TiAl基合金强韧化原理及新技术的研究

采用现代测试技术,较详尽地研究了TiAl基合金工程材料的强韧化原理、新工艺和新技术。 在合金化方面,探讨了Sb、Pb、Sn和Nd的添加对TiAl基合金显微组织和室温力学性能的影响。其中,Sb具有显著改善 TiAl基合金室温力学性能和高温抗氧化能力的作用。TiAl+Sb合金室温变形时,α_2/γ层片状晶粒的γ板条内形成大量变形孪晶。TiAl+Sb合金的抗氧化性甚至优于Ti-48Al-2Cr-2Nb合金。 在晶粒细化剂的研究中,发现BN可使TiAl基合金铸态晶粒显著细化,其效果优于XD~(TM)技术中的TiB_2。 在TiAl基合金的表面化学热处理的开创性的探讨中,发现渗碳处理可有效地强化TiAl基合金表层,从而明显地提高合金的室温力学性能。多层、复杂结构的渗碳层具有良好的组织热稳定性和抗氧化性,因而使TiAl基合金抗高温长时间氧化能力得到显著改善。 较全面地探讨了TiAl基合金常规热加工和热处理的金属学原理,讨论了常规热处理对热变形TiAl基合金试样的局限性。在此研究基础上,提出了双温热处理新工艺。研究了双温热处理对TiAl基合金热变形试样的显微组织和室温拉伸性能的影响。探讨了双温热处理的金属学原理。     

TiAl基合金高温抗氧化性能的研究进展

TiAl基合金具有密度低、熔点高、抗蠕变性能优良、比强度和比刚度高等优点,很有希望作为新型高温结构材料而得到广泛应用.然而由于其高温抗氧化性能较低,应用受到一定限制.从合金化技术、表面改性技术和粉末冶金技术3方面讨论了改善TiAl基合金高温抗氧化性能的有效措施.     

高温TiAl基合金定向凝固的研究现状

高温TiAl基合金在航空航天领域减重和升高使用温度方面是极具发展潜力的高性能结构材料。介绍了高温TiAl基合金定向凝固的研究现状和发展趋势,阐述了提高定向凝固高温TiAl基合金使用性能的几种方法,主要包括:利用高Nb合金化提高合金的使用温度和高温强度,使用冷坩埚定向凝固来避免氧化物陶瓷坩埚带来的合金污染,采用籽晶法/非籽晶法控制定向凝固片层取向以提高力学性能。     

层板复合型TiAl基合金微层板的制备及组织性能研究

详细介绍了箔片热加工和电子束物理气相沉积(EB-PVD)在制备TiAl基合金微层板方面的特点及研究现状.重点讨论了EB-PVD制备TiAl基合金微层板的组织与性能,结果表明:TiA1基合金薄板的显微组织结构为非平直的柱状晶,亚结构为月牙形形貌;TiAl/Nb微层板中Nb层的显微组织形貌为粗大的等轴晶;TiAl/NiCoCrAl微层板中NiCo-CrA1层则主要由平直柱状晶结构的γ-Ni相组成.TiA1基合金微层板具有比TiAl基合金薄板更好的常高温力学性能,尤其是在750℃左右的高温环境中,TiAl/NiCoCrAl微层板的增韧效果最佳,伸长率高达72.2％;而TiAl/Nb微层板则表现出最好的高温综合性能,其高温抗拉强度高达443.1MPa,几乎与其室温时的抗拉强度持平.     

定向凝固TiAl合金成分−组织−性能研究进展

TiAl合金由于其低密度和高比强度,在航空材料中展现出良好的应用前景。通过定向凝固控制TiAl合金晶体取向,有助于大幅提升合金高温性能和服役温度,促进TiAl合金在新一代航空发动机上的应用。综述了近年来TiAl合金定向凝固的研究方法和成分?组织?性能关系的研究进展,总结了国内外定向凝固TiAl合金的主要研究单位及研究主题,简要介绍了定向凝固方法与模壳材料的应用情况。从合金成分角度,分析并总结了α、β相稳定元素和其他常见元素对定向凝固组织和性能的作用;从力学性能角度,介绍了定向凝固高Nb?TiAl合金在高温拉伸、蠕变、高周疲劳性能上的优势及相关机理;从定向凝固工艺角度,归纳了生长速率和温度梯度对合金凝固路径、片层取向及宏观、微观偏析的影响。展望了定向凝固TiAl合金的未来发展方向。     

TiAl合金片层取向控制研究进展

TiAl合金因具有低密度、良好的高温强度以及抗氧化性,成为在航空航天及汽车行业具有重要应用价值的新型高温结构材料。对于全片层TiAl合金,通过控制α相沿非择优取向生长,获得平行于生长方向的片层组织,可显著提高其综合力学性能。TiAl合金的片层组织控制方法主要包括改变凝固路径法和籽晶法。综述了TiAl合金片层取向控制的现状及存在的主要问题,指出自引晶法和β相籽晶法是片层取向控制的新方法,将促进TiAl合金片层组织控制的工程化应用。最后,对TiAl合金片层取向控制的发展前景进行了展望。     

TiAl基合金的组织演变

针对TiAl基合金是显微组织控制,综述了TiAl基合金中几种常见的组织演变,着重论述了变形TiAl基合金在热处理过程中的晶粒长大及动力学分析,TiAl基合金在冷却时层状组织的形成和全层状TiAl基合金在高温时的非连续粗化这3种组织演变的研究现状和面临的问题。     

TiAl合金片层形成及其稳定性研究现状

TiAl合金具有低密度和优异的高温性能,是650~850 ℃温度区间内替代镍基高温合金的重要候选材料。具有片层组织的TiAl合金高温综合性能优异,但片层组织形成机理、高温服役条件下片层稳定性仍是关注的重点。综述了近年来片层形成和组织稳定性的研究成果,主要分析片层形成机制和γ变体选择机制,以及片层特征对组织稳定性的影响,并对未来的研究方向进行了展望。     

快速加热循环热处理对TiAl基合金显微组织的影响

利用Gleeble-1500热模拟机研究了快速加热循环热处理工艺对TiAl基合金显微组织的影响。结果表明：利用该工艺可以使铸态TiAl基合金的基团尺寸从约800μm细化至500μm以下，使加工态TiAl基合金的晶团尺寸从约50μm细化至20μm以下，分析了晶界与相界发生的重结晶形核与长大，提出了在快速加热条件下TiAl基合金细小α2/γ全层片组织的形成与长大机制。     

高Nb-TiAl基合金锻压饼材的拉伸性能

用自制的拉伸夹具测度子两种高Nb-TiAl基合金的室温和高温拉伸性能，并对实验结果进行了分析讨论，结果表明，双态组织片层组织有更高的强度，这符合一般TiAl合金的强度规律，且两种合金的室，高温强度均比普通TiAl合金的强度高。     

Nb-Si基合金高温抗氧化研究进展

Nb-Si基合金具有适中的密度和超高的使用温度,是下一代发动机叶片及高温热端部件的有力竞争者之一,但Nb-Si基合金的高温抗氧化性能不足限制了其应用。主要综述了合金化和硅化物涂层在Nb-Si基合金中的研究进展。在此基础上着重综述了掺杂不同合金元素对Nb-Si基合金中硅化物、抗氧化相和氧化膜的影响,包括提升硅化物相高温氧化能力、促进Al2O3和Cr2Nb形成以阻碍氧原子扩散、通过稀土元素形成黏附性特别高的氧化物以防止氧化层脱落等方面。除此之外,综述了硅化物涂层(MoSi2和NbSi2)的研究进展,包括可通过降低硼硅酸盐的黏度和致密的SiO2薄膜提高Nb-Si基合金的抗氧化性能,并介绍了元素改性硅化物涂层提升SiO2流动性的效果。最后,对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。     

稀土变形镁合金的研究和开发

论述了国内外稀土变形镁合金的研究和开发现状,分析了在变形镁合金中添加稀土元素所起的作用以及稀土对合金组织、性能及变形加工能力所产生的影响,总结了稀土变形镁合金中准晶相的形成、作用及研究特点,讨论了稀土变形镁舍金研究和开发中存在的问题和困难,指出稀土变形镁合金是镁合金开发应用中的一个重要发展方向.     

镁合金稀土元素合金化研究进展

本文叙述了国内外镁合金稀土元素合金化的研究进展;讨论了稀土元素对镁合金熔体、组织和性能以及耐腐蚀性的影响;分析了镁稀土合金研究存在的问题;指出镁稀土合金是镁合金研究的重要发展方向。     

合金元素对镁合金氧化性能的影响

概述了合金元素在镁合金抗氧化性能的作用.介绍了Ca、Be以及稀土元素对镁合金抗氧化性能的影响,并对相应的作用机理进行了分析.最后指出了合金化方法中存在的问题和发展方向.     

Combined effects of cerium and boron on the mechanical properties and oxidation behaviour of Ni3Al alloy

The combined effects of cerium and boron additions on the room-temperature tensile properties and high-temperature oxidation behaviour of Ni3Al alloys: alloy 1 doped with cerium, alloy 2 doped with boron, and alloy 3 doped with both cerium and boron. The strength, ductility and oxidation behaviour of the alloy are more effectively improved by combined cerium and boron additions than by cerium or by boron addition alone. Of the three alloys, alloy 3 exhibits comprehensively the best mechanical properties and oxidation resistance. Alloy 2 presents the better mechanical properties than alloy 1; nevertheless, alloy 1 has the better oxidation resistance than alloy 2.     

稀土元素掺杂对纳米TiO2光催化剂的影响及机理

综述了稀土元素掺杂对纳米TiO2晶型的转变温度、晶粒大小以及光响应范围的影响，比较详细地介绍了稀土掺杂纳米TiO2的掺杂机理以及同种稀土元素掺杂对TiO2光催化活性的影响因素在近年来的研究现状，并指出了在稀土元素掺杂纳米TiO2的研究方面存在的问题以及今后的研究方向。     

多主元难熔高熵合金的研究进展

近年来,高熵合金(HEAs)因其新颖的设计理念和优异的综合力学性能成为了新材料领域的研究热点之一。作为HEAs一个重要分支的难熔高熵合金(RHEAs)由于将高熔点难熔元素作为主要合金成分而具有优异的高温抗软化性能。难熔高熵合金在高温下具有良好的相稳定性,有望成为新型高温结构材料。相比于传统的高温合金,难熔高熵合金的成分范围更广,密度区间更大,抗氧化性也更好。在过去的十余年中,难熔高熵合金的研究已经取得了很大进展。许多合金和合金体系都已经进行了广泛的测试和表征,包括力学性能和氧化行为等方面,有关固溶强化、变形机制和氧化行为的新模型也正在出现并不断完善。计算机构建模型和模拟计算也逐渐应用于难熔高熵合金的研究,促进了难熔高熵合金的开发和发展。主要介绍了难熔高熵合金的成分设计,对比分析了其制备工艺和相组成,并讨论了其室温和高温时的力学性能及高温抗氧化性。最后总结了难熔高熵合金研究目前存在的问题和瓶颈,并对未来研究方向提出了建议。     

Effects of microalloying and ceramic particulates on mechanical properties of TiAl-based alloys

Micro-alloyed titanium aluminides and TiAl-based composite with a fully dense structure have been synthesized by a powder metallurgical method. X-ray diffraction and EDX studies show that the monolithic TiAl-based alloy and its composite consist of TiAl and Ti₃Al compounds with the former as the major phase. Additions of Nb and/or (Mo + Cr) exert remarkable effects on the resultant phase compositions and mechanical properties of TiAl-based alloys. Both the added Mo and Cr elements are dissolved into the TiAl-based compounds to exhibit solid solution strengthening effect whereas Nb is only partially dissolved and the rest appears in the Nb-rich compound, Nb₂Al. In general, the micro-alloyed TiAl and the composite exhibit superior flexural strength and fracture toughness to TiAl-based monolithic compound.     

稀土氧化物对氧化反应结合碳化硅陶瓷性能的影响

利用氧化反应结合工艺,从物相组成、氧化行为、致密化、力学性能和显微结构几个方面研究了将稀土氧化物(Y2O3、La2O3和CeO2)添加到SiC和Al2O3混合物中对SiC陶瓷的影响.结果表明,稀土氧化物的添加有利于氧化反应结合SiC陶瓷中莫来石相生成,使莫来石化温度下降了大约100℃;同时,稀土氧化物的添加不仅降低了反应结合SiC陶瓷的气孔率,还使其力学性能明显得到提高;在1300℃、保温2h烧结,4.5%-CeO2(质量分数)掺杂样品的气孔率下降到5%,抗弯强度达到150MPa.     

稀土元素对镁合金力学行为影响的研究现状

系统论述了不同稀土元素的结构特性,基于镁合金的强化机制,并结合当前稀土镁合金的研究现状,展示了稀土元素的添加对镁合金在强度、塑性及抗蠕变性能等方面带来的变化,尤其是对镁合金塑性的影响.其中,区别于传统的强化机制,对添加稀土元素后出现的LPSO结构相对镁合金性能的影响也进行了重点讨论,进一步对镁合金中的稀土元素合金化后的改性作用及前景进行了探讨和展望.