TiAl系金属间化合物球型预合金粉末制备及粉末冶金工艺研究

成功制备了Ti-46Al-2Cr-2Nb-0．2B-0．1W（原子分数）球型预合金粉末，并对粉末的特性进行了研究。在随后的粉末冶金技术研究中，运用热等静压技术得到了组织细小、均匀的粉末TiAl系金属间化合物，但材料的伸长率很低。经热处理后，材料的伸长率达到了2．5％。     

EB-PVD工艺制备Ti/Ti-Al超薄多层复合材料的微观结构与性能研究

利用大功率电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备了Ti和Ti-48at%Al交替蒸发沉积形成的金属/金属间化合物型多层材料薄箔.研究了靶基距、微观结构参数及试样在制备材料的选取位置对其性能的影响,考察了Ti/Ti-Al微叠层材料在不同温度下的拉伸性能,结果表明材料的室温脆性得到了明显改善,高温下由于金属间化合物层的反常强化作用,使材料在500～800 ℃之间的性能较为理想.     

金属-金属间化合物叠层复合材料研究进展

金属-金属间化合物叠层复合材料既可以保留金属间化合物的高温强度,又可以继承金属在室温下的良好的塑性和韧性,逐渐成为国内外学者的研究重点。本文综述了Ti-Al系、Ni-Al系、Fe-Al系、Nb-Al系及其他常见金属-金属间化合物叠层材料的研究现状,并着重介绍了其常用制备方法,如热压复合法、爆炸焊接法、放电等离子烧结法等,分析了每种制备方法的优缺点。同时从内、外部两个方面归纳总结了金属-金属间化合物叠层材料增韧机理。最后分析了金属-金属间化合物叠层复合材料现阶段研究存在的问题,并认为Ti-Al系叠层复合材料仍将是未来研究的重点。如何进一步提升金属-金属间化合物叠层复合材料的室温塑性和韧性,深入探讨复合材料的增韧机理,优化制备工艺,是金属-金属间化合物叠层复合材料能否实现工程化应用的关键。     

TiAl金属间化合物粉末冶金制备技术研究

用气体雾化制粉技术成功制备了Ti-46Al-2Cr-2Nb-0.2B-0.1W球形预合金粉末,粉末中的氧和氢的质量分数分别为0.059%和0.001%,粉末的粒度呈正态分布,粒度主要分布在50-190μm。采用热等静压技术将该预合金粉末制备成了致密的TiAl系金属间化合物,组织比较细小、均匀,热处理后材料的延伸率达到了2.5%。     

Ti-Al系金属间化合物基叠层结构材料的制备技术与组织性能特征

Ti-Al金属间化合物相与韧性Ti交替的叠层结构材料既可以保留Ti-Al金属间化合物的高温强度,又可拥有高的室温韧性,受到研究者的广泛关注。综述Ti增韧Ti-Al系金属间化合物基叠层复合材料两种制备方法,即箔箔冶金法和气相沉积法的物理冶金学过程和致密化工艺,介绍各种技术条件下叠层材料组织结构和性能特点,并对各种技术的优缺点进行阐述。最后,对该种复合材料的未来应用领域和发展趋势进行展望,通过工艺调整来制备出具有更加合适的叠层结构和优异性能的材料,依旧是近几年的研究重点。     

粉末冶金Ti-6Al-4V 的组织及形成机理

利用热等静压(HIP)技术及旋转电极粉,采用预合金粉工艺制备了全致密的粉末冶金Ti-6Al-4V合金,用光学显微镜对其金相组织进行了观察,分析其形成机理,并对粉末冶金Ti-6Al-4V合金的室温拉伸性能、弹性模量、冲击性能及断裂韧性进行了研究.结果表明:粉末冶金Ti-6Al-4V金相组织主要由条片α相+相间β相组成,有细小的等轴α相分布在晶粒界面处,包裹着条片α相,这种独特的组织状态是由制备工艺决定的,具有良好的综合性能.     

金属间化合物的固相焊接研究现状

近年来,在工程中受到大量关注的金属间化合物主要是Ni-Al系、Ti-Al系及Fe-Al系的A3B和AB型金属间化合物。然而在实际工程应用中,该类合金的焊接方法还存在很大的问题与挑战,目前国内外关于3类金属间化合物的焊接研究已有较多相关报道。本文主要综述了最常用的TiAl系及FeAl系金属间化合物的固相焊接技术,包括扩散焊和摩擦焊接。     

高性能钛合金粉末冶金技术研究

采用热等静压预合金粉工艺对Ti-6Al-4V钛合金粉末冶金技术进行了研究，同时就原料粉状态对粉末钛合金性能的影响进行了初步研究，并进行了近净形成型工艺试验。结果表明，采用预合金粉工艺制备的Ti-6Al-4V粉末钛合金材料性能良好，且可实现近净形成型；这说明预合金粉工艺在制备高性能、低成本钛合金部件方面有良好的应用前景。     

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。     

定向凝固Ni-44Ti-5Al-2Nb-1Mo合金的组织特征

采用液态金属冷却定向凝固方法制备了Ni-44Ti-5 Al-2 Nb-1 Mo(原子分数,％)合金,分析了加热温度为1 550℃,抽拉速率为0.3、1.2、3.0、6.0、18.0 mm/min时的定向凝固组织特征.结果表明,定向凝固没有改变合金的相组成,但改变了组成相的形态.定向凝固组织均由初生的NiTi相与晶间析出...     

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.     

切削参数对Ti-6Al-4V锻件与粉末冶金工件表面粗糙度的影响对比

文摘表征了已加工Ti-6Al-4V锻件和粉末冶金工件表面形貌,利用正交回归试验得到了两种材料表面粗糙度值的数学模型,经过显著性检验两个数学模型能够准确地预测表面粗糙度值变化趋势。结果表明,Ti-6Al-4V锻件表面出现了进给划痕、切屑碎片和表面撕裂缺陷,粉末冶金材料表面出现了除了进给划痕、切屑碎片和撕裂外的微孔隙缺陷;两种工件表面粗糙度值均受到进给量的影响程度最大,同时粉末冶金材料内部残余微孔隙的存在导致切削速度对其表面粗糙度值的影响程度比较大。     

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。     

喷射沉积A1-Si-Fe-Mn-Cu-Mg合金的微观组织与力学性能

利用喷射沉积技术制备了Al-20Si-5Fe-(0～3)Mn-3Cu-1Mg合金。借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射和拉伸试验等手段研究了喷射沉积合金的微观组织和力学性能，分析了不同Mn含量对合金组织演变的影响。结果表明，当合金中加入3％Mn时，组织中针状的Al-Si-Fe金属间化合物被颗粒状的Al     

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.     

一种多元铌硅系原位复合材料的高温氧化行为

 采用电弧熔炼的方法制备了Nb-16Si-24Ti-6Cr-6Al-2Hf (原子百分数)多元铌硅系原位复合材料。进行了高温氧化试验,使用扫描电镜、能谱和X-射线衍射仪进行分析。结果表明该复合材料铸态组织主要由Nbss和β-Nb5Si3组成;经1250℃/100h静态氧化后,生成厚的氧化皮,其主要成分为CrNbO4,TiNb2O7;在氧化皮下发生严重的内氧化现象;氧优先在Nbss相中扩散并形成内氧化产物;硅化物对氧的扩散起到一定的阻挡作用;硅化物的分散分布有利于氧化皮中压应力的释放。     

Single track and single layer formation in selective laser melting of niobium solid solution alloy

Selective laser melting (SLM) was employed to fabricate Nb-37Ti-13Cr-2Al-1Si (at%) alloy, using pre-alloyed powders prepared by plasma rotating electrode processing (PREP). A series of single tracks and single layers under different processing parameters was manufactured to evaluate the processing feasibility by SLM, including laser power, scanning speed, and hatch distance. Results showed that continuous single tracks could be fabricated using proper laser powers and scanning velocities. Both the width of a single track and its penetration depth into a substrate increased with an increase of the linear laser beam energy density (LED), i.e., an increase of the laser power and a decrease of the scanning speed. Nb, Ti, Si, Cr, and Al elements distributed heterogeneously over the melt pool in the form of swirl-like patterns. An excess of the hatch distance was not able to interconnect neighboring tracks. Under improper processing parameters, a balling phenomenon occurred, but could be eliminated with an increased LED. This work testified the SLM-processing feasibility of Nb-based alloy and promoted the application of SLM to the manufacture of niobium-based alloys.     

射频等离子体球化TiAl合金粉末特性研究

采用水冷铜坩埚感应熔炼制备了名义成分为Ti-45Al-8.5Nb-0.2W-0.2B-0.02Y( at％)的大尺寸铸锭,经机械破碎后,采用流化床气流磨和射频等离子体球化工艺制备出高铌TiAl合金粉末,并研究了其特性.结果表明,采用上述工艺可大量制备出球形度高、粒度可控的高铌TiAl合金粉末;粉末的氧含量随粒度的细化而...     

Experimental study of effect of post processing on fracture toughness and fatigue crack growth performance of selective laser melting Ti-6Al-4V

For Ti-6Al-4V, a titanium alloy increasingly used in aerospace structure, selective laser melting (SLM) is an attractive additive manufacturing technology, which is attributed to its complex construction capability with high accuracy and good surface quality. In order to obtain qualified mechanical properties, SLM parameters and post processing should be tailored for diverse service conditions. Fracture toughness and fatigue crack growth (FCG) behavior are critical characteristics for damage tolerance evaluation of such metallic structures, and they are affected by post processing technologies significantly. The objective of this study is to obtain the fracture toughness and fatigue crack growth behavior of Ti-6Al-4V manufactured by SLM, and to evaluate the influence of post-SLM thermomechanical treatment and surface machining. Fracture toughness and FCG tests were performed for SLM Ti-6Al-4V in three types of post processing status: as-built, heat treated and hot isostatically pressed (HIPed), respectively. Specimens with as-built and machined surface were tested. The microstructure and fractography were analyzed as well in order to investigate the relevance among manufacture process, microstructure and mechanical properties. The results demonstrate that as-built SLM Ti-6Al-4V presents poor ductility and FCG behavior due to martensitic microstructure and residual stresses. Both heat treatment and hot isostatic pressing improve the plane-stress fracture toughness and FCG performance considerably, while surface machining shows slight effect.