Al含量微调对TiAl合金组织及压缩力学性能的影响

研究了Al含量对TiAl合金微观组织及压缩力学性能的影响,并分析其破坏机理。研究发现,Al含量对TiAl合金微观组织影响显著。通过真空自耗电弧冶炼方法制备的Ti-44.1Al(原子分数,%)合金的组织为全层片组织,层片团粗大,呈现柱状晶特征;而Ti-47.3Al合金的组织为双态组织,三维连通的网状γ相将粗大的铸造组织分割成细小的层片团。力学性能研究发现,与Ti-47.3Al合金相比,无论是在准静态还是动态压缩加载条件下,Ti-44.1Al合金都表现出较高的屈服强度,较低的抗压强度以及较差的塑性变形能力。破坏机理分析表明,准静态压缩加载条件下,在Ti-44.1Al合金中,微孔在γ/α_2层片团的α_2相中萌生并聚集形成裂纹;而在Ti-47.3Al合金中,微孔同时在γ/α2层片团中α_2相中以及三维连通的网状γ相中萌生,微孔聚集形成裂纹并扩展;动态压缩加载条件下,在Ti-44.1Al合金中,在γ/α_2层片团中存在大量的α_2相与γ相的相界,由于加载时间短,在相界处易引起位错塞积而导致应力集中,致使微裂纹在相界处迅速萌生并扩展;而在Ti-47.3Al合金中,微裂纹不仅在γ/α_2层片团中α_2相与γ相的相界处萌生,同时也会在三维连通的网状γ相中迅速萌生并扩展,直至材料破坏。     

无压烧结制备TiAl合金的致密化工艺研究

以Ti-48Al-2Cr-2Nb预合金粉末为主要原料,进行冷等静压结合无压烧结制备TiAl合金的致密化工艺研究。重点研究预合金粉末粒径、烧结气氛以及其他元素粉末掺杂对TiAl合金显微组织及力学性能的影响,确定最优的工艺参数。结果表明:在800°C以内烧结时,通氢气气氛能显著降低合金的氧化程度;在合金粉中掺杂少量的Al粉能够显著提高合金的致密度,使其具有良好的综合力学性能。     

Ti3Al合金中α2相的比例及分布特征对其力学性能的影响

目的 优化Ti3Al合金的塑性,促进此类合金的应用。方法 采用扫描电镜及分离式霍普金森压杆系统对Ti3Al合金中α2相的比例、形状及尺寸等微观组织进行观察及动态力学性能的测试,并分析了组织变化对其动态力学性能的影响及影响机理。结果 经固溶热处理后,Ti-24Al-14Nb合金中初生α2相的相比例从47.5%增加到56.8%,α2相板条逐渐长大、变宽;固溶+时效热处理后,合金中鱼鳞状的初生α2相向板条集束状的α2相转变,粗大的初生α2相板条间析出大量细小的针叶状次生α2相。B2相中Al元素含量的下降,Al元素与B2相的固溶强化作用减弱,导致B2相的强度下降,塑性提高。同时微观组织细化,会增加合金中α2相和B2相在压缩变形过程的变形协调性,使得合金塑性明显提高。结论 固溶时效可以改善和提升Ti3Al合金的塑性。