固溶时效对TC20钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC20钛合金进行不同的固溶时效处理,通过室温拉伸试验和平面应变断裂韧性试验,结合光学显微镜、扫描电镜和显微维氏硬度计等测试方法,分析了不同的固溶时效处理工艺参数对TC20钛合金显微组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明:当固溶温度一定时,随着时效温度的升高,合金的强度和硬度提高,塑性和韧性下降。当固溶时效工艺为950℃/0.5 h(水冷,WQ)+500℃/4 h(空冷,AC)时,合金可实现良好的强韧性匹配,此时合金的抗拉强度为1106 MPa,屈服强度为1019MPa,断裂韧性高达87.6MPa·m1/2。未经固溶时效处理的锻态TC20钛合金拉伸和紧凑拉伸(CT)试样,其断口呈现典型的韧性断裂形貌特征,而经不同固溶时效处理的试样断口主要以准解理断裂和解理断裂为主。随着时效温度的升高,拉伸试样断口表面逐渐出现二次裂纹和空洞,塑性逐渐降低,CT试样的韧窝尺寸逐渐变小变浅,断裂韧性逐渐降低。     

固溶温度对TC4钛合金微观组织和动态拉伸力学性能的影响

为揭示固溶温度（850、920、960℃）对TC4钛合金微观组织和动态拉伸力学性能的影响,采用XRD、SEM和EBSD方法对材料晶体结构、微观组织和晶粒取向等特征进行分析,选取分离式霍普金森拉杆（SHTB）实验装置进行了材料的动态拉伸力学性能测试,构建了Johnson-Cook(J-C)本构模型,开展了动态拉伸断口形貌分析。结果表明：随固溶温度的升高,材料中α/α′含量升高,初生α相含量降低,针状α′含量升高,晶粒尺寸减小且择优取向强度增大;TC4钛合金具有明显的应变率强化效应,随固溶温度的升高,材料屈服强度和维氏硬度逐渐增大,断裂延伸率降低;动态拉伸断口整体表现为韧性断裂,随固溶温度升高,材料塑性降低,在固溶温度960℃时,试样韧性断裂特征不显著。本研究结果可为TC4钛合金力学性能调控及抗冲击设计提供方法和数据支撑。     

固溶温度对3D打印TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对3D打印TC4钛合金进行不同温度固溶+490 ℃时效处理,通过显微组织观察和力学性能试验对其微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,3D打印TC4钛合金在原始沉积态时为不均匀的网篮组织,经固溶时效处理后,随着固溶温度的升高,组织中α相先以片状的形式生长于完整的原始晶界附近,再逐渐转变为粗大的板条状,强度逐渐升高而塑性有所降低,当固溶温度为920 ℃时,强度达到最大值,为1100 MPa。当固溶温度超过960 ℃时,α相逐渐被溶解,强度逐渐下降,同时塑性也表现较差。经扫描电镜观察,不同固溶温度下拉伸断口的宏观形貌均呈暗灰色,经890~960 ℃固溶+490 ℃时效处理的TC4钛合金,其微观形貌中存在的大量韧窝,可以判断出其断裂机制为韧性断裂。结合不同固溶时效处理后钛合金的显微组织及力学性能变化可以得出,经920 ℃固溶+490 ℃时效处理后的3D打印TC4钛合金具有较好的综合力学性能。     

固溶处理温度对TC4钛合金组织和性能的影响

在不同温度下对TC4钛合金进行固溶处理,随后通过拉伸试验机、扫描电镜和光学显微镜等手段分别测试和观察TC4钛合金的力学性能、拉伸断口的形貌和显微组织,以研究固溶温度对其微观组织和断裂行为的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,TC4钛合金的抗拉强度和规定塑性延伸强度持续增加,收缩率和伸长率逐渐降低,说明固溶处理有效提高了钛合金的强度,但却伴随着塑性的降低。经固溶处理后α相占比增加,且随着固溶温度升高β相逐渐向α相转变,α相强度更高,因而钛合金强度得以提高。断口的宏观形态呈暗灰色,且观察不到放射区;根据断口微观形态照片存在的大量韧窝,可以判断出其拉伸后断裂机制为韧性断裂。     

超细晶Cu-Cr-Zr合金的高温拉伸性能及断裂机制

研究了2种变形处理方式下的超细晶Cu-Cr-Zr合金从室温到600℃的拉伸性能、断口微观组织特征及其断裂机制.结果表明:经4道次等径弯曲通道挤压(ECAP)+时效+4道次ECAP变形处理的合金(No.1试样)的抗拉强度随拉伸温度的升高而降低,室温时,合金抗拉强度为577.17 MPa,延伸率为14.6%;在300℃开始发生动态再结晶软化,抗拉强度迅速减小,到600℃时抗拉强度仅为59.12 MPa.经过8道次ECAP+时效变形处理的合金(No.2试样),室温抗拉强度为636.71 MPa,延伸率为12.1%;从400℃开始析出相对晶界的钉扎作用开始逐渐减弱,抗拉强度大幅降低,600℃时的抗拉强度为65.20 MPa.No.2试样比No.1试样具有更好的室温性能和热稳定性.2种方式处理下合金延伸率随拉伸温度的升高而升高,在高温下都表现出超塑性.高温拉伸断口微观形貌为大量密集、深入的韧窝,其高温断裂机制为微孔聚集的韧性断裂.     

退火温度对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC4钛合金分别进行了920℃、940℃、960℃、980℃保温1 h空冷的退火，随后进行了金相检验、拉伸试验和拉伸断口分析，以揭示退火温度对合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：不同温度退火的TC4合金组织主要由初生α相和次生α相组成，随着退火温度的升高，初生α相含量减少；随着退火温度的升高，合金的强度升高，塑性降低，980℃退火的合金抗拉强度和屈服强度最高，为973 MPa和961 MPa,而塑性最差，断后伸长率为2%,断面收缩率为8%;在920℃和940℃退火的合金拉伸断口有大量韧窝，具有韧性断裂特征，960℃和980℃退火的合金拉伸断口韧窝数量明显减少，出现明显的撕裂棱和解离台阶，具有韧-脆性断裂特征。     

退火态TC4钛合金型材高温拉伸行为研究

采用单向拉伸试验研究了热轧退火态TC4钛合金型材的高温变形行为,分析了变形温度和应变速率对TC4钛合金力学性能的影响。结果表明,当拉伸速率不变时(0.236～1mm/min),抗拉强度随温度的升高而降低;当变形温度分别在773、993和1 093K下保持恒定时,合金的抗拉强度受拉伸速率的影响较小,抗拉强度基本保持不变;当变形温度为1 093K时,合金的抗拉强度随拉伸速率的增加而增加;随着变形温度提高或者拉伸速率降低,断口中韧窝数量越来越多,且韧窝的形状逐渐趋于规则,试样的断裂方式由脆性断裂和韧性断裂的混合型断裂转变为韧窝聚合型延性断裂,最后转变为韧性断裂。     

TC21钛合金的高温动态拉伸力学行为

在应变速率为0.001～1270s-1、温度为298～1023K条件下对魏氏组织和双态组织的TC21钛合金进行拉伸试验,利用SEM对拉伸试样的断口进行观察。结果表明:TC21钛合金的拉伸力学行为存在显著的温度和应变速率相关性;当应变速率为0.001和0.05s-1的屈服应力—温度曲线存在转折点,且转折点温度随应变速率的增大而升高;当温度低于转折点温度时,相同氧含量的TC21钛合金和多晶纯钛的屈服应力具有相似的温度相关性;微观组织影响屈服应力的幅值和拉伸塑性的大小,但不影响屈服应力的温度相关性和应变速率相关性;除魏氏组织在室温0.001s-1时为穿晶和沿晶混合断裂外,其他工况下的魏氏组织和双态组织均为穿晶韧性断裂;TC21钛合金在拉伸变形过程中未出现绝热剪切带和形变孪晶。     

挤压温度对6061铝合金晶粒尺寸和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜和室温拉伸测试,研究了挤压温度对6061-T6铝合金晶粒尺寸和力学性能的影响。结果表明:挤压温度400～525℃时,6061-T6铝合金平均晶粒尺寸随挤压温度的升高呈逐渐增大的趋势,挤压温度400℃时晶粒尺寸最小,为119.1μm。在400℃挤压的试样力学性能最佳,其抗拉强度和断后伸长率分别为330 MPa和19.8%。室温拉伸断口形貌分析表明,随着挤压温度的升高,合金断裂机制由韧性断裂转变为韧-脆混合型断裂。     

热处理对锻压TA15钛合金棒组织和性能的调控北大核心CSCD

对锻压TA15钛合金试样进行700~820℃的退火处理,保温2 h后空冷,研究热处理工艺对锻压TA15钛合金的力学性能的影响。通过观察热处理后锻压TA15钛合金的显微组织变化,统计初生α相的相对体积分数。结果发现,在700~820℃退火处理后,锻压TA15钛合金的显微组织中主要存在初生α相和次生α相,以及较少的基体β相;随着退火温度的升高,初生α相的含量逐渐减少,相对体积分数由70.35%降至46.42%,次生α相的相对体积分数由3.84%升高至18.26%。对比不同热处理温度下试样在室温和高温(500℃)条件下的拉伸性能,820℃退火处理后的试样在室温时的抗拉强度为986 MPa,伸长率为13.5%,强度和塑性具有较好的性能匹配。     

退火温度对TA15钛合金显微组织和力学性能的影响

TA15钛合金产品通常都要进行退火处理。为揭示退火温度对其显微组织和力学性能的影响,对?350 mm的TA15钛合金试棒分别进行了在760℃、800℃和840℃保温2 h空冷至室温的退火。随后采用扫描电镜和电子万能拉伸试验机检测了试棒的显微组织、室温和高温拉伸性能以及拉伸断口的形貌。结果表明：随着退火温度的升高,β相转变的组织增多,细小的α相充分球化且杂乱分布;随着退火温度的升高,合金的室温抗拉强度升高,室温屈服强度先升高后略微降低,断后伸长率降低,而高温抗拉强度和屈服强度均升高,塑性变化不大,拉伸断口的韧窝变大变浅,以韧性断裂为主。     

铸态稀土镁合金的高温断裂机制研究

在DDL50电子万能试验机上进行Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr稀土镁合金不同温度试样的热拉伸试验,通过扫描电镜分析了试样的宏观断裂组织和微观组织。结果表明:随温度的升高,镁合金抗拉强度降低。在350℃时标准试样σ_b=115 MPa,在400℃时标准试样σ_b=59 MPa。当材料有缺口时,由于形成应力集中,材料的抗拉强度升高。在350℃时缺口R=5 mm试样σ_b=165 MPa,缺口R=20 mm试样σ_b=135 MPa。当温度不同,镁合金的断裂机制也不相同。原始尺寸对拉伸断裂机制也有较大影响。在同一温度下,随缺口半径的减少,断裂由韧性断裂逐步转变为解理断裂。缺口半径越小,应力集中越明显,越易形成脆性断裂。     

两相区变形对TC17钛合金组织及拉伸性能的影响

研究了820℃,变形10%、30%、50%、70%下TC17钛合金的组织和拉伸性能。结果表明:两相区不同变形量主要影响片状α相的球化过程,球化分数随变形量的增加而增加。TC17钛合金的室温拉伸性能表现优异,而且呈现出与片状α相球化相同的规律,拉伸强度和塑性都随两相区变形量的增加而逐渐升高。拉伸强度和塑性与变形程度之间呈线性关系。断裂方式为韧性断裂,大变形量下裂纹起源于内部,断口表面更加粗糙,韧窝更深更大,断裂过程中需要消耗更多的能量,从而提高拉伸性能。     

AZ31镁合金型材塑性变形行为与力学性能

研究了不同温度条件AZ31镁合金型材的应力应变状态变化,探讨了在单向拉伸试验条件下,其力学性能、微观组织、断口形貌的变化规律。结果表明:随着温度的升高,屈服强度从室温的203 MPa下降到230℃时的125 MPa,显著减小;170℃时,镁合金屈服强度为152 MPa,抗拉强度为242 MPa,屈强比最小,塑性成形性能最好;170℃时,型材的微观组织中仍存在大量孪晶,主要发生在晶粒内部,而在晶界附近有少量的再结晶。断裂方式从25℃时的脆性解理断裂转变为120~170℃的准解理及韧窝混合断裂,再转变为210~230℃的韧窝韧性断裂。     

退火温度对SP-700钛合金板材显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜和室温拉伸实验机研究退火温度对SP-700钛合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:退火温度低于760℃时,显微组织没有显著变化;退火温度为780℃时,显微组织由等轴状以及条状α相和β转变组织组成;退火温度为800~840℃时,显微组织由等轴α相和β转变组织构成;当退火温度升高至900℃时,显微组织由粗大的β相转变组织组成。室温拉伸实验表明:退火温度低于800℃时,抗拉强度变化不大,屈服强度和伸长率逐渐升高;当退火温度为800~840℃时,抗拉强度和屈服强度逐渐升高,伸长率逐渐下降;在740~820℃退火,纵横向抗拉强度和屈服强度的差异随着退火温度的升高而减小,纵横向伸长率差异先减小后增大。     

损伤容限型钛合金的等温锻造温度研究

研究了TC21钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率、40%变形程度条件下,等温锻造温度变化对锻件组织和性能的影响。结果表明:TC21钛合金显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,并且随着变形温度的提高,初生等轴α相的含量逐渐减少,晶粒尺寸增大;在相变点温度锻造时得到网篮组织;在相变点以上温度锻造时得到片状组织。室温拉伸强度和断裂韧性随锻造温度的升高呈现增加趋势,室温拉伸塑性明显降低。在965℃等温锻造时,显微组织为较细的片状组织,强度、塑性和断裂韧性达到较佳匹配,获得较好的综合力学性能。965℃为较佳等温锻造温度。     

选区激光熔化成形TC4合金退火态力学性能及组织的研究

研究了退火处理对选区激光熔化技术(SLM)制备的TC4钛合金的力学性能及显微组织影响。结果表明,选区激光熔化成形的TC4合金试样主要由针状α′相组成,随着退火温度升高,逐渐分解成α+β相,且由魏氏组织向网篮组织转化,伸长率逐渐增大,屈服强度下降,拉伸断口呈韧性断裂特征。综合比较,800℃×90 min退火处理后合金具有较好的力学性能,抗拉强度为902.43 MPa,伸长率为2.38%。     

热处理工艺对激光熔化沉积TC4钛合金组织性能的影响

研究了高能量输入条件下激光熔化沉积(LMD) TC4钛合金在沉积态、去应力退火、热等静压、热等静压+固溶时效、固溶时效5种状态下的显微组织和室温拉伸性能。结果表明:直接沉积态的TC4合金组织粗大且不均匀,原始β晶内由大量针状马氏体α'相和转变的板条α相组成,综合力学性能低,其纵向抗拉强度仅839 MPa; 650～800℃的去应力退火后,激光熔化沉积成形TC4钛合金的组织中α板条宽度随退火温度的上升先增加后减少,拉伸性能呈现先升高后降低的趋势;热等静压后合金组织为网篮组织;固溶时效后合金组织主要由无序的短棒状α相组成,拉伸性能明显上升,其抗拉强度达到1022 MPa,屈服强度达到909 MPa,伸长率超过9%。     

低挤压比条件下挤压工艺对AZ31B镁合金组织和力学性能的影响

研究了低挤压比(挤压比8)下挤压温度和挤压速度对AZ31B镁合金微观组织和力学性能的影响。采用光学显微镜观察了显微组织,采用材料拉伸试验测试了力学性能,并用扫描电镜观察了拉伸试样的断口形貌。结果表明:低挤压比时棒材的组织为典型的混晶组织——由发生再结晶的细小晶粒包裹未发生再结晶的粗大晶粒;300~400℃时,随挤压温度的提高,材料的伸长率升高,抗拉强度下降;在300℃挤压时,随挤压速度的提高,材料的伸长率升高,抗拉强度下降,挤压棒的拉伸断口由混合断裂转变为明显韧性断裂;250℃时综合力学性能最好,抗拉强度340 MPa,屈服强度280 MPa,伸长率23%。     

等温锻造温度对TC18钛合金组织性能的影响

研究了TC18钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率下、60%大变形等温锻造时,温度变化对合金组织和性能的影响.结果表明:显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,随着锻造温度的升高,初生α相的含量逐渐减少,尺寸增大,等轴化程度增加;在相变点以上锻造时为魏氏组织.室温和高温拉伸强度随锻造温度的升高不断增加,拉伸塑性不断降低,室温冲击韧性也呈下降趋势.在860℃等温锻造时,显微组织为双态组织,强度和塑性达到最佳配合,获得良好的综合力学性能.860℃为较佳等温锻造温度.