Structure Heredity Effect of Mg-10Y Master Alloy in AZ31 Magnesium Alloy

研究了高铌TiAl合金Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y (at％)分别与Al2O3/ZrO2/Y2O3坩埚的界面反应.测得界面反应层的厚度分别为40,170和20 μm.研究中最大的发现在于Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y(at％)合金在3种坩埚中凝固后显微组织的转变.经测定该合金在3种坩埚中凝固获得的试样中氧含量分别为0.35,0.41和0.11 (at％).由于在合金熔化和凝固过程中,坩埚中的氧元素扩散进入合金基体,较高的氧含量导致合金显微组织发生转变,在与Al2O3和ZrO2坩埚反应的合金中发生了包晶反应.作为对比,选取一种低铌含量的TiAl合金Ti-49.5Al-2Cr-2Nb.经测定在3种坩埚中反应的氧含量分别为0.40,0.63和0.25 (at％),但是组织却没有明显的差异.     

Ti-45Al-8(Nb,Hf,Y)-0.2B合金的高温抗氧化性

设计了铌当量约为8at%的3种成分合金:Ti-45Al-8Nb-0.2B,Ti-45Al-4Nb-0.5Hf-0.1Y-0.2B,Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B(at%),研究了这3种合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。研究结果表明:Hf、Y联合微合金化的合金氧化膜与基体粘附性明显增强;低Nb/Hf比值的Ti-45Al-4Nb-0.5Hf-0.1Y-0.2B合金的氧化增重小、抗氧化性强,高Nb/Hf比值的Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B合金的氧化增重大,抗氧化性差。对氧化膜的扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析表明,Hf、Y的联合加入促进了Al2O3膜的须状生长形态,从而提高了氧化膜与基体粘附性,低Nb/Hf比值的合金中形成了较厚的连续致密的Al2O3膜,提高了合金的抗氧化性;高Nb/Hf比值的合金内存在明显的外氧化现象,导致了该合金抗氧化性下降。     

Ti-Al合金抗氧化性能的影响因素初探

研究了氧化条件、显微组织和成分对Ti-Al合金抗氧化性能的影响。结果发现,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在700℃和800℃下具有较好的抗氧化性能,氧化形成的氧化膜为4层结构。在800℃下恒温氧化100h后,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的氧化增重从低到高依次为双态组织、近片层组织和片层组织。在800℃下恒温氧化100h后,3种成分的Ti-Al合金的氧化增重从高到低依次为Ti-48Al-2Cr-2Nb、Ti-46.5Al-2.5V-1C和Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y。具有双态组织的Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y合金在800℃下恒温氧化100h后增重4.8g/m~2。     

Effect of Y Addition on Microstructure and Mechanical Properties of TiAl-based Alloys Prepared by SPS

采用双步机械球磨和放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备 Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta(at%)和 Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta-0.225Y(at%)2 种 TiAl 基合金(简称 TA 合金和 TAY 合金),并研究稀土元素 Y 对 TiAl 基合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,通过双步机械球磨后的粉末形状比较规则,颗粒尺寸范围在 20~40 μm之间。经过 SPS 烧结的 TiAl 基合金块体主要由 TiAl相和 Ti3Al 相组成,还有少量的 Ti2Al 相和 TiB2相。SPS 烧结的 TA 合金块体试样等轴晶粒的尺寸在 100~400 nm 之间,合金的室温压缩强度为 2614 MPa,压缩率为 20.57%;而对于加入了稀土元素 Y 的 TAY 合金而言,等轴晶粒尺寸明显减小,合金的室温压缩强度为 2677 MPa,压缩率为 22.91%,跟 TA 合金相比力学性能有所改善。显微硬度的测试结果表明,SPS 烧结的 TA 合金的显微硬度要明显高于 TAY 合金。通过对压缩断口进行观察发现,SPS 烧结的 2 种 TiAl 基合金均为沿晶断裂。     

Ti-45Al-8(Nb,Hf,Y)-0.2B合金高温抗氧化性研究

设计了铌当量约为8的三种成分合金：Ti-45Al-8Nb-0.2B,Ti-45Al-4Nb-0.5Hf-0.1Y-0.2B,Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B, (at.%),研究了这三种合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。研究结果表明：Hf、Y联合微合金化的合金氧化膜与基体粘附性明显增强;低Nb/Hf比值的Ti-45Al-4Nb-0.4Hf-0.1Y-0.2B的合金氧化增重小、抗氧化性强,高Nb/Hf比值的Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B合金氧化增重大,抗氧化性差。对氧化膜的扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射（XRD）分析表明,Hf、Y的联合加入促进了Al2O3膜的须状生长形态,从而提高了氧化膜与基体粘附性,低Nb/Hf比值的合金中形成了较厚的连续致密的Al2O3膜,提高了合金的抗氧化性;高Nb/Hf比值的合金内存在明显的外氧化现象,导致了该合金抗氧化性下降。     

钛合金表面激光熔覆材料研究进展

研究了Ti-45Al-5Nb（at％）和Ti-45Al-5Nb-0．3Y（at％）合金的铸态显微组织。结果表明：稀土Y的添加改变了Ti-45Al-5Nb合金的铸态显微组织，促进了等轴晶粒的形成，极大地细化了晶粒；稀土Y主要富集在等轴晶粒的晶界处，并呈断续网络状分布，还有极少量的稀土呈小颗粒分布在晶粒内部；与Ti-45l-5Nb合金相比，Ti-45Al-5Nb-0．3Y合金除了γ和α2相外，还形成了富集Al和Y的富稀土 相-YAl2相；在合金凝固过程中，稀土Y能够提高TiAl合金的形核率，同时稀土Y在固液界面前沿的富集抑制了初生声相的生长，并且后者对晶粒的细化起主要作用。     

放电等离子烧结制备高铌TiAl合金

以Ti-45Al-8．5Nb-0．2B-0．2W-0．1Y合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺制备了高铌TiAl合金。结果表明,当烧结温度高于1000℃时,可制备出致密度高、组织均匀的高铌TiAl合金;烧结温度对合金的显微组织影响显著,通过改变烧结温度可得到具有近γ（NG）、双态（DP）、近片层（NL）、全片层（FL）4种典型组织的高铌TiAl合金：合金的室温力学性能与显微组织密切相关,当烧结温度为1100℃时,所制备合金显微组织为细小双态组织,其抗拉强度为1024MPa,延伸率为1．16％,显示出较好的室温力学性能。     

W、B、Y微合金化高铌TiAl基合金高温抗氧化性研究

使用元素W、B、Y对Ti-45Al-8Nb合金进行了微合金化,研究了微合金化后高铌TiAl基合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。结果表明,与Ti-45Al-8Nb合金相比,经过0.2B与0.1Y联合微合金化后合金的氧化增重小,氧化膜与基体的粘附性强,抗氧化性明显改善;经过0.2W与0.1Y微合金化后合金氧化增重明显,氧化膜容易脱落,合金抗氧化性下降;经过0.2B、0.2W、0.1Y联合微合金化后合金抗氧化性没有明显变化。对氧化膜进行的扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析表明,联合添加B、Y促进了合金中的连续致密的Al2O3条带的形成,W、Y联合微合金化的合金中靠近基体处未形成连续的Al2O3条带,并且混合层中形成了较厚的低铌含量的TiO2层。W、B、Y联合微合金促进了混合层中富Al2O3层的形成。     

热处理对高铌TiAl基合金组织与性能的影响

高铌TiAl合金的铸态组织,粗大不均匀,有少量B_2相,长条状硅化物和硼化物沿晶界析出,使合金的室温塑性强度和断裂韧度降低。研究了均匀化处理和循环热处理等热处理方式对Ti-45Al-8Nb-0.5W-0.8B-0.2Si组织的影响。结果表明,采取均匀化处理,随炉加热到1 200℃,保温24h,空冷,再循环热处理,快速加热到1 150℃,保温4h,空冷,循环3次可获得理想的显微组织。     

High-Temperature Oxidation Behavior of Ti-22Al-27(Nb, Zr) Alloys

研究了Ti2Al Nb基合金Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr(x=0,1,6,at%)在650~800℃的氧化行为。采用XRD和SEM等测试技术对此温度区间形成的氧化层特征进行了分析。结果表明,相比Ti-22Al-27Nb,含锆合金具有较好的抗氧化性能。Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr合金在650℃氧化100 h,主要氧化产物为Ti O2,而在800℃氧化100 h,Ti O2,Al2O3和Al Nb O4为主要产物,但是在Ti-22Al-21Nb-6Zr合金中还有Zr O2生成。Ti-22Al-26Nb-1Zr合金具有优异抗氧化性能,归因于氧化产物细化形成了致密的氧化层,而Ti-22Al-21Nb-6Zr合金,虽然在800℃也形成了较多Al2O3,但是氧化层中的Zr O2为氧的快速扩散提供通道,进而导致该合金氧化增重明显。     

Ti-22Al-27(Nb,Zr)合金的高温氧化行为（英文）

研究了Ti2Al Nb基合金Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr(x=0,1,6,at%)在650~800℃的氧化行为。采用XRD和SEM等测试技术对此温度区间形成的氧化层特征进行了分析。结果表明,相比Ti-22Al-27Nb,含锆合金具有较好的抗氧化性能。Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr合金在650℃氧化100 h,主要氧化产物为Ti O2,而在800℃氧化100 h,Ti O2,Al2O3和Al Nb O4为主要产物,但是在Ti-22Al-21Nb-6Zr合金中还有Zr O2生成。Ti-22Al-26Nb-1Zr合金具有优异抗氧化性能,归因于氧化产物细化形成了致密的氧化层,而Ti-22Al-21Nb-6Zr合金,虽然在800℃也形成了较多Al2O3,但是氧化层中的Zr O2为氧的快速扩散提供通道,进而导致该合金氧化增重明显。     

Ti-47Al-2Cr-2Nb-xTiB_2合金与Al_2O_3陶瓷型壳界面反应的研究

实验室条件下制备了Ti-47Al-2Cr-2Nb-xTiB2(x=0、0.6%、1.0%,体积分数)合金熔体与Al2O3陶瓷型壳的界面反应层。借助SEM、EDS、XRD以及显微硬度测量等手段,对3种TiAl基合金熔体与Al2O3陶瓷型壳的界面反应情况进行了分析和比较。结果表明,TiAl基合金中加入TiB2,能有效减少TiAl基合金熔体与Al2O3陶瓷型壳的界面反应。TiAl基合金与AlO陶瓷型壳间的界面反应是一种不均衡进行的扩散型化学反应,并建立了界面反应的宏观模型。     

TiAl合金定向凝固过程中与坩埚材料的界面反应研究

对定向凝固过程中Ti-47Al合金与氧化铝、氧化锆和石墨坩埚之间的界面反应进行实验研究.通过用光学显微镜和扫描电镜对凝固组织观察发现,TiAl合金与氧化铝坩埚之间的界面反应较为严重,在凝固组织中形成了大量氧化铝夹杂;TiAl合金与氧化锆坩埚的界面反应仅发生在试样表面,但该坩埚在高温下不稳定,并在试棒表面形成一层无法剥离的粘结层;石墨坩埚中的C元素改变了原有TiAl合金的凝固路径,生成了棒状的γ-TiAl相.     

低温高能球磨Ti/Al复合粉显微组织结构演化

采用低温高能球磨法制备了两种Ti/Al复合粉末,粉末组成为Ti-47Al(at%),Ti-45Al-2Cr_2Nb-1B-0.5Ta(at%).研究两种粉末在球磨过程中显微组织结构演化、形貌变化.结果表明,降低球磨温度能够有效控制球磨颗粒尺寸,低温条件及合金元素共同作用可以获得高质量的细晶均匀化复合结构粉末.在低温(-140-5)℃不加过程控制剂条件下球磨12 h,Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta(at%)粉末粒度得到有效细化,表现出精细均匀化复合结构粉末,Ti与Al晶粒尺寸分别约为16 nm,9 nm.在相同条件成分为Ti-47Al(at%)球磨5.2 h,Ti与Al元素没有很好复合及成分均匀化,两种成分球磨条件下均未有新相生成.在不加过程控制剂条件下,低温环境球磨和合金元素添加对机械合金化过程具有十分重要影响.     

稀土Y对Ti-48Al-2Nb-2Cr合金高温抗氧化性能的影响

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼技术制备了Ti-48Al-2Nb-2Cr合金,研究了稀土元素Y对该合金在750、850℃高温抗氧化性能的影响。结果表明:Y元素的添加,改变了氧化层结构,细化了氧化层颗粒,促使生成一层连续致密、具备保护性能的Al2O3层,减缓了氧化速率,降低了氧化增重,改善了Ti-48Al-2Nb-2Cr合金的抗氧化性能,且氧化过程中基体与氧化层间无开裂剥落现象。     

微量B和Y对铸造Ti-Al-Nb-W合金显微组织的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜研究微量B和Y对铸造Ti-AIl-Nb-W合金显微组织的影响.结果表明:Ti-47Al-4Nb-0.6W合金的基本凝固路线为L→β+L→(β+a)+L→(β+a)+γ→aa+γ→(a-γL)+γ→(a2+γ<,L>)+γ,添加微量B和Y并未改变其基本凝固路径;微量B元素在合金中以短棒状TiB2相存在,细化了铸造Ti-47Al-4Nb-0.6W合金的晶团尺寸及片层间距;微量稀土Y元素主要以Y2O3氧化物颗粒的形式分布于片层晶团界面处,在B和Y的共同作用下,合金的片层晶团尺寸以及片层间距进一步减小.     

高铌TiAl合金在疲劳蠕变作用下的裂纹萌生及扩展

利用SEM原位观察技术研究了近片层Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y合金在750℃疲劳蠕变交互作用下的裂纹萌生及扩展行为,循环实验采用在最大拉应力保载的梯形波.结果表明,裂纹主要在片层团界面萌生,裂纹萌生方式包括蠕变空洞和疲劳微裂纹.片层团界面处的微裂纹先通过吞并蠕变空洞或在裂纹尖端应力集中作用下沿片层团界面进行扩展,然后相互连接长大;当裂纹扩展受到不同取向的片层团界面阻碍时,受阻的裂纹开始沿试样厚度方向扩展,且附近伴随出现垂直于载荷方向的微裂纹;最终受阻的裂纹相互连接直至合金断裂.将实验结果与该合金在相同条件下疲劳变形和蠕变变形的原位观察结果进行了比较.结合实验结果建立了高铌TiAl合金在疲劳蠕变交互作用下裂纹萌生及扩展示意模型.     

V和B元素对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金显微组织及热变形机制的影响

为了探究V和B元素复合添加对β型γ-TiAl合金的显微组织和变形机制产生的影响,本工作针对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金和Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金,进行了不同温度和应变速率条件下的高温热压缩实验,利用SEM-BSE和TEM对组织进行表征,对比分析了其变形后的显微组织,研究了添加V和B对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金的显微组织及热变形机制的影响。结果表明,2种Ti Al合金的显微组织差异较大,添加V和B可以显著改变TiAl合金对热变形的敏感性。Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金高温变形能力明显优于Ti-44Al-5Nb-1Mo合金。Ti-44Al-5Nb-1Mo合金的高温热变形以难变形片层团的偏转、变形带的产生为主,温度为1250℃时,其变形组织表现出较高的温度和应变速率敏感性,极易形成尺寸不均匀的近片层组织;对于Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金而言,升高变形温度或降低应变速率,既可以促进片层团内部的变形诱导L(α/γ)→α+γ+β/B2和γ→α相变,又可以促进α和β/B2相的球化/动态再结晶,从而大幅提高该合金的组织均...     

凝固过程中TiAl合金与容器的界面化学反应的研究

通过对定向凝固过程中TiAl合金与氧化铝、氧化锆坩埚材料的界面化学反应进行研究,分析了夹杂物的分布规律以及反应机制。结果表明:氧化铝坩埚中的SiO2粘结剂与TiAl合金发生界面化学反应,使坩埚内壁的Al2O3颗粒脱落进入TiAl合金熔体,夹杂物在整个试样中呈弥散分布。TiAl合金与氧化锆坩埚的化学反应仅发生在合金试样表面,反应生成的黑色氧化锆具有较大脆性,并在试样表面形成厚厚的粘结层。     

双步球磨法制备纳米晶结构TiAl基合金粉末的研究

以元素粉末为起始粉末,采用双步球磨法(球磨+热处理+球磨)制备TiAl基纳米晶多相结构粉末(粉末成分为Ti-47Al(at%)、Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta(at%)).采用xRD、SEM、EDs、DTA、粒度分布仪对两种粉末颗粒在球磨和热处理过程中的特性进行了表征和分析.结果表明,采用双步球磨法制备的多相结构纳米晶粉末杂质含量低,粒度分布均匀,合金元素弥散分布.一步球磨6 h获得Ti/Al均匀复合结构及实现Ti(Al)部分固溶;700℃,2 h热处理获得Ti3Al、Ti、Al3Ti、TiAl相,Al相已经消失;二步球磨实现晶粒尺寸、颗粒尺寸进一步细化.