应变速率对全层状TiAl基合金室温拉伸性能的影响

以Ti-47Al-2Cr(摩尔分数,％)合金为对象,研究了应变速率对不同晶团尺寸的全层状TiAl基合金室温拉伸性能的影响.结果表明,全层状TiAl基合金的室温强度随应变速率的加快而提高,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.     

γ-TiAl基合金压缩损伤与断裂行为的研究

通过对γ-TiAl基合金压缩断裂及压缩卸载试验和试样断口与表面的扫描电镜(SEM)观察,分析压缩应力对裂纹产生、扩展及裂纹形态的影响,进而对该材料的压缩损伤与断裂行为进行较为深入的研究。压缩试验是室温下在Instron 1341试验机上进行的。结果表明,损伤起始于材料的塑性区载荷下降阶段,材料在断裂前发生很大的塑性变形,其压缩时有较大的塑性缓冲;随着压缩卸载应力的增大,观察到的试样表面裂纹依次增多或扩展增长,材料损伤的程度与压缩应力成正比。在压缩试样断口的中部发现存在的一个纵向韧带,当外加载荷增加,两个由压缩接触端面起裂的倾斜剪切裂纹扩展到试样中部,然后通过剪切穿过纵向韧带而连接,并诱发试样的完全脆性断裂。两个端面的切应力是裂纹形成的主要控制因素。该材料的压缩性能比拉伸性能更佳的主要原因是由于压缩时材料的损伤起始于塑性阶段,产生沿45°方向剪应力最大方向的剪切断裂和沿着压缩轴方向的准解理断裂的混合形式,而普通拉伸时材料损伤起始于弹性阶段,发生完全脆性解理断裂,在低应力下试样就会断裂。     

TiAl基合金压缩状态下变形及损伤机制的研究

通过力学性能测试、扫描电镜观察以及有限元模拟计算的方法,研究了全层组织γ-TiAL基合金在压缩状态下的变形及损伤机制.结果表明:较小的加载卸载应力作用下,材料的压缩性能没有受到影响,直至卸载应力超过最大压缩应力之后,由于材料内部损伤的积累程度增大,在材料内部形成主裂纹,使得有效承载面积下降,后续再加载过程中材料的断裂应力整体下降.压缩状态下:首先,随着变形程度的增加,晶粒周围出现大量的滑移线及挤出脊,滑移线和挤出脊处出现较大的裂纹,试样表面产生平行于压缩轴方向的裂纹并迅速扩展,表面裂纹面密度明显增加,45°方向上的沿层裂纹扩展程度较大,但裂纹长度仅限于晶粒尺寸的大小(100～300μm).其次在压缩加载过程中,材料在较小的正应力作用下,观察得到表面萌生以下4种裂纹:平行于压缩轴方向的纵向沿层裂纹;与压缩轴方向成较小角度的纵向沿层裂纹;与压缩轴方向成较小角度的纵向穿层裂纹;纵向的穿晶裂纹.     

全层TiAl基合金室温断裂机制的研究

通过拉伸、压缩、弯曲实验分析研究了全层(FL)组织TiAl基合金的断裂机制。研究发现:拉伸和压缩时材料抵抗裂纹的扩展能力不同,抗压强度远高于抗拉强度,这是由于两者的变形及断裂机制不同。TiAl基合金拉伸断裂机制为脆性解理断裂,压缩变形断裂是剪应力和正应力共同作用下的断裂,是准解理断裂。TiAl基合金的缺口弯曲断裂方式也为解理断裂,其断裂过程是先在缺口处产生微裂纹,一旦裂纹在缺口根部产生,由于材料已积累足够的能量使得材料快速失稳解理断裂。     

部分TiAl基合金的抗氧化性评价

用年腐蚀深度公式计算了5种TiAl基合金在700℃-1000℃高温条件下设计寿命为1年或半年的腐蚀程度,对其抗氧化进行了评价,并与其它耐热材料作了比较。结果显示,二元TiAl基合金的抗氧化性强于三元TiAl－Cr合金,前者在800℃左右,后者低于800℃;二元TiAl基合金中T -50Al及Ti-52Al的抗氧化性优于Ti-48Al合金,三元TiAl-Cr合金中Ti-48Al-4Cr的抗氧化性优于Ti-48Al-1Cr合金。5种TiAl基合金的抗氧化性均不如Ni基合金及Ni-Al系化合物,但比Ti3Al及常规钛合金好。     

TiAl基合金的制备

在Ｔｉ—Ａｌ系金属间化合物中,ＴｉＡｌ基合金是最有商业竞争力的,具有在下个十年推动结构材料变革的潜力［１］．同时,作为减重材料来代替镍基超合金,已经应用在喷气式发动机和一些非航空用结构件上,如汽车发动机叶片等．由于双相区微观结构控制能力的提高和它们显示出的更多优异性能,当前研究［１－４］的重点一般放在具有少量第二相（ａ２相和有序相）的近ＴｉＡｌ基合金上,近－ＴｉＡｌ基合金铝含量固定在４５％－４８％（原子分数）Ａｌ上,一般含有０．１％～２．５％第二相元素,如Ｎｂ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｍｏ等元素．…     

TiAl基合金等温锻造的研究

研究了ＴｉＡｌ金属间化合物的热变形性及显微组织，结果表明，自制的高真空度，高温，高可控性等温锻造机能对这种合金进行较好的热压力加工，而且合金经等温锻造后，在一定条件下可得到均匀的流线形组织。     

全层TiAl基合金缺口试样原位拉伸卸载试验的研究

通过对TiAl基合金不同类型的缺口试样进行原位拉伸卸载实验和相应的断裂表面观察,研究了TiAl基合金全层组织的断裂机理。研究发现:对于缺口试样,裂纹起裂于缺口根部,其断裂过程主要是主裂纹首先起裂、扩展并最后断裂。在整个断裂过程中断裂是穿层断裂和沿层断裂的混合体,裂纹路径较曲折。在拉伸过程中,试样产生微裂纹导致材料发生损伤,随后卸载再加载时,与先前相比,裂纹更易扩展。预损伤加快了裂纹的产生和扩展,使损伤进一步加重,促使材料抵抗裂纹产生、扩展的能力下降。     

元素粉末冶金方法制备TiAl基合金

详细介绍了采用元素粉末冶金方法制备TiAl基合金的机理、工艺方法及材料性能,元素Ti,Al粉末在一定温度下的反应合成主要由扩散控制,包括产生TiAl_3相和TiAl_2相的中间化过程,元素粉末冶金TiAl合金的工艺方法有元素粉末Ti,Al的反应烧结、热压或热等静压,热爆合成,元素TiAl箔片的反应合成等,采用这些方法制备的TiAl基合金具有均匀、细小的组织,但其力学性能受氧含量及孔隙的严重影响。     

粉末冶金TiAl基合金及其力学性能的研究进展

综述了粉末冶金法制备TiAl基合金的几种方法，包括预合金粉末法、元素粉末法、自蔓延高温合成、放电等离子烧结等方法，介绍了采用粉末冶金方法制备TiAl基合金的力学性能的研究，指出当前粉末冶金TiAl基合金制备中存在的问题及研究重点。     

Numerical Study of Compressive Behavior of Concrete at High Strain Rates

High strain rate unconfined compressional tests on concrete are simulated by a 3D discrete-element method. The laboratory data set was provided by three unconfined experiments on a split Hopkinson pressure bar apparatus at very high strain rates (350–700 s?1). This numerical method was chosen because it is well adapted to problems involving the characterization of fracturing and fragmentation in geomaterials. The simulations input data are the recorded experimental velocities, whereas the simulations output data are the computed forces that are compared with the experimental ones. The fit between the experimental and the numerical data is quite good. Based on this fit, it is shown that the strain rate dependency of the material strength can be explained by inertial effects.     

Structure and Properties of TiAl-Based Alloys Doped with 2 at.% Mo

Powder Metallurgy and Metal Ceramics - Arc-melted Ti100–xMo2Alx alloys (where x is 44, 46, 48, and 50 at.% Al) that were produced from pure components were examined by X-ray diffraction and...     

TiAl基合金的韧化途径及基础应用研究

TiAl基合金以其低的密度, 优异的高温强度, 良好的抗氧化性和抗蠕变性等特点获得极大关注, 成为一种很有希望的航空、航天及汽车用高温合金, 但室温脆性严重制约了TiAl基合金的工业化应用. 分析了TiAl基合金室温韧性差的原因, 介绍了改善室温脆性的具体途径, 包括添加合金化元素、制备工艺的不断优化以及复合增强等, 从而改善了TiAl基合金室温脆性, 并概述了TiAl基合金的应用研究.     

Mechanical Behaviors of Ultrafine-Grained Ti-6Al-4V Alloy During Compression at Various Strain Rates

Metallurgical and Materials Transactions A - Ultrafine-grained (UFG) Ti-6Al-4V alloy with average grain sizes of 305, 430, and 669 nm was fabricated by high-energy ball-milling and spark plasma...     

机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金

研究了机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金的工艺,结果表明,Ti、Al单质混合粉末经机械球磨可得到具有Ti、Al相间层片结构的复合粉,且球磨时间越长,Ti/Al复合粉的层片结构越薄越均匀。将Ti/Al复合粉压坯在固相下进行扩散反应,Ti/Al之间的扩散反应随机械球磨时间的延长而加快,且球磨所得到的Ti/Al复合粉在固相下能够完全转变成Ti-Al金属间化合物。反应后得到的Ti-Al金属间化合物经过进一步的高温烧结,可以得到近全致密TiAl基合金,且得到了晶粒尺寸和层片厚度都比较小的典型的TiAl基合金组织。     

Atomic-Scale Study of Plastic-Yield Criterion in Nanocrystalline Cu at High Strain Rates

Large-scale molecular dynamics (MD) simulations are used to understand the macroscopic yield behavior of nanocrystalline Cu with an average grain size of 6 nm at high strain rates. The MD simulations at strain rates varying from 10⁹ s⁻¹ to 8 × 10⁹ s⁻¹ suggest an asymmetry in the flow stress values in tension and compression, with the nanocrystalline metal being stronger in compression than in tension. The tension-compression strength asymmetry is very small at 10⁹ s⁻¹, but increases with increasing strain rate. The calculated yield stresses and flow stresses under combined biaxial loading conditions (X-Y) gives a locus of points that can be described with a traditional ellipse. An asymmetry parameter is introduced that allows for the incorporation of the small tension-compression asymmetry. The biaxial yield surface (X-Y) is calculated for different values of stress in the Z direction, the superposition of which gives a full three-dimensional (3-D) yield surface. The 3-D yield surface shows a cylinder that is symmetric around the hydrostatic axis. These results suggest that a von Mises-type yield criterion can be used to understand the macroscopic deformation behavior of nanocrystalline Cu with a grain size in the inverse Hall–Petch regime at high strain rates.     

不同卸载应力对层状TiAl基合金损伤程度的影响

通过对层状TiAl基合金进行拉伸卸载试验，研究了不同预损伤对层状TiAl基合金断裂行为的影响。试验结果表明：随着损伤程度增加到一定程度，材料的弹性模量减小；随着预损伤程度的增加，裂纹面密度增大。通过统计分析发现裂纹面密度可以作为衡量损伤程度的损伤参量；但随着预损伤程度的增加，单位面积断裂功基本不变，进一步说明不同预损伤对层状TiAl基合金的最终断裂性能没有影响。