不同工艺的热处理以得到不同的δ相析出状态,采用Gleeble-1500试验机在980℃下测试合金热变形特性.结果表明,GH4169合金经不同热处理后可获得不同初始状态的δ相含量及分布状态,合金中δ相的增加将降低合金变形抗力;δ相的存在促进变形合金再结晶形核和长大;晶界δ相的存在有利于热变形过程中的再结晶,而晶内δ相则阻碍形核过程;预先析出的δ相在变形过程中发生溶解.     

TC11钛合金片层组织热变形行为及组织演变

通过热压缩试验研究了具有初始β转变组织的TC11钛合金在两相区800～980 ℃和应变速率0.001～0.1 s-1范围内的热变形行为和组织演变.分析了该合金在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征.动力学分析获得该合金在两相区变形的应力指数和变形激活能分别为4.42和490.8 kJ·mol-1,说明变形主要是位错的滑移和攀移过程.分析变形组织认为,片层组织的球化和弯折是两相区变形应力软化的原因.温度和应变速率严重影响片层组织球化过程的进行,980 ℃,0.001 s-1和0.01 s-1,以及950℃,0.001 s-1条件下变形有利于片层组织球化过程的充分进行.900～980 ℃,0.001～0.1 s-1球化过程中,变形到稳态的等轴α直径与温度补偿应变速率参数Z呈对数线性关系.     

Ni基合金／γ-TiAl基合金的超塑扩散连接

通过对Ni基合金进行激光熔覆γ TiAl基合金涂层处理,对γ TiAl基合金进行激光表面熔凝处理,将异种合金间的连接转化为具有相似显微组织特征的同种合金间的连接。研究了Ni基合金激光熔覆涂层的显微组织特征,探讨了激光表面改性处理和连接温度对Ni基合金/γ TiAl基合金扩散连接质量的影响。结果表明,激光表面改性技术提高了Ni基合金/γ TiAl基合金的连接质量。在连接温度900℃,连接压力60MPa,连接时间1h的连接条件下,可实现Ni基合金/γ TiAl基合金的连接。     

Al含量和冷速对TiAl合金全片层组织热稳定性的影响

研究Al含量和冷却速率对TiAl合金全片层组织在1150℃的热稳定性的影响.研究表明,Al含量在46at%～48at%范围的二元TiAl合金的Al含量越高,γ偏析程度越严重,铸造片层组织的热稳定性越差.Ti-48Al合金α单相区固溶处理后炉冷的粗片层组织的稳定性远远优于空冷的细片层组织,空冷细片层组织容易在晶界处发生不连续粗化转变,并且空冷片层晶粒内的魏氏片层(Lw)与基体的界面往往与晶界一同成为片层组织发生分解的起始部位.     

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。     

GH2909 合金锻件缺口持久敏感性试验与分析

针对低膨胀高温合金GH2909锻造及热处理后锻件持久性能不合格问题,确定合适的热加工工艺参数及合理的工艺方 法,改善其锻件缺口持久敏感性,对该合金采用不同的锻造工艺和热处理制度进行试验,观察显微组织和检测室温及高温性能。 结果表明：控制锻件热料回炉不低于900 ℃,模具预热;锻件预热时间系数控制在0.6～0.8 min/mm 范围,加热时间系数控制在 0.4～0.6 min/mm范围;当第一步锻造和最后一步锻造的加热温度分别为1050 ℃和1000 ℃时,变形量增加可使GH2909 合金的显 微组织细小且分布均匀;2次固溶+2段式时效热处理制度对GH2909 合金组织析出物有明显影响,并使室温和高温拉伸强度提高。 锻件合格率由6.25%提高到90%以上。     

热处理工艺对TA15线性摩擦焊接头组织和力学性能的影响

针对TA15钛合金线性摩擦焊接头,研究了不同热处理工艺对接头组织和力学性能的影响。研究结果表明：热处理过程中,针状亚稳态组织转变为片层α相+保留β相,并且随着热处理温度升高,片层结构逐渐增大。力学性能试验表明,接头拉伸断裂位置均在母材处,热处理后的焊接接头抗拉强度和屈服强度均高于焊态,且疲劳性能和冲击性能得到改善。为保证TA15钛合金线性摩擦焊接头获得较高的综合性能,热处理温度不应高于750℃。     

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。