TiAl基合金

摘要： TiAl基合金具有优异的高温性能,是一种极具竞争力的新型轻质高温结构材料,在汽车、军工、航空航天等领域具有广阔的发展潜力和应用前景。然而,TiAl基合金室温脆性较大,成形困难,是阻碍其发展与应用的主要瓶颈之一。增材制造基于“离散+堆积”的成形思想,以激光、电子束、电弧等作为高能热源,通过熔化丝材或者粉末,逐层堆积实现零件的近净成形,是TiAl基合金最前沿、最具潜力的成形技术。本文主要概述了激光增材制造、电子束选区熔化、电弧增材制造TiAl基合金的研究进展,并展望了增材制造TiAl基合金的研究方向。

摘要： 为制备出新一代质量轻、强度高、耐高温、无缺陷的TiAl基合金结构材料,概述了国内外TiAl基合金材料及其合金粉末的制备方法。TiAl基合金材料的制备方法主要有传统铸造、粉末冶金和增材制造等。TiAl基合金粉末的制备方法主要有元素粉末法、预合金粉末法、机械合金化结合等离子体球化法等。粉末是制备高性能TiAl基合金材料的基础,努力改善TiAl基合金制粉工艺,降低制造成本,以期获得性能优良的TiAl基合金粉末是未来研究的重点。

摘要： 对热等静压法制备的 Ti-45Al-7Nb-0.3W 合金进行 1 270 °C热轧,得到合金板材,利用扫描电镜(SEM)观察板材的显微组织。对合金板材进行 950 °C、初始应变速率为 1×10^(-4)s^(-1)的高温拉伸实验,根据拉伸应力-应变曲线与拉伸性能,以及拉伸断裂后的显微组织演变与拉伸断口形貌,研究轧制变形合金板材的超塑性变形行为。结果表明:热等静压态合金经热轧后,由近 γ 组织转变为双态组织,并随轧制变形量增加,热轧板材的平均晶粒尺寸减小,伸长率增加。当变形量为 61%时,平均晶粒尺寸最小,为 9.8 μm,板材伸长率最大,达到 367.5%,抗拉强度为 131 MPa。继续增加轧制变形量时,板材晶粒长大,伸长率降低。板材在超塑性变形过程中,α/γ 层片晶团旋转分解,并在其周围产生大量动态再结晶晶粒。板材的超塑性变形机制为晶界滑移与动态再结晶。

摘要： 文章阐述了TiAl基合金的加工方法,包括粉末冶金技术、铸锭冶金技术,分析了TiAl基合金的应用范围,探究了TiAl基合金的未来发展方向。

摘要： TiAl基合金(TiAl基金属间化合物),被认为是一种理想的新型轻质高温结构材料,在当代民用工业、兵器工业以及航空航天等领域具有广阔的应用前景。然而TiAl基合金脆性较大,传统的成形方法难以制备出复杂结构的构件,严重制约了该合金的推广与应用。选区熔化3D打印是按照CAD模型的分层切片数据,以激光或者电子束为高能量热源逐层扫描熔化粉末,逐层堆积,直接实现构件的制造,代表了TiAl基合金成形最前沿、最新颖的技术。基于激光选区熔化成形(SLM)与电子束选区熔化成形(SEBM)制备TiAl基合金的最新研究成果,重点归纳了成形过程中常见缺陷的形成原因以及控制措施,详细阐述了工艺参数对成形质量、微观组织以及力学性能的影响规律,然后对比分析了SLM和SEBM制备TiAl基合金的优缺点。国内外的研究结果表明,控制TiAl合金的开裂倾向是SLM制备TiAl合金需要解决的首要问题,也是提高成形件致密度,改善力学性能的基础;而SEBM技术通过工艺优化,能够较好地抑制TiAl合金的开裂,获得高致密度成形件,其力学性能可以达到传统锻件、铸件的水平,更加适合TiAl合金的3D打印。最后对选区熔化3D打印TiAl基合金的研究方向提出了建议。

摘要： 针对TiAl基合金塑性低、脆性大、表面可加工性差等问题,采用正交试验对TiAl基合金的砂带磨削表面完整性进行研究.总结归纳TiAl基合金砂带磨削材料去除率和表面质量的影响因素,通过灰色关联法得到正交试验的最优工艺参数为A3B3C2D2.采用最优工艺参数对TiAl基合金进行砂带磨削,分析TiAl基合金砂带磨削磨粒磨损过程,对磨削前后工件的表面形貌进行分析.结果表明砂带磨削对TiAl基合金的磨削加工效果好,可用于TiAl基合金表面的精密加工.本文研究为TiAl基合金表面精密加工提供了新的加工方法.%In order to solve the low plasticity,high brittleness and poor surface processability of titanium-aluminum based alloy,the surface integrity in the process of TiAl based alloy abrasive belt grinding was studied with the orthogonal method.The factors influencing the material removal rate and surface quality of TiAl based alloy abrasive belt are summarized,and the optimal processing parameters is A3B3C2D2 by adopting the gray correlation method.TiAl based alloy abrasive belt grinding was carried out under the best technological parameters by analyzing the abrasive wear process of TiAl based alloy abrasive belt grinding and the surface topography of the workpiece before and after grinding.The result shows that the abrasive belt grinding has the good grinding effect on the TiAl based alloy,and it can be used in the precision machining of TiAl based alloy.The presem work provides the new processing method for surface precision processing of TiAl based alloy.

摘要： 采用扫描电子显微镜(SEM)/电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等技术,研究经二步等温锻造得到的Ti-44Al-4Nb-1.5Cr-0.5Mo-0.1B-0.1Y(原子分数)合金单向高温压缩变形行为,揭示该合金变形过程中的组织演变及其变形机理.研究结果表明,该合金中的α2相在等温锻造及随后的单向高温压缩过程中大部分转变为B2相和γ相;高温变形过程中γ相主要细化机理为动态再结晶,而B2相则为动态回复;孪生及其交互作用是重要的变形机理,孪晶界促进了非连续动态再结晶,从而有助于细化晶粒.%Microstructural evolution and deformation mechanism of a two-step isothermally forged Ti-44Al-4Nb-1.5Cr-0.5Mo-0.1B-0.1Y(at.%) alloy were investigated during high temperature uniaxial compression, by using scanning electron microscopy(SEM)/electron backscattered diffraction(EBSD), and transmission electron microscopy (TEM). The results show that the most of the α2 phases transform into B2 and γ phases after isothermal forging (ISF) and uniaxial high temperature compression.Dynamic recrystallization is the main refinement mechanism of γ phase, while B2 phase is dominated by dynamic recovery.Deformation twinning and twining interaction play an important role in the deformation mechanism of TiAl-based alloys and promote discontinuous dynamic recrystallization, hence lead to the refinement of microstructure.

摘要： 冷坩埚定向凝固技术是一种基于冷坩埚电磁感应加热与电磁约束成形原理的新型定向凝固方法,不但消除了传统Bridgeman定向凝固方法所带来的陶瓷坩埚的污染，还具有制备大尺寸TiAl基合金定向凝固坯锭的特点。笔者综合评述了其研究进展情况，通过优化试验过程中各工艺参数,利用这种定向凝固技术实现了以β相为初生相的TiAl基合金的定向凝固,建立了熔体电磁场、流场与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系。解释了工艺参数对表面质量和定向凝固组织的影响规律。通过TiAl基合金定向凝固组织的优化，使所研究TiAl基合金定向凝固试样的室温伸长率最高达到4.6%,高温800°C抗拉强度最高达到530MPa。

摘要： 冷坩埚定向凝固技术是一种基于冷坩埚电磁感应加热与电磁约束成形原理的新型定向凝固方法,不但消除了传统Bridgeman定向凝固方法所带来的陶瓷坩埚的污染，还具有制备大尺寸TiAl基合金定向凝固坯锭的特点。笔者综合评述了其研究进展情况，通过优化试验过程中各工艺参数,利用这种定向凝固技术实现了以β相为初生相的TiAl基合金的定向凝固,建立了熔体电磁场、流场与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系。解释了工艺参数对表面质量和定向凝固组织的影响规律。通过TiAl基合金定向凝固组织的优化，使所研究TiAl基合金定向凝固试样的室温伸长率最高达到4.6%,高温800°C抗拉强度最高达到530MPa。

摘要： 冷坩埚定向凝固技术是一种基于冷坩埚电磁感应加热与电磁约束成形原理的新型定向凝固方法,不但消除了传统Bridgeman定向凝固方法所带来的陶瓷坩埚的污染，还具有制备大尺寸TiAl基合金定向凝固坯锭的特点。笔者综合评述了其研究进展情况，通过优化试验过程中各工艺参数,利用这种定向凝固技术实现了以β相为初生相的TiAl基合金的定向凝固,建立了熔体电磁场、流场与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系。解释了工艺参数对表面质量和定向凝固组织的影响规律。通过TiAl基合金定向凝固组织的优化，使所研究TiAl基合金定向凝固试样的室温伸长率最高达到4.6%,高温800°C抗拉强度最高达到530MPa。

摘要： 冷坩埚定向凝固技术是一种基于冷坩埚电磁感应加热与电磁约束成形原理的新型定向凝固方法,不但消除了传统Bridgeman定向凝固方法所带来的陶瓷坩埚的污染，还具有制备大尺寸TiAl基合金定向凝固坯锭的特点。笔者综合评述了其研究进展情况，通过优化试验过程中各工艺参数,利用这种定向凝固技术实现了以β相为初生相的TiAl基合金的定向凝固,建立了熔体电磁场、流场与电磁冷坩埚系统主要参数之间的规律性关系。解释了工艺参数对表面质量和定向凝固组织的影响规律。通过TiAl基合金定向凝固组织的优化，使所研究TiAl基合金定向凝固试样的室温伸长率最高达到4.6%,高温800°C抗拉强度最高达到530MPa。

摘要： 利用ProCAST数值模拟技术对TiAl合金汽车发动机连杆铸件底漏式真空吸铸过程的充型过程、凝固过程、缩孔缩松缺陷形成进行了模拟。研究了底漏式真空吸铸的几个主要参数对连杆铸件充型凝固过程和缩孔缩松缺陷的影响规律，主要包括：吸口直径、浇注温度、浇注速度。得到了TiAl合金底漏式真空吸铸的优化工艺参数图，为下一步即将开展的TiAl合金连杆吸铸试验提供了优化参数建议。

摘要： 利用ProCAST数值模拟技术对TiAl合金汽车发动机连杆铸件底漏式真空吸铸过程的充型过程、凝固过程、缩孔缩松缺陷形成进行了模拟。研究了底漏式真空吸铸的几个主要参数对连杆铸件充型凝固过程和缩孔缩松缺陷的影响规律，主要包括：吸口直径、浇注温度、浇注速度。得到了TiAl合金底漏式真空吸铸的优化工艺参数图，为下一步即将开展的TiAl合金连杆吸铸试验提供了优化参数建议。

摘要： 利用ProCAST数值模拟技术对TiAl合金汽车发动机连杆铸件底漏式真空吸铸过程的充型过程、凝固过程、缩孔缩松缺陷形成进行了模拟。研究了底漏式真空吸铸的几个主要参数对连杆铸件充型凝固过程和缩孔缩松缺陷的影响规律，主要包括：吸口直径、浇注温度、浇注速度。得到了TiAl合金底漏式真空吸铸的优化工艺参数图，为下一步即将开展的TiAl合金连杆吸铸试验提供了优化参数建议。

摘要： 对TiAl基合金高温氮化层的微观组织、显微硬度、腐蚀层进行了研究.结果表明:经高温氮化处理后,氮化层显微硬度明显提高,TiAl基合金的氮化层结构由氮化物层与过渡层组成,通过对铝液腐蚀TiAl基合金氮化处理试样表面微观结构分析,氮化处理有利于提高TiAl基合金表面的耐蚀性能,并分析了腐蚀机理.

摘要： 对TiAl基合金高温氮化层的微观组织、显微硬度、腐蚀层进行了研究.结果表明:经高温氮化处理后,氮化层显微硬度明显提高,TiAl基合金的氮化层结构由氮化物层与过渡层组成,通过对铝液腐蚀TiAl基合金氮化处理试样表面微观结构分析,氮化处理有利于提高TiAl基合金表面的耐蚀性能,并分析了腐蚀机理.

摘要： 对TiAl基合金高温氮化层的微观组织、显微硬度、腐蚀层进行了研究.结果表明:经高温氮化处理后,氮化层显微硬度明显提高,TiAl基合金的氮化层结构由氮化物层与过渡层组成,通过对铝液腐蚀TiAl基合金氮化处理试样表面微观结构分析,氮化处理有利于提高TiAl基合金表面的耐蚀性能,并分析了腐蚀机理.

摘要： 一种利用固态相变制备定向TiAl基合金的装置及其制备方法，它涉及一种制备定向TiAl基合金的装置及其制备方法。本发明为了解决现有定向TiAl基合金制备过程中，试样表层易发生侧向散热，及工艺复杂的问题。本发明的液态Ga‑In合金和热处理试棒位于真空室内的下部，调速器安在热处理试棒的底端，测温仪的导线端伸入真空室内并位于有效热处理区，感应线圈套装在热处理试棒的上部外侧。真空室内，将热处理试样置于感应线圈内；调节感应线圈与Ga‑In合金液面的距离；感应线圈加热；抽真空并通氩气；对测量试样加热；当温度达到该TiAl基合金的β单相区温度范围内时，停止加热并保温；对TiAl基合金试棒进行定向热处理；冷却后，通入空气，取件。本发明用于制备定向TiAl基合金。

摘要： 本发明提供了一种用于TiAl基合金的Sn‑xAl烧结剂及制备方法、TiAl基合金的制备方法及制品。该用于TiAl基合金的Sn‑xAl烧结剂包括以下原料：单质Sn粉和Al粉；所述单质Sn粉和Al粉的质量比为90～95：5～10；所述的Sn‑xAl烧结剂对于TiAl基体的润湿角小于20°。本发明中以Al诱导界面润湿的Sn基合金形成Sn‑xAl烧结剂，能够改善Sn对TiAl基体的润湿性，从而促进TiAl基合金粉末的烧结致密化。

摘要： 本发明属于金属间化合物异材钎焊焊后热处理技术领域，具体涉及一种Ti2AlNb基合金和γ‑TiAl基合金异材钎焊焊后热处理工艺。该工艺包括步骤：(1)真空钎焊：将Ti2AlNb基合金和γ‑TiAl基合金采用真空钎焊的方式进行焊接；(2)将钎焊后样品放入真空热处理炉中随炉升温至低于热处理温度10°C～50°C，保温5～20min；(3)随后升温至热处理温度650°C～850°C，保温1～18h；(4)随炉冷却至室温。该热处理工艺实现了钎焊接头显微组织优化，并提高了其力学性能。

摘要： 本发明公开了一种用于连接TiAl合金和Ni基高温合金的钛基钎料。该钎料配方包括如下组分：40wt%‑50wt%Ti、25wt%‑35t%Zr、5wt%‑10wt%Be、10wt%‑15wt%Co以及0.1‑0.5wt%Y；采用熔炼和甩带的方法，制备出厚度约40‑50μm，宽度约为10mm的非晶条带。利用所述成分获得的条带在较宽的过冷液相区范围内具有超塑性变形能力，能够使得中间层与母材的接触面积大大提高；利用本发明所提供的非晶条带作为中间层，所获得的焊接接头强度超过300MPa。

摘要： 本发明公开了一种用于连接TiAl合金与Ni基高温合金的锆基钎料。该钎料配方包括如下组分：70wt%‑75wt%Zr、4wt%‑12wt%Al、12wt%‑18wt%Ni、3wt%‑8wt%Co、0.1‑0.5wt%Y和0.05wt%‑0.2wt%Nb；采用熔炼和甩带的方法，制备出厚度约40‑50μm，宽度约为10mm的非晶条带。所述成分获得的条带在较宽的过冷液相区范围内具有超塑性变形能力，能够使得中间层与母材的接触面积大大提高，利用本发明所提供的非晶条带作为中间层，所获得的焊接接头强度超过300Mpa。

摘要： 本发明公开了一种用于连接TiAl合金和Ni基高温合金的铁基钎料。该钎料配方包括如下组分：35wt%‑40wt%Fe、35wt%‑40wt%Co、15wt%‑20wt%Ni、3‑5wt%Si、3‑5wt%B和0.1‑0.5wt%Y；采用熔炼和甩带的方法，制备出厚度约50μm，宽度约为10mm的非晶条带。利用所述成分获得的条带在较宽的过冷液相区范围内具有超塑性变形能力，能够使得中间层与母材的接触面积大大提高；利用本发明提供的钎料，所获得的焊接接头强度可以超过300Mpa。

摘要： 本发明提供了一种用于TiAl基合金的Sn‑xAl烧结剂及制备方法、TiAl基合金的制备方法及制品。该用于TiAl基合金的Sn‑xAl烧结剂包括以下原料：单质Sn粉和Al粉；所述单质Sn粉和Al粉的质量比为90～95：5～10；所述的Sn‑xAl烧结剂对于TiAl基体的润湿角小于20°。本发明中以Al诱导界面润湿的Sn基合金形成Sn‑xAl烧结剂，能够改善Sn对TiAl基体的润湿性，从而促进TiAl基合金粉末的烧结致密化。

摘要： 本发明属于合金制备技术领域，尤其涉及一种用于高活性TiAl基合金的复合冷坩埚定向凝固方法及其制备的TiAl基合金构件。具体步骤为：将金属原料按原子比熔炼制成合金母锭；根据构件形状要求制备铸型；将切割后的合金母锭固定于铸型内并放入电磁冷坩埚腔体内，铸型下端浸入液态金属冷却液；将定向凝固装置抽真空后返充氩气；利用电磁感应将合金母锭加热至熔化后在一定温度下以一定速度向下抽拉铸型，当抽拉距离达到要求时，停止抽拉和加热，降温后即得定向凝固合金构件。本发明在满足合金构件形状要求的同时，能够降低铸型与高活性合金熔体的反应，减少铸型的污染；改善合金构件的显微组织，显著提升TiAl基合金构件的力学性能。

摘要： 本发明属于金属间化合物异材钎焊焊后热处理技术领域，具体涉及一种Ti2AlNb基合金和γ‑TiAl基合金异材钎焊焊后热处理工艺。该工艺包括步骤：(1)真空钎焊：将Ti2AlNb基合金和γ‑TiAl基合金采用真空钎焊的方式进行焊接；(2)将钎焊后样品放入真空热处理炉中随炉升温至低于热处理温度10°C～50°C，保温5～20min；(3)随后升温至热处理温度650°C～850°C，保温1～18h；(4)随炉冷却至室温。该热处理工艺实现了钎焊接头显微组织优化，并提高了其力学性能。

摘要： 本发明公开了一种用于连接TiAl合金和Ni基高温合金的铁基钎料。该钎料配方包括如下组分：35wt%‑40wt%Fe、35wt%‑40wt%Co、15wt%‑20wt%Ni、3‑5wt%Si、3‑5wt%B和0.1‑0.5wt%Y；采用熔炼和甩带的方法，制备出厚度约50μm，宽度约为10mm的非晶条带。利用所述成分获得的条带在较宽的过冷液相区范围内具有超塑性变形能力，能够使得中间层与母材的接触面积大大提高；利用本发明提供的钎料，所获得的焊接接头强度可以超过300Mpa。