锻造工艺对BTi20合金组织和力学性能的影响

合理的锻造工艺能显著影响β钛合金的组织和性能。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计研究了β锻造、α+β锻造两种工艺对新型β钛合金BTi20的显微组织和室温拉伸性能的影响。结果表明:β锻合金的锻态组织为均匀的等轴β晶粒,α+β锻合金的锻态组织为等轴初生α相和β相,两种合金锻态的强度均在1500 MPa级以上,伸长率7%左右;相变点下固溶后,两种合金中均析出了等轴状初生α相,β锻合金中初生相的体积分数高于α+β锻合金,且分布更均匀,相变点上固溶后,β锻合金中的晶粒平均尺寸大于α+β锻合金,前者强度高于后者,塑性反之;相变点下固溶时效后,β锻合金中短棒状的初生相分布更均匀,次生相尺寸更细小,强度高于两相锻合金,但塑性较低;相变点上固溶时效后,α+β锻合金的网篮组织更均匀,强度高于β锻合金,塑性相差无几,即固溶时效处理后,α+β锻合金的强塑性匹配优于β锻合金。     

TB17钛合金两相区等温时效析出行为研究

采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了亚稳β钛合金TB17在α+β两相区固溶处理后的等温时效析出行为,并分析了次生α相的析出位置、尺寸、形态。结果表明:TB17钛合金在350℃等温时效时,发生β→ω相变,ω相呈椭圆状,尺寸在3～5 nm之间;在450℃和550℃等温时效过程中,主要发生β→α相变。α相首先在亚晶界和亚晶缺陷处形核并长大,最后形成细小的棒状α相,并且两相区固溶时所保留的大量亚晶界加快了时效过程中次生α相的析出响应。     

钛合金等温锻后冷却方式对组织和力学性能的影响

本文通过等温锻压机对TB6钛合金进行等温锻造,锻造完成后锻坯采取水淬和空冷不同的冷却方式,冷却完成后水淬的锻坯进行时效处理,空冷的锻坯进行固溶时效处理。研究TB6钛合金等温锻后不同的固溶时效制度对钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,TB6钛合金等温锻后水淬的α相尺寸小于等温锻后空冷的α相尺寸,水淬的钛合金β基体上无感生α相,空冷的钛合金β基体上有感生α相形成。水淬的钛合金经时效后析出的次生α相比空冷的钛合金经固溶时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金等温锻后水淬经时效的强度和塑性与等温锻后空冷经固溶时效的水平相当,但断裂韧度前者高于后者。     

TB6钛合金等温锻后热处理工艺研究

采用等温锻压机对TB6钛合金方棒进行等温锻造,锻造完成后对锻件进行水淬和空冷2种不同方式的冷却,再对水淬的锻件进行时效处理,空冷的锻件进行固溶+时效处理。研究了等温锻后热处理工艺对TB6钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,等温锻后水淬,α相尺寸较小,等温锻后空冷,α相尺寸较大;水淬后β基体上无感生α相,空冷后β基体上有感生α相形成;水淬+时效后析出的次生α相比空冷再经固溶+时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金经等温锻后水淬+时效处理,其强度和塑性与等温锻后空冷至室温再进行固溶+时效的水平相当,且平面应变断裂韧度更高。     

高强钛合金冷轧管材显微组织及力学性能研究

采用Gleeble—3800型模拟试验机对Ti-1300钛合金进行冷压缩试验。通过室温拉伸性能测试和组织形貌观察，研究了挤压温度、冷轧变形量和热处理对Ti-1300钛合金冷轧管材显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：Ti-1300钛合金冷轧管材在相变点挤压制备管坯，并控制冷轧变形量为30%,能够获得良好的强度-塑性匹配。冷轧管材经固溶处理后具有较低的强度和较好的塑性，其α+β两相区固溶组织主要由大量的球状或拉长的α相以及残留的亚稳定β相组成；β单相区固溶组织主要由等轴的β晶粒组成。时效态冷轧管材的强度显著提高，其组织主要由球状或拉长的初生α相、针状次生α相以及β基体组成。     

热处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响

研究了常规固溶+时效、双时效及固溶+预时效+时效处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响。显微组织研究表明:通过增加低温预时效工艺,可以使经热处理后的TB2钛合金中析出的次生α相较经常规固溶+时效处理后的更加均匀、细小。力学性能分析表明:经常规固溶+时效处理后,TB2钛合金的塑性较好,但强度偏低;双时效处理可以提高TB2钛合金的强度,但塑性较差;固溶+预时效+时效处理后,TB2钛合金的强度与塑性匹配良好。进一步热处理工艺研究表明:经780℃×1 h/AC+350℃×6 h/AC+560℃×8 h/AC热处理后,TB2钛合金的强度与塑性达到最优匹配,抗拉强度为1 190 MPa,延伸率为14%。     

热处理对激光沉积TC4钛合金组织与力学性能的影响

以TC4钛合金球形粉末为原料,利用激光沉积制造方法制备TC4钛合金拉伸试样厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法对比研究沉积态、退火态及固溶时效态试样的显微组织及力学性能,并对固溶时效后特殊β转变组织的形成机制进行了讨论。结果表明:去应力退火处理对钛合金的组织与性能影响不大;经两相区固溶时效处理后,初生α相体积分数大幅度下降,部分初生α相呈颗粒状;固溶处理后会生成细针状的马氏体α'相,针状α'相间的β相呈连续状薄层,后续的时效处理则使β相进一步分解成非连续的散点状,与组织中次生α相组成特殊的β转变组织;由于固溶时效态试样组织中存在较多细小相造成位错塞积使强度明显提高,塑性大幅下降;固溶时效处理后试样显微硬度明显升高;沉积态与两种退火态试样断口表面都存在大而深的韧窝,为延性断裂,固溶时效态断口表面存在较小韧窝和撕裂棱,为半解理半延性断裂。     

固溶和时效温度对铸态TC18合金组织性能的影响

钛合金具有相变复杂性以及相变敏感性,制备状态下的高强钛合金其显微组织及力学性能与对应的固溶-时效工艺直接相关。该研究对名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe的TC18钛合金进行固溶-时效处理,对比研究不同固溶温度以及时效温度对其显微组织及力学性能的影响。结果表明,固溶-时效热处理对合金性能提升效果显著,固溶处理使合金基体中残存的初生α相粗化,其他区域形成过饱和固溶体,在接下来的时效过程中,β基体析出细小针状次生α相。在两种α相的配合影响下,合金整体强度提升明显。     

固溶温度对TB10钛合金力学性能的影响

研究了固溶温度对TB10(Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al)钛合金在热处理过程中力学性能变化规律。结果表明:当TB10钛合金在740～840℃之间固溶,并在520℃时效时,在相变点以下固溶,随着固溶温度的升高,材料的强度降低、塑性升高,但在800℃时网状晶界α相恶化了材料的塑性,在相变点以上固溶时,材料的强度和塑性随着固溶温度的升高而下降;时效后的TB10钛合金随着固溶温度升高,材料的强度升高、塑性下降;当固溶温度为740℃时,时效态的材料强度和塑性比固溶态略有升高,固溶温度越高,时效强化效果越显著,时效态材料的塑性比固溶态的低,但在800℃时由于晶界α相的网状被破坏使时效态材料的塑性比固溶态的高。     

固溶温度对Ti-62A合金拉伸性能和断裂韧性的影响

Ti-62A合金是一种新型高强高韧损伤容限型钛合金,研究了固溶温度对Ti-62A合金30 mm厚板材的显微组织、拉伸性能以及断裂韧性的影响规律。研究结果表明:Ti-62A合金Φ720 mm铸锭经单相区和两相区多道次大变形轧制后所得的30 mm厚板材组织为典型的片层组织,由片层状的α相和β转变组织构成,组织均匀,片层状α相平均宽度约为2.5μm,长度在40～65μm之间。两相区固溶+时效处理后,合金的组织类型为片层状组织,即片层状的初生α相(αp)相与β转变组织,随固溶温度升高,合金中的初生α相(αp)相含量显著减少,β转变组织逐渐增多,次生α相(αs)片层宽度增大,同时合金的强度下降,塑性上升,当接近相变点时这种趋势变缓。单相区固溶+时效处理获得魏氏组织,晶粒粗大,晶界平直而清晰,其拉伸强度高于920℃和940℃固溶时的片层组织,但塑性显著降低;与900℃固溶时相比强度和塑性均降低。合金的断裂韧性随固溶温度的上升而逐渐升高,单相区固溶并时效后的魏氏组织的断裂韧性明显优于两相区固溶并时效后的片层组织。     

紧固件用TB2钛合金棒材热处理工艺研究

研究了热处理工艺对原始组织为粗大β晶粒+少量细小α晶粒的紧固件用TB2钛合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,棒材组织中α相含量逐渐减少,β晶粒尺寸明显增大,经780℃固溶后强度和塑性匹配最好;固溶+时效处理时,随着时效温度的升高,棒材组织中析出的次生α相体积分数先增加后减少,且棒材强度先升高后降低;经固溶+预拉伸变形+时效处理后,棒材组织中晶粒有一定细化,次生片状α相含量增多,抗拉强度较固溶后直接时效提高了近10%。     

固溶处理对Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金组织与性能的影响

研究了固溶处理对一种新型Ti-6Cr-5 Mo-5V-4Al合金组织与室温拉伸性能的影响.研究发现:Ti-6Cr-5 Mo-5V-4Al合金在β/β固溶处理后的典型组织为:变形拉长的β晶粒,晶粒破碎,原始β晶界处有项链状初生α相析出,经时效后,晶内则析出纵横交错的细小次生α相.β固溶处理后的典型组织为:等轴β晶粒,经时效后晶界处沿着一定取向析出次生α相薄片层,晶内弥散分布着平行交错的细小次生α相.随着固溶温度的升高,β晶粒尺寸逐渐增大,初生α相的含量逐渐减少,相转变温度以上固溶处理后初生α相完全消失.α/β固溶+时效后显微组织中次生α相尺寸较小,大小均匀,长度在500nm左右;而β固溶+时效后显微组织中次生α相尺寸较大,且大小不均,长度在200～1500 nm左右.该合金经固溶处理后具有中等强度水平和良好的塑性,且在实验温度范围内,固溶温度越高,合金强度越低,塑性越好;经时效后,α/β固溶处理的时效强化效应明显强于β固溶处理后,强度差值达360 MPa,主要是因为α/β固溶处理后初生α相的析出,导致残余β相更加稳定,时效时次生α相的驱动力小,以及残余大量的位错等缺陷为α相提供了较多的形核位置,因此次生α相尺寸细小且分布均匀弥散.     

热处理对Ti-3Al-2Fe-8V-1.5Mo合金组织和拉伸性能影响

利用光学显微技术(OM)和扫描电子显微技术(SEM)研究了Ti-3Al-2Fe-8V-1.5Mo合金在两相区和单相区固溶时效工艺下固溶温度、时效温度和时间对合金显微组织、拉伸性能和断口形貌的影响。结果表明:该合金经过固溶时效处理后的显微组织主要由α相和β相组成。随固溶温度升高,初生α相(α_p)体积分数减小,次生α相(α_s)含量增加;在相同的固溶条件下,随着时效温度和时间延长,α_s相尺寸增大,晶界α相变宽。单相区固溶时效处理后,α_s相以一定的取向关系沿着晶界弥散析出。与两相区固溶时效相比,单相区固溶时效后析出的α_s相弥散度较高、尺寸较小,强化效果更明显。α_p和α_s相会影响合金性能,随固溶温度降低、时效温度和时间增加,合金强化效应减弱,但塑性提高。通过观察拉伸断口形貌发现:合金在两相区固溶时效后以韧性断裂为主,在单相区固溶时效后以延性沿晶断裂方式为主。     

新型β钛合金的时效机制和相变动力学研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉伸实验和硬度测试等分析方法,研究了热轧态新型β钛合金直接时效、固溶时效处理后的组织性能,计算了两种不同热处理制度下合金的等温相变动力学方程。结果表明:随时效时间延长,两种热处理合金的α析出相速度均呈现先快后慢趋势,使得合金硬度增加先快后慢;直接时效和固溶时效的峰值响应时间分别为10和12 h,相应的α析出相平均宽度分别为80和120 nm,合金显微硬度为HV 404和HV 383、抗拉强度为1472.5和1393.6 MPa、延伸率为9.36%和12.56%;峰值响应时间对应的α析出相百分比最大、晶粒细小,合金硬度/强度达到最大;时效时间继续延长出现"过时效",其主要原因是析出相的合并与长大;直接时效的Avrami指数n=1.4885略大于固溶时效的(n=1.4557),这说明两种热处理合金的α析出相形核长大机制相同,但轧态合金更高的位错密度使得直接时效的形核质点更多、时效响应速度更快。     

热处理对TB3钛合金棒材组织和性能的影响

研究了固溶温度和双重时效温度对TB3钛合金棒材组织和力学性能的影响。研究结果表明,TB3钛合金棒材的抗拉强度随着固溶温度的升高而降低,其组织中的β晶粒也随着固溶温度的升高而增大。双重时效时,TB3钛合金棒材的抗拉强度随着中温时效温度的升高或低温时效温度的降低而提高;析出的α相随着中温时效温的升高或低温时效温的降低而更加细小和均匀。     

固溶-时效对粉末成形TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、冷却方式以及时效温度对粉末成形TC4钛合金相组成、微观组织以及力学性能的影响,分析了固溶-时效热处理过程中微观组织变化及析出强化机制。结果表明,在两相区固溶处理,随固溶温度的升高,初生α相含量不断减少;单相区固溶处理后,初生α相全部溶解,析出相呈片层状;固溶时采用水冷可获得α+α′组织,时效过程中马氏体分解形成的次生弥散相实现合金强化。粉末成形TC4钛合金经950℃/1 h/WQ+500℃/4 h/AC热处理后,综合性能匹配良好,抗拉强度为1231 MPa,屈服强度为1126 MPa,延伸率为10.75%。     

不同热处理条件下Ti-1023钛合金的绝热剪切敏感性

利用Hopkinson压杆试验系统对圆柱形试样进行室温动态压缩冲击试验,研究不同热处理制度下Ti-1023钛合金的微观组织、绝热剪切带的形成特征。结果表明,相变点以上固溶处理使Ti-1023合金组织晶粒尺寸增大,β晶界处析出细针状α相;相变点以下的固溶时效使晶粒内部析出大量球状α相,相变点以下的固溶双重时效处理的组织晶粒更为细小均匀。在较高应变率加载条件下,不同组织均表现出明显的应变率增强和增塑效应,具有明显的热塑性失稳特征。相变点以上固溶时效组织动态强度高,但塑性差,绝热剪切敏感性最大;相变点以下固溶单重时效组织最不易发生绝热剪切,但强度低;固溶双重时效组织比固溶单重时效组织的动态强度高,塑性较好,具有最好的抗冲击承载能力。     

钛合金TB2热轧棒材组织与性能的试验研究

研究了TB2合金热轧棒材分别在β单相区和α β两相区温度固溶，然后经不同时效处理后，其力学性能和显微组织的变化。试验研究发现。TB2轧棒热加工状态的综合力学性能较固溶处理后优良；经710℃／30min AC固溶，然后520℃／8h时效处理的试样，综合力学性能最好；相同固溶温度并时效处理，空冷试样较水淬试样性能优良；热轧态合金显微组织主要为β组织，固溶时效后为α β两相组织；热轧态拉伸试样断口呈韧窝状塑性断口，时效后拉伸试样断口为以脆性为主的韧脆混合断口。     

热处理工艺对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

文章借助光学显微镜、扫描电镜和室温拉伸机,研究了不同固溶和时效温度对TB9钛合金棒材显微观组织、力学性能及断口形貌的影响。结果表明：在时效温度相同的条件下,随着固溶温度的升高,β相晶粒尺寸增加,抗拉强度和屈服强度呈下降趋势,延伸率和面缩率变化较小;在相同固溶处理工艺条件下,随着时效温度的升高,β相晶粒尺寸增加,在高于510℃时效后,β相晶内和晶界处出现了大量α析出相,抗拉强度和屈服强度显著降低,延伸率和面缩率显著提高;随着固溶温度的增加,相同时效温度处理的断口形貌由韧窝状塑性断裂逐渐向脆性断裂转变,韧窝含量减小,沿晶断裂的含量增加。     

热处理对深海耐压壳用Ti542222钛合金厚板组织性能影响研究

为获得强度-塑性-韧性最佳匹配的深海耐压壳用Ti542222高强高韧钛合金，研究了固溶温度、时效温度对Ti542222厚板显微组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明：经750～800℃固溶处理后，合金由初生α_p相和亚稳β相组成，且均随温度升高而长大，β基体上次生α_s相发生了由α_s→β的转变，强度降低，韧性提高；当在800～860℃固溶处理时，初生α_p相减少，在β相基体上析出斜方马氏体α″相，且随温度升高，初生α_p相和β相逐渐粗化，α″相大量增加，强度稳步提升，塑、韧性降低；在860℃/1.5 h空冷(AC)+(550～760)℃/4 h AC固溶时效中，当时效温度为550℃时，显微组织与860℃/1.5 h AC退火后基本一致，亚稳β相分解形成的次生α_s相比较细小、均匀，强度仍保持高值，但韧性不能满足深海耐压壳材料需求，当时效温度为630～760℃时，显微组织为初生α_p相、 β相、 α_s相，且随着时效温度升高，...