分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 在Bridgman 定向凝固炉中对Ti-46Al-(8, 9, 10)Nb 合金进行定向凝固实验, 研究了生长速率和Nb含量对TiAl-Nb合金的微观组织、相变路径以及溶质偏析的影响, 获得了定向凝固TiAl-Nb合金相变过程与微观组织选择图. 结果表明, 生长速率的增加使得固/液界面发生了平界面-胞状界面-枝晶界面转变, 并促进完全b 相凝固转变为具有L+b→a 包晶反应凝固过程, 最终组织由a2/g 层片组织转变为具有a2/g 层片和B2 相的多相组织. 溶质Nb的添加对b 相具有稳定作用, 促进了完全b 相凝固过程的发生以及a2/g 层片和B2 相多相组织的形成. 生长速率和Nb含量对相变过程和微观组织的影响与溶质偏析(S 型偏析, b 型偏析)过程密切相关. 其中S型偏析程度的提高有利于促进包晶反应的发生, 从而导致最终组织发生严重的溶质偏析以及大量B2 相在枝晶心部的集中分布. b 型偏析中溶质Nb在残余b 相中的富集是形成B2 相的主要来源, Nb的富集程度直接决定了B2 相的形态和尺寸. 根据关于生长速率和Nb含量的Ti-46Al 合金相变过程和微观组织选择图可知, 选择较高的Nb含量和较低的冷却速率能获得完全b 相凝固过程, 可以得到组织分布均匀、溶质偏析程度较低的定向凝固组织.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 采用冷坩埚定向凝固技术制备了定向柱状晶的Ti-47Al-2Cr-2Nb合金铸锭, 在改变抽拉速率的情况下, 所获得的铸锭具有不同片层间距的全片层组织. 通过拉伸性能实验, 测得其室温极限抗拉强度最高达到652 MPa, 伸长率最大达到1.5%, 而高温极限抗拉强度最高达到490 MPa, 伸长率最大达到5.0%. 通过高周疲劳性能实验, 绘制了抽拉速率分别为1.0和1.2 mm/min时定向凝固合金的应力-循环次数(S-N)曲线以及应力比R为0.1 时的疲劳极限值. 对比断口形貌分析表明, 室温时试样拉伸断裂方式为脆性断裂, 而经高周疲劳实验后断裂方式为脆性解理断裂; 高温时试样拉伸断裂方式则为大部分脆性断裂与少部分延性断裂并存. 对高周疲劳试样断口的分析表明, 疲劳裂纹在相界面和B2相附近萌生, 据此基于塑性钝化理论分析了其裂纹扩展机制, 并绘制了高周疲劳裂纹扩展模式图.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2017-03-31 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 将直流电流作用于定向凝固过程中的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金。并分析了合金的凝固组织、相组成和片层组织，测试了合金的显微硬度及800℃压缩力学性能。结果表明，电流在一定程度上促进了合金凝固组织的细化及成分的均匀性，减少或消除了片层间偏析。随着电流密度的增大，平均晶粒尺寸和片层厚度呈现先减小后增大的趋势，α2相相对含量先增大而后减小，合金的显微硬度、压缩断裂与屈服强度也呈现先增大后减小的趋势。平均晶粒尺寸最小约0.46 mm，片层间距最小为0.19 μm，分别比未加载电流时降低70%和29%，α2相相对含量从18.5%增至39.4%。片层间距或晶粒尺寸越小，合金的强度越高并且变形能力愈均匀，塑性也越好。合金的最大显微硬度值达到542 HV，合金的压缩屈服强度与断裂强度分别达到1200 和1365 MPa，与未施加电流时相比均有所提高。加载直流电流引起固-液界面相前沿过冷度减小，可认为是TiAl二元相图中的L→β+L→α+β的包晶反应成分向富Al侧微小偏移，此时初生β相增多，从而造成了TiAl合金室温相组织α2相的相对含量增加。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-10 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 本文采用冷坩埚定向凝固技术成功地制备了定向柱状晶的Ti-47Al-2Cr-2Nb合金铸锭，在改变抽拉速度的情况下，所获得的铸锭具有不同片层间距的双相全片层组织，并在其中分布着少量B2相。通过拉伸性能实验，测得其室温极限抗拉强度最高达到652MPa，伸长率最大达到1.5%，而高温极限抗拉强度可达490MPa，伸长率为5.0%。通过高周疲劳性能实验，绘制了抽拉速度分别为1.0mm/min和1.2mm/min时定向凝固试样的疲劳寿命S-N曲线，以及应力比R为0.1时的疲劳极限值。对比断口形貌分析表明：室温时试样拉伸断裂的方式为脆性断裂，而试样经高周疲劳实验后断裂的方式为脆性解理断裂；高温时试样拉伸断裂的方式则为大部分脆性断裂与少部分延性断裂并存。对高周疲劳试样断口的分析表明疲劳裂纹在相界面和B2相附近萌生，据此基于塑性钝化理论分析了其裂纹扩展机制，并绘制了高周疲劳裂纹扩展模型图。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-04 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 通过Bridgman定向凝固技术对Al-12%Ni（质量分数）过共晶合金在1~100μm/s的生长速率范围内进行恒速定向凝固以及不同初始生长条件和变速比下的跃迁加速定向凝固实验，获得耦合共晶组织的条件。研究发现，生长速率为1μm/s时，经过一定距离生长后，组织中无单独生长的初生相，获得耦合共晶组织；而当生长速率为2～100μm/s时，初生Al3Ni相领先生长且呈现典型小平面生长特性。跃迁加速实验表明，跃迁加速前的初始组织对最终组织有决定性影响，只有当跃迁前的组织中无单独生长的初生相时，跃迁后才可在较高生长速率下获得耦合共晶组织。同时定向凝固可以有效提高Al-12%Ni合金的强度和塑性，跃迁加速获得的耦合共晶组织延伸率也得到进一步提高。
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