Ti-47Al-2Cr-2Nb合金熔体与Y_2O_3型壳的界面作用

结合定向凝固工艺要求,研究了不同加热温度和保温时间(1600℃×10min,1600℃×30min和1700℃×10min、1700℃×30min)下,Ti-47Al-2Cr-2Nb合金熔体与Y2O3型壳的界面作用、界面组织形貌、元素分布以及界面生成物的相组成,并讨论了Y2O3型壳用于TiAl基合金铸件定向凝固的可行性。结果表明,相同的保温温度或保温时间下,熔体中的Al元素比Ti元素更易向型壳一侧扩散;同时合金棒表层形成一层几十微米厚的渗透层,1600℃试样表面渗透层是由于合金液对型壳面层材料的浸蚀和热冲击作用,使Y2O3颗粒进入到基体中形成的;而1700℃试样渗透层中在Y2O3颗粒的周围发现含Y、O、Al的灰色相,应为Y2O3与合金液发生反应而形成。     

γ-TiAl与氧化锆陶瓷模壳的界面反应

采用扫描电镜、电子探针、微区分析、面分布等方法研究了CaO稳定的ZrO2陶瓷型壳与TiAl基合金熔体的界面反应.反应层厚度在80-280μm之间,该区域晶界粗大,电子探针面分析证明是明显的富Zr区.延长金属TiAl与模壳的反应时间,以获得较大的反应界面,进一步研究TiAl熔融液与模壳之间的反应机理.     

BN对AlN耐火材料烧结性能及抗钛熔体侵蚀性能的影响

以新型耐火材料AlN为基体,添加不同含量的高活性h-BN及烧结助剂Y2O3,在1850 ℃保温4 h下无压烧结制备出无氧、易加工的AlN/BN耐火复合陶瓷,分析了该复合陶瓷的显微组织,研究了其与TiAl熔体的界面润湿规律及界面反应。结果表明,BN颗粒的加入可以有效填充AlN颗粒间隙,促进复合陶瓷的烧结致密化,当添加5 wt% BN颗粒时,复合陶瓷致密度达到最高,为89.24%。复合陶瓷的组织由AlN、BN及钇铝酸盐Y4Al2O9组成,其中Y4Al2O9主要分布在AlN颗粒界面处。BN颗粒可以降低复合陶瓷与TiAl熔体的界面润湿性,其中含5 wt% BN的复合陶瓷与TiAl熔体的界面润湿角约为136°,表明二者润湿较差,复合陶瓷表现出良好的化学惰性。界面反应实验发现复合陶瓷具有良好的抗TiAl熔体侵蚀性能,其与TiAl熔体的界面平整清晰,界面层厚度为9.5 μm,未发生明显元素扩散,表明了AlN/BN复合陶瓷是一种极具潜力的钛合金熔炼用耐火材料。     

TiAl基合金与陶瓷界面反应的研究

借助电子探针微区分析仪、维氏显微硬度计、光学和电子显微镜对TiAl合金与Al2O3,ZrO2以及经CaO稳定的ZrO23种陶瓷型壳的界面反应进行了研究分析。结果表明，这3种材料的化学稳定性依次升高，而经CaO稳定的ZrO2型壳与TiAl反应层的厚度仅为50μm,故可望用作钛铝合金精密铸造型壳面层材料。     

Al_2O_3型壳与DZ22合金的界面反应研究

为解决Al2O3陶瓷型壳与DZ22合金的界面反应问题,通过浇注试验制得试样,借助光学显微镜、SEM、EDS等手段对所得试样的形貌、成分、界面等进行了研究。结果表明,DZ22合金与Al2O3型壳的反应产物表面呈现粉红色,产物主要是Cr2O3;金属-型壳界面处为白色的HfO2反应层;随着Al2O3型壳成分中杂质含量的增加,界面反应的程度逐渐增加。     

C对一种镍基高温合金与陶瓷型壳界面反应及润湿性的影响

采用座滴法研究了C对一种高温合金与陶瓷型壳的界面反应及润湿性的影响.通过SEM和EPMA研究了合金与陶瓷型壳的界面组织形貌及反应区元素分布.利用Thermo-Calc软件计算了合金熔体中C,Cr和Al的活度,分析了C含量对合金熔体中C,Cr和Al的活度的影响.探讨了合金/陶瓷界面反应与润湿性的关系.结果表明,合金中C含量高于0.1%时,C的活度明显增大,合金熔体与陶瓷型壳发生界面反应,合金熔体/陶瓷体系由非反应润湿变为反应润湿,合金表面产生黏砂层且合金中Cr和Al扩散到陶瓷表面.     

Ni诱导无压浸渗法制备不锈钢/Al_2O_3陶瓷复合材料

研究了一种Ni诱导无压浸渗法制备陶瓷基复合材料的方法:通过粉末冶金法制备出含Ni颗粒的Ni/Al2O3复相陶瓷预制体,真空状态下,在1600℃以不锈钢熔体无压浸渗该Ni/Al2O3预制体,获得了不锈钢浸渗增强的Al2O3陶瓷基复合材料。采用SEM观察了结合界面的微观形貌,用EDS分析了结合界面附近元素含量的变化,用XRD分析了界面反应产物,以抗拉试验测试了钢与复相陶瓷体的界面结合强度。结果表明,钢熔体可浸渗到陶瓷体内部并与Ni互溶形成新的Ni-Fe合金;不锈钢与复相陶瓷的结合界面存在界面反应;界面结合强度的最大值可达到67.5MPa。     

离心熔模精铸TiAl合金与ZrO2型壳的界面反应

选用CaO增强的ZrO2作为TiAl熔模精密铸造用陶瓷型壳的面层材料,通过OM、SEM、EDS和XRD对TiAl合金界面反应处进行形貌分析和元素线扫描分析,研究离心熔模铸造TiAl合金与ZrO2型壳的界面反应.结果表明:在较低的转速(200 r/min)条件下,ZrO2陶瓷与TiAl合金的反应层厚度较小,大约为5 μm;而在较高的转速(400 r/min)情况下,ZrO2陶瓷与TiAl合金的反应层厚度约为20 μm,界面有轻微粘砂.     

γ-TiAl合金定向凝固过程中与氧化钇陶瓷材料的界面反应(英文)

研究液态金属冷却定向凝固条件下,Ti-47%Al合金与Y2O3/Al2O3双层结构陶瓷管内层Y2O3的相互作用。分析熔体温度和相互作用时间对界面反应、合金组织和成分的影响。结果表明:虽然Y2O3层受到一定程度的侵蚀和溶解,但Y2O3层有效地阻隔化学稳定性较差的Al2O3外层与TiAl合金熔体接触,避免Al2O3与TiAl之间的化学反应。合金熔体受到一定程度的污染且含有少量夹杂物。在一定保温时间内,合金中的杂质含量(Y和O)和夹杂物(Y2O3)体积分数均随着过热温度的提高而增加,但随着保温时间的进一步延长,杂质含量和夹杂物体积分数趋于恒定值,不再显著变化。     

γ-TiAl合金定向凝固过程中与氧化钇陶瓷材料的界面反应

研究液态金属冷却定向凝固条件下,Ti-47%Al合金与Y2O3/Al2O3双层结构陶瓷管内层Y2O3的相互作用。分析熔体温度和相互作用时间对界面反应、合金组织和成分的影响。结果表明：虽然Y2O3层受到一定程度的侵蚀和溶解,但Y2O3层有效地阻隔化学稳定性较差的Al2O3外层与TiAl合金熔体接触,避免Al2O3与TiAl之间的化学反应。合金熔体受到一定程度的污染且含有少量夹杂物。在一定保温时间内,合金中的杂质含量（Y和O）和夹杂物（Y2O3）体积分数均随着过热温度的提高而增加,但随着保温时间的进一步延长,杂质含量和夹杂物体积分数趋于恒定值,不再显著变化。     

TiB_2和SiC_w对Al_2O_3陶瓷材料力学性能及微观结构的影响

以TiB2颗粒和SiC晶须对Al2O3陶瓷进行增韧补强,采用热压法同时了制备了Al2O3,Al2O3／TiB2和Al2O3／TiB2／SiCw三种陶瓷材料,研究了TiB2颗粒和SiC晶须对Al2O3陶瓷材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明;因TiB2的加入可明显改善Al2O3。陶瓷材料的强度、硬度和韧性;而TiB2颗粒和SiC晶项协同对Al2O3进行增韧补强可使其断裂韧性显著提高。Al2O3／TiB2陶瓷材料的主要增韧机理有;TiB2粒子的针扎作用和使裂纹产生偏转;而Al2O3／TiB2／SiCw陶瓷材料的主要增韧机理有：晶须拔出、裂纹桥接和裂纹偏转。     

SYNTHESIS OF TiAl+TiB_2 COMPOSITE AND-ITS THERMAL STABILITY

Synthesis process of a TiAl+TiB_2 composite from the elemental powders was studiedby means of differential scanning calorimetry and X-ray diffractometry.TiB_2 particlesmay form in TiAl matrix at temperature even below 700℃ owing to the exothermicreactions between Ti and Al powders.TiB_2 particles are very thermally stable,and theyalmost did not change in their relative amount,morphology and size after the synthesizedcomposite was remelted.In addition,the existence of TiB_2 particles has obvious refiningeffect in the as-cast microstructure of TiAl-base alloys.     

Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料的切削性能研究

本文实验研究了Al_2O_3－TiB_2陶瓷刀具LP1切削淬火钢和铸铁时的切削性能。结果表明：TiB2的含量对刀具的耐磨性有较大的影响．这种刀具材料的耐磨性能明显优于目前广泛应用的其它Al2O3系陶瓷刀具材料．     

Microstructure and mechanical properties of cast Ti-47Al-2Cr-2Nb alloy melted in various crucibles

The main factors limiting the mass production of TiAl-based components are the high reactivity of TiAl-based alloys with the crucible or mould at high temperature.In this work,various crucibles (e.g.CaO,Y2O3 ceramic crucibles and water-cooled copper crucible) were used to fabricate the Ti-47Al-2Cr-2Nb alloy in a vacuum induction furnace.The effects of crucible materials and melting parameters on the microstructure and mechanical properties of the alloy were analyzed by means of microstructure observation,chemical analysis,tensile test and fracture surface observation.The possibilities of melting TiAl alloys in crucibles made of CaO and Y2O3 refractory materials were also discussed.     

SiC_p/Al电子封装材料与陶瓷元件浸渗连接机理研究

分别将陶瓷元件嵌入凝胶注模成型后的SiC预制型中,再采用气压浸渗T艺制备高体积分数SiCp/Al复合材料的同时,实现了复合材料与元件的原位连接.采用SEM、EDS和XRD等分析了连接界面的显微组织及界面反应,结果表明:SiCp/AI与元件间的界面反应产物由MgAl204和Mg3Al2(SiO4)3等组成,界面反应层厚度约2～3μm,产物生成量主要由Al合金中的Mg、元件中SiO2含量等因素决定;SiCp/Al复合材料与Al2O3元件通过气压浸渗可以实现有效的反应连接.     

Molecular simulation of interfacial reaction between TiAl alloy melts and different coatings

The effect of coatings (Y2O3, ZrO2 and Al2O3) on the interfacial reaction of TiAl alloys was studied with molecular dynamics. The binding energy of coatings and the diffusion process of oxygen in the melt were simulated, and then the simulation results were compared with the experimental results. The simulation results indicate that for each of the three simulated coatings, inordinate interfacial reactions have occurred between the coating and the melt. The binding energy results show that Y2O3 has the best stability and is the most difficult to break down. ZrO2 has the greatest decomposition energy and is the easiest to break down in the melt. Besides,the molecular dynamics indicate that the diffusion coefficient of the oxygen atom in Al2O3 is larger than that in the other two coatings, indicating that oxygen diffusion in Al2O3 is the fastest at a given temperature. The experimental results show that the oxygen concentration of the melt with Al2O3 coating is the highest, and the oxygen diffusion is of similar magnitude to the simulation values, from which the conclusion can be obtained that the oxygen concentration is significantly influenced by the coating materials.     

Ti-Al-TiO_2体系的热力学分析及合成反应过程研究

以Ti、Al和Ti02混合粉的原位反应制备Al203颗粒增强TiAl基复合材料.利用热力学机理分析了制备该种材料的可行性;用扫描电镜观察了合成产物的组织形态;借助差热变化曲线,对Ti-Al-Ti02体系的反应过程进行了初步研究.结果表明,Ti-Al-Ti02体系的反应能够原位生成Al203颗粒增强的TiAl基复合材料;Al203颗粒分布在基体晶界处,随其含量增大,基体晶粒逐渐细化;铝熔化后首先开始了TiAl3的生成反应,由于Ti02的稀释作用,使它的放热峰与Ti-Al体系的主放热峰相比有所滞后,紧接着发生了Al-Ti02的还原反应,由于其激活能低而速度较快,因此较早完成;若Al-Ti02的还原反应未进行彻底,部分TiAl3将分解以提供铝液;最后发生了TiAl3向TiAl和TiAl相转变的过程.     

Er掺杂强韧化Al_2O_3/TiAl复合材料

以Ti、Al、TiO2为起始原料,以Er2O3为掺杂剂,原位热压合成了Er掺杂Al2O3/TiAl复合材料。通过XRD、SEM分析及力学性能测试,研究了不同Er2O3引入量对合成Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:复合材料主要由TiAl、Ti3 Al、Al2 O3相和少量Al10 Er6 O24相组成,含Er相主要分布在基体相晶界处;掺杂0.01 mol Er2 O3制得的复合材料,经1250℃保温2 h真空热压烧结后表观断裂韧性达到最大值(10.41 MPa.m1/2),经1300℃保温2 h真空热压烧结后弯曲强度达到最大值(456.06 MPa);当Er2O3掺杂量增加到0.02 mol时,复合材料的弯曲强度和表观断裂韧性均呈减小趋势。微观结构分析表明,掺杂0.01 mol Er2O3的复合材料断口毛糙,颗粒尺寸变小,增强相分布较均匀,表明适量的Er2O3掺杂可细化复合材料晶粒尺寸,提高增强颗粒分布均匀度,起到增强增韧的效果。     

Al_2O_3/TiB_2/SiC_w陶瓷材料的室温摩擦磨损特性研究

研究了不同SiCw，含量的Al2O3／TiaO／SiCw，陶瓷材料与硬质含金在室温滑动摩擦时的摩擦磨损特性．结果表明：随SiCw含量的增加摩拣系数减小，Al2O3／TiB2／SiCw陶瓷材料抗磨损能力增强，其磨损机制主要有后粒磨损和晶须的脱落，晶须的取向对该陶瓷材料的耐磨性能有很大的影响。     

基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料微观组织及拉伸强度的影响

选用Nextel610型Al2O3纤维作为增强体,采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数40%、基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075合金的单向连续Al2O3f/Al复合材料,并用NaOH溶液萃取出Al2O3纤维,研究了基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度、纤维损伤及拉伸强度的影响。结果表明：基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度和微观组织有明显影响,其中连续Al2O3f/ZL301复合材料致密度最高为99.2%,组织缺陷最少;连续Al2O3f/1A99复合材料致密度最低为96.8%,这种差异是由于不同基体与纤维之间润湿性不同导致的。不同基体与纤维发生了不同程度的界面反应,最后表现为对纤维的损伤程度不同。连续Al2O3f/1A99、Al2O3f/ZL210A、Al2O3f/ZL301及Al2O3f/7075四种复合材料的拉伸强度分别为465MPa、479MPa、680MPa和389MPa,缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响连续Al2O3f/Al复合材料强度的主要因素。