Zn-5%Al合金凝固特性的研究

采用差热分析和金相定量统计，研究了Zn-5％Al合金的凝固特性。对球形共晶团析出过程的传热进行了解析分析。考察了冷却速度对共晶结晶过冷度、共晶层片间距和共晶团大小的影响，并从理论上进行了解析推导。结果表明，共晶结晶过冷度(△T)与冷却速度(V)的1／4次方成正比的关系；共晶层片间距(A)与冷却速度(V)的1／4次方成反比的关系；共晶团大小随着冷却速度的增加而减小。     

热处理工艺对Ti46Al8.5Nb0.2W合金层片组织结构参数的影响

研究了热处理工艺对Ti46Al8 5Nb0 .2W合金层片组织结构参数的影响。层片团尺寸与在α单相区保温时间的关系符合贝克方程。随着冷却速度的增大 ,层片间距减小 ,与冷却速度v- 1/ 2 成正比。冷却速度超过 60 0℃ /min时 ,将出现羽毛状组织。实验发现 ,层片间距随层片团尺寸增大而减小 ,当层片团超过 2 0 0 μm时 ,层片间距与其尺寸基本无关。     

磁场对Pb-Sn合金层状共晶生长的影响

研究了稳恒磁场作用下层状Pb-Sn共晶合金的凝固组织.实验发现,稳恒磁场的加入,层状共晶组织的方向性更强,层片长度增加;随着磁场强度的增加,层片结构更加规则,层片的长度随着增长,层片间距有所减小;同时,层片间距沿Z轴分布的差距减少.根据电磁场和凝固理论,对上述现象进行了理论分析,揭示出了稳恒磁场抑制熔体对流,影响了溶质的分布,导致了生长速度的提高.     

浇注条件对Al-Cu合金组织的影响

利用扫描电镜和金相显微镜等手段，研究了浇注温度和冷却速度对Al—Cu合金组织的影响。结果发现，在Cu质量分数含量为5．65％的合金组织中出现了共晶组织，并随着浇注温度的升高，共晶组织体积分数明显增加。这是因为在Al—cu合金熔体中存在着Al原子集团，随着熔体温度的升高，原子集团尺寸减小。而且发现随着冷却速度的减小，同一浇注温度下的同成分的合金组织中共晶组织体积分数减小，共晶层片间距的分布由集中变分散。     

C含量对铸造TiAl合金组织和力学性能的影响

在Ti-47.5Al-3.7(Cr,V,Zr)合金中添加0.05%~0.2%C(原子分数,下同),采用冷坩埚悬浮熔炼方法制备出了层片组织TiAl合金铸棒,通过组织观察、室温拉伸和蠕变性能测试研究了C含量对TiAl合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.05%~0.2%C后,合金仍可获得择优取向层片组织。随C含量增加α2层片体积分数略有增加,层片间距呈细化趋势。当C含量超过0.1%时,在α2和γ层片内和层片界面上有细小的Ti2AlC型碳化物析出,碳化物析出相的尺寸和数量随C含量增加有所增加。添加0.05%~0.2%C后提高了合金室温的抗拉强度和屈服强度,且随C含量增加提升幅度逐渐增大,当C含量为0.2%时,分别将抗拉强度和屈服强度提升了101和123 MPa。添加C元素后显著改善了合金的蠕变性能,当C含量为0.1%时蠕变性能最佳,与不含C的合金相比,其塑性蠕变应变降低了一半、相同应变时的蠕变速率降低了1个数量级以上。添加0.1%C提升合金蠕变抗力的机制主要是通过抑制合金在蠕变初期的位错萌生和增殖过程;在γ层片中形成割阶和位错碎片阻碍位错继续运动,使得合金在蠕变第一阶段的应变硬化程度迅速增加;此外,析出的Ti2AlC型碳化物进一步强化层片界面和基体,与层片间距细化共同提高了穿层片滑移位错的运动阻力。     

脉冲电流作用下TiAl合金凝固组织演变及形成机理

利用OM和TEM研究了脉冲电流作用下Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的凝固组织,并分析了其微观组织演变及形成机理。结果表明,脉冲电流细化了TiAl合金的一次枝晶臂间距、柱状晶尺寸和片层间距。未加载电流的TiAl合金凝固的初生相为α相,TiAl合金的片层取向与柱状晶生长方向夹角较大,甚至垂直于生长方向。脉冲电流作用导致枝晶发生熔断和破碎,促进了β枝晶相的析出及增多,片层取向与晶体生长方向夹角较小或成45°生长的片层进一步增多。脉冲电流降低了固-液相之间的自由能及原子扩散激活能,减少形核位垒及晶核的形核功,从而在一定程度上促进原子扩散,增大了形核率,细化一次枝晶臂间距及柱状晶;初生相的转变析出及其特殊的位向关系是片层取向变化的主要原因。     

新型γ-TiAl合金的γ/α2层片形成机理

讨论了经过不同冷却速率、加热温度和保温时间对新型TiAl合金的γ/α2层片组织的影响。结果表明:热处理时间增加,层片晶团的晶粒有长大趋势,片层组织中出现层错,位错等缺陷;在不同冷却方式中,油冷组织中出现了块状γ,炉冷组织具有密集的层片。热处理温度在Tα相变点以上20℃内,片层晶团的晶粒最小,这是由合金中的弱β稳定元素Ta造成的。     

全层状TiAl合金室温拉伸性能的影响因素

研究了显微组织和应变速率对全层状Ti-47Al-2Cr(at%)合金室温拉伸性能的影响，结果表明，全层状TiAl基合金的室温拉伸强度和室温延伸率随晶团尺寸和层片间距的减小而提高；其室温拉伸强度随应变速率的加快而提高；而应变速率对其室温延伸率的影响与显微组织相关，低延性全层状TiAl基合金的室温延伸率对应变速率不敏感，而高延性全层状TiAl基合金的室温延伸率对应变速率敏感，并随应变速率的加快而提高。     

轴承钢热变形及冷却过程中珠光体相变研究

以轴承钢GCr15为研究对象,研究了热变形及冷却过程中工艺参数对珠光体组织转变的影响.研究发现:高温变形促进了轴承钢在连续冷却过程中珠光体的转变,随变形量增加,珠光体的开始析出温度升高,珠光体球团直径和片层间距减小;随变形温度降低,珠光体球团直径减小,而珠光体片层间距呈增大趋势;随热变形后连续冷却速度增加,珠光体开始析出温度降低,珠光体球团直径和片层间距减小,冷却速度增大到6℃/s时有退化珠光体生成.     

快速冷却TiAl基合金显微组织演变的研究

利用离心铸造的方法,浇注了目标成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb(at.%)的合金,并对其进行热等静压(HIP)处理(1270℃/173MPa/4h),研究了TiAl基合金在快速冷却条件下的晶粒尺寸变化和片层间距变化规律,以及HIP工艺对其析出相尺寸的影响。研究结果表明,TiAl基合金试样横截面边缘区域的晶粒尺寸最小,而最大尺寸晶粒出现在过渡区域内;片层间距和HIP过程中析出相在截面内的尺寸变化符合抛物线规律。     

TiAl合金全片层组织的热稳定性研究

研究了Al含量、冷却速率和添加硼元素对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46％～48％（原子分数,下同）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-48AI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;Ti-48A1合金中添加0．8％B因晶界TiB2相的存在能有效抑制细片层组织的晶界不连续粗化,但γ相从TiB2／基体界面和晶界重新形核生长可使片层组织转变为均匀的细晶近γ组织。     

Effect of nitrogen on the mean lamellar thickness of fully lamellar TiAl alloys

The effect of nitrogen addition in the 0–1.0 at.% range on the mean lamellar thickness of a fully lamellar TiAl alloy (Ti–48.5Al–1.5Mo) has been studied. Mean lamellar thickness first decreases with 0.3 at.% N addition but then increases with further increase in N level in the alloy. The increase in lamellar spacing for N levels between 0.3 and 1.0 at.% is attributed to the formation of Ti₂AlN nitrides and the consequent change in Al level in the matrix.     

非平衡凝固条件下Zn-5Al合金的组织形成

对Zn-5Al合金采用液淬凝固和定量金相统计试验,考察了合金在非平衡冷却凝固过程中组织的形成和转变。研究表明:合金在非平衡凝固下析出初生富铝相α,它随着冷却速度的提高是逐渐减少的;初生相逐渐从胞状向树枝状转变。Zn-5Al合金在非平衡凝固条件下因析出初生相而获得亚共晶组织,冷速较大时共晶组织皆无明显的共晶核心,并且共晶层片组织逐渐变细,有的甚至无法看到,只有在共晶团搭界处才可看出明显的层片,共晶团内部的共晶层片基本呈无序状态。通过对本试验结果探讨,定性得到了锌铝合金共晶共生区相图,为以后研究Zn-5Al合金在非平衡凝固条件下凝固结晶提供了一些参考。     

α2板条在TiAl合金全层状组织形变和断裂中的作用

通过单轴压缩及TEM原位拉伸研究了全层状TiAl合金（PST晶体）中α2板条的形变和断裂特征。结果表明,全层状TiAl合金中α2相形变和断裂特征与加载方向有关,当片层与加载轴平行时,α2相中的滑移沿柱面进行,微裂纹优先在α2相内（沿柱面）形核;而当片层与加载轴垂直时,形变困难,α2相中的滑移将沿角锥面进行,微裂纹奶容易沿相界面形核、扩展。     

一种高性能TiAl金属间化合物

研究了一种高NbTiAl基合金两种组织状态下的热压缩性能及高温抗氧化性能。结果表明 ,片层组织合金比双态组织合金具有较高的高温抗压强度和屈服强度 ,而塑性较差。Nb的加入有效地提高了TiAl合金的抗氧化性     

Effect of cooling rate on solidification microstructure and mechanical properties of TiB2-containing TiAl alloy

Effects of cooling rate and 0.25 at.% TiB₂ addition on solidification microstructure and mechanical properties of Ti–48Al–2Cr–2Nb alloys fabricated by the investment casting with different thicknesses were studied. The results show that with the cooling rate increasing from 37 to 2×10² K/s, the solidification path of the studied alloys is unchanged. The grain size of the matrix alloy is refined from 650 to 300 μm, while the grain size of Ti–48Al– 2Cr–2Nb–TiB₂ is reduced from 550 to 80 μm. The lamellar spacing of matrix alloy is reduced from 360 to 30 nm with increasing the cooling rate from 37 to 2×10² K/s, while TiB₂ addition shows little refinement effect on the lamellar spacing. Ti–48Al–2Cr–2Nb–TiB₂ sample under medium cooling rate (69 K/s) exhibits superior microhardness (HV 550) and ultimate tensile strength (570 MPa) among the studied alloys. The refined grain size, lamellar spacing and fine TiB₂ particles could account for the favorable mechanical properties of the studied TiB₂-containing alloy. The microstructure evolution was discussed in light of cooling rate, constitutional supercooling and borides addition.     

The relationships of microstructure and properties of a fully lamellar TiAl alloy

The relationship between the yield strength and microstructure parameters of a fully lamellar TiAl alloy has been studied systematically. The grain size and the lamellar spacing were chosen as microstructure parameters. The experimental results showed that the yield strength increases with the decrease of grain size and more obviously with the decrease of the lamellar spacing. The relationship between yield strength and grain size and lamellar spacing can be approximately described by Hall–Petch relation.     

Influence of cooling rate on microstructure and mechanical properties of a Ti–48Al alloy

The microstructure of a Ti–48Al alloy cooled after a solution treatment in the -field is influenced by the cooling rate. In order to characterize the lamellar structure and to know the values of ₂-volume fraction, width of ₂-lamellae, and interlamellar spacing, we developed a method of measurement based on an observation of laths in the scanning electron microscope. The study revealed the heterogeneous distribution of the lamellar structure in a commercial purity Ti–48Al alloy cooled from the -field at a rate of 35°C/min. The evolution of ₂-volume fraction with the cooling rate showed that the microhardness is determined by the quantity of ₂-phase. The values of yield stress also increased and were all the less scattered as the structure became more perfectly lamellar. Yield stress and interlamellar spacing are linked by a Hall–Petch relation.     

T45Al10Nb附带 金全片层组织韧脆转变机制的研究

研究了应变速率和温度对Ｔｉ４５Ａｌ１０Ｎｂ合金的屈服强度和延伸率的影响。结果表明：随着应经升高,合金的屈服强度升高而延伸率下降,由此得到韧脆温度ＴＢＤＴ随应变束率升高而升工计算出Ｔｉ４５Ａｌ１０Ｎｂ合金韧脆转变的激活能为３３０ＫＪ／ｍｏｌ。这一数值与ｒ－ＴｉＡｌ合金中原子的自扩散激活能（２９０ＫＪ／ｍｏｌ）相当,说明Ｔｉ４５Ａｌ１０Ｎｂ合金韧脆转变过程受扩散控制的形迹机制,即位错攀移控制,ＴＥＭ形     

热处理对吸铸TiAl基合金铸件组织的影响

利用金属型底浇式真空吸铸技术和添加合金元素获得TiAl基合金薄板,观察并研究薄板热处理前后的组织。结果表明,在金属型强制冷却和添加合金元素的共同作用下,利用金属型底浇式真空吸铸技术获得的TiAl基合金薄板件铸态组织细小、致密。其中Ti-47Al-5Nb-0.5Si和Ti-47Al-2W-0.5Si合金的铸态平均晶粒多在20μm左右,但是,铸态组织的片层组织不均匀,且在组织内部存在较大的偏析。将试样加热到1300℃,保温5 h,随炉冷却热处理后,TiAl基合金薄板的铸态组织有所长大,但是片层更加平整稳定,偏析也明显得到改善。