TiAl合金复合韧化及其复合材料研究进展

TiAl合金具有低密度、高比强度及优异的高温性能等特点,成为航空航天领域极具发展潜力的轻质高温结构材料。然而,TiAl合金在室温下断裂韧性较低及800 ℃以上时热稳定性不佳等问题限制了该合金的应用,解决这些难题的重要方向之一是发展TiAl基复合材料。介绍了近年来国内外对TiAl基复合材料研究的进展情况,主要包括颗粒、连续纤维及改性涂层纤维增强增韧TiAl基复合材料的研究,并对未来TiAl基复合材料的发展方向提出展望。     

铸态TiAl合金的环境氢脆

研究了铸态ＴｉＡｌ合金的空气、纯氧及氢气等不同环境中的拉伸性能及断裂韧性,结果表明,ＴｉＡｌ合金在空气中存在由水汽诱发的环境氢脆,但脆化程度小于其它金属间化合物,气氛对ＴｉＡｌ的断裂韧性的影响也很小,还讨论了ＴｉＡｌ合金对环境气氛不敏感性的原因。     

NiAl—TiC原位复合材料的室温韧化机制研究

通过热压放热反应合成工艺制备的ＮｉＡｌ－２００ｖｏｌ％ＴｉＣ原位复合材料，它的平均室温断裂韧性比单相ＮｉＡｌ提高了５０％，断口形貌及裂纹扩展路径观查表明，裂纹偏转机制是复合材料的主要韧化机制。     

TiAl合金热加工性能及其影响因素

TiAl合金以其轻质、耐高温等特点成为替代镍基高温合金的重要高温结构材料。具有优异热加工性能的beta−gamma TiAl合金是变形合金的主要研究方向。总结了TiAl合金的热加工性能研究现状,分析了高温无序α相对热加工性能的作用,对β相稳定元素进行了分类,并归纳了β相稳定元素对热加工性能及力学性能的影响规律,提出了变形TiAl合金的未来研究方向。     

TiAl基合金的断裂韧性及其影响因素的研究

ＴｉＡｌ基合金的室温断裂韧性与室温显微组织密切相关。显微组织类型，晶粒尺寸大小，层片状晶团所占体积分数等都会影响断裂韧性。添加合金化元素、改变工艺路线等会对合金显微组织产生影响，从而影响断裂韧性。     

全片层TiAl合金临界屈服应力及影响因素的细观研究

基于PST晶体的微结构和γ相及α2相普通位错和孪晶滑移启动，结合细观力学方法，通过数值模拟两相中的各滑移系上的分切应力，得出PST晶体屈服应力和外加载荷与片层之间夹角θ的关系；详细讨论了γ相中孪晶与普通位错的临界切应力之差异对PST晶体屈服应力的影响。对单轴和双轴加载的情况分别进行了计算，得到的结论与已有的一些实验结果相吻合。     

TiAl及TiC／TiAl合金的XD合成研究

本文研究了用ＸＤ工艺合成ＴｉＡｌ合金及ＴｉＣ／ＴｉＡｌ复合材料，研究结果表明，可在Ａｌ的熔点附近用ＸＤ工艺制备ＴｉＡｌ合金及其ＴｉＣ颗粒增强复合材料。ＴｉＡｌ合金由ＴｉＡｌ＋Ｔｉ３Ａｌ相组成，而ＴｉＣ／ＴｉＡｌ复合材料由ＴｉＣ＋ＴｉＡｌ＋Ｔｉ３Ａｌ相组成。     

TC4ELI合金的断裂韧性试验研究

本文加工一组共5件标准紧凑拉伸试样,通过载荷控制模式,对TC4ELI合金的平面应变断裂韧性进行了试验研究,结果表明:5件试样中,有3件获得了平面应变断裂韧性值,其余两件因不满足相关条件只获得了条件值。讨论了通过试验获得平面应变断裂韧性有效值的约束条件及其工程应用意义,为TC4ELI合金的实际应用提供依据。     

TiAl合金与高温合金的扩散焊接头组织及性能

采用直接扩散焊和加中间层的扩散焊方法进行了TiAl合金和高温合金异种材料组合的连接实验。在1000℃/20MPa/1h规范下直接扩散焊获得的TiAl/GH2036接头组织中存在大量未焊合的孔洞,接头室温剪切强度平均值仅有16MPa。采用Ti-Zr-Cu-Ni合金作为中间层在935℃加压3MPa保温10min和1h进行了TiAl/GH3536组合接头的液相扩散焊,获得的扩散焊缝中含有Ti3Al,NiTi等多种物相,中间层合金与两侧母材发生作用形成了具有一定厚度的反应层。在935℃/3MPa/1h规范下获得了与两侧母材结合良好的无缺陷扩散焊接头,室温剪切强度达到125MPa。     

TiAl合金热加工研究进展

TiAl合金作为新一代轻质高温结构材料,具有优异的高温性能,在航空发动机等领域具有重要应用前景。但是TiAl合金具有本征脆性,热加工窗口窄,热变形易开裂,限制了其广泛应用。回顾了TiAl合金的发展历程,综述了其热变形行为以及高温锻造、高温轧制和热挤压等热加工技术,并指出了TiAl合金热加工未来发展方向。     

TiAl合金增压器涡轮研究进展

采用轻质TiAl合金代替较重的镍基高温合金制作内燃机增压器涡轮,是改善内燃机加速响应性、实现轻量化的有效技术途径之一.围绕TiAl合金增压器涡轮的工程化应用,分析了TiAl合金增压器涡轮的合金及组织设计、涡轮制备技术、涡轮连接技术、母合金制备技术、应用考核试验等方面的国内外研究现状和研究进展.认为我国铸造技术和连接技术...     

高熵合金强韧化机制研究进展

高熵合金由于其独特的多主元元素组成,具有很多超越传统合金的性能,包括良好的低温强韧性和高温强度、 结构稳定性等,是未来合金研发的重要方向.总结了近10年来在高熵合金强韧化机制方面的研究进展,列举了如位错强化、 变形诱导孪晶(twin induced plasticity,TWIP)强化、 变形诱导相变(transfor...     

非晶合金的相变韧塑化

块体非晶合金因其独特的原子结构而具有许多优异的力学性能,成为近年来材料领域的研究热点之一,但是由于其在变形过程中的室温脆性和应变软化等关键问题,一直制约其大规模工程应用。为解决此问题,块体非晶合金领域的研究者们提出了多种方案,其中利用"相变诱导塑性"概念制备块体非晶合金复合材料来韧塑化非晶合金成为卓有成效的方案之一,通过此方法成功地制备出同时具有拉伸塑性和加工硬化能力的非晶合金复合材料。然而,该类块体非晶合金复合材料要求的形成条件更严格,同时具有更复杂的多相协调变形过程和更独特的性能优化方案。从该类块体非晶合金复合材料的形成、性能特点、韧塑化机理及性能优化等方面进行综述,并对其未来发展进行了简要展望。     

分散相对高分子合金增韧及脆/韧转变的影响

发生脆／韧转变的合金材料,其刚性体分散相ＣＰＰ在基质形成的静水应力的作用下沿拉抻方向发生了塑性形变。分散相无论是刚性体还是弹性体,在基质形成的静水压应力的作用下均可通过形变吸收能量使合金材料增韧;同时分散相也可作为应力集中剂引发基质产生银纹和屈服剪切带,使合金材料增韧,脆／韧转变过程提前,当分散相模量较时,后一种作用为主。随着分散相模量的增加,前一种作用的影响逐渐增加,并最终转变成为主导作用。     

16MnR 钢弹塑性断裂韧性Ji的韧脆转变温度特性

研完了16MnR钢弹塑性断裂韧性Ji的韧脆转变温度特性。结果表明,断裂韧性Ji的韧脆转变非常明显,其韧脆转变温度大大低于夏比冲击韧性的韧脆转变温度。根据试验结果,建议采用以弹塑性断裂韧性Ji的韧脆转变温度曲线为基础来确定受静载荷低温设备的最低使用温度。     

TiAl合金表面等离子渗铬工艺

用双层辉光离子渗金属技术,在TiAl合金表面渗入铬元素,形成合金层。研究了温度、气压、源极电压、阴极电压等工艺参数对渗层成分、厚度及显微组织的影响。结果表明,在源极电压700V、阴极电压450-280V、极间距18mm、试样温度1050℃、工作气压25Pa和保温时间4h的工艺参数条件下,渗铬层厚度可达60μm,渗层成分呈梯度分布,表面硬度明显提高。     

添加剂对TiAl合金微弧氧化膜耐磨性的影响

研究了硅酸盐溶液中柠檬酸钠、钨酸钠、石墨等添加剂对陶瓷层形成过程和微弧氧化层摩擦磨损性能的影响.实验结果表明,柠檬酸钠能降低氧化过程的起弧电压,减缓反应速度,使微弧氧化膜更加致密;加入石墨能降低膜层的摩擦系数,起到润滑作用;随着电解液中钨酸钠含量的增加,氧化膜的耐磨性提高.     

非晶态合金的退火脆化及其影响因素

本文综合论述了非晶态合金的退火脆化具有明显的成分依赖性，并对组织结构和制备工艺比较敏感。微量杂质元素的偏聚显著增大合金的脆化倾向，而微量稀土铈的适当添加则可以明显减轻质元素的不利影响，使延性得到改善。快速退火滞后了合金结构的变化过程，可有效地抑制磁性优化退火过程中非晶态合金的延－脆转化的发生。     

TiAl合金的热加工、组织和性能

采用水冷铜坩埚感应熔炼技术制备了高质量的Ti-43Al-9V-0.3Y合金铸锭,该合金铸态组织为近层片组织结构,层片团簇的体积分数为85%左右,大小约为80μm,块状β和γ相位于层片团簇边界。层片结构中除了γ和α2相外,还存在少量的β相析出物。Ti-43Al-9V-0.3Y合金具有良好的热加工性能,通过包套锻造和包套轧制技术,成功制备了大尺寸TiAl合金锻饼和国内最大尺寸TiAl合金板材,其尺寸分别为260mm×24mm和500mm×300mm。经热变形后,Ti-43Al-9V-0.3Y合金的显微组织明显细化,力学性能得到了显著提高。     

非晶态合金的退火脆化及其影响因素

本文综合论述了非晶态合金的退火脆化具有明显的成分依赖性，并对组织结构和制备工艺比较敏感。微量杂质元素的偏聚显著增大合金的脆化倾向，而微量稀土元素铈的适当添加则可以明显减轻杂质元素的不利影响，使延性得到改善。快速退火滞后了合金结构的变化过程，可有效地抑制磁性优化退火过程中非晶态合金的延—脆转化的发生。