Ti-22Al-25Nb合金热机械处理组织与性能研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金的显微组织和力学性能,重点介绍了等温锻造温度、固溶时效处理对合金力学性能的影响规律。结果表明:随着等温锻造温度的升高,合金的强度和塑性先增加后降低。在O+B2两相区固溶时,随着固溶温度的升高,具有较高塑性的B2相体积分数的增加和等轴颗粒的减少是合金具有较高塑性的主要原因;而在α_2+B2+O3相区固溶时,片层厚度的减小有利于合金强度的提高,但过大的B2相晶粒尺寸和较细的片层厚度则对合金的塑性不利。相的含量、形态、尺寸对合金力学性能的影响较大,尽可能在B2相变点附近进行等温锻造,以控制等轴颗粒数量和B2相晶粒尺寸,在低温时效以获得较细的片层组织从而提高合金的强度和塑性。     

双级时效处理对TB8合金组织和性能的影响

对双态区轧制的TB8钛合金进行不同的热处理,研究双级时效处理对不同固溶状态合金组织和性能的影响。结果表明:无论是单相区还是双态区固溶,TB8合金在400℃预时效处理后强度显著提高,塑性下降;但是对比来说,双态区固溶样品的塑性明显优于单相区固溶样品,主要是由于在400℃预时效过程中发生了β相向ω相的转变。双态区固溶样品由于有初生α相协调变形,塑性较好。进一步进行600℃的常规时效处理后,合金强度继续升高,主要是因为600℃时效过程中α相借助ω相形核长大,形成大量的交错排布的细针片状α相。双态区固溶+双级时效处理后,合金强度显著升高,塑性可以保持较好水平,显示出明显的综合性能优势。     

固溶-冷速-时效对TC4-DT合金力学性能的影响

本文以Ti6Al4V-DT (TC4-DT)为研究对象,分别对其进行不同方式的固溶、冷却和时效处理,利用金相显微镜、拉伸试验机研究其显微组织、强度和塑性的变化,结果表明：强度和塑性的主要影响因素为固溶温度和冷却方式。在α+β两相区和单相区固溶并在580℃时效8小时,可以分别得到双态组织和片层组织,相变点以下随着固溶温度的提高,初生α相含量明显减少,且强度和塑性在两相区固溶更优;相变点以上固溶时,冷却速率降低会使α相片层粗化,抗拉强度和屈服强度逐渐降低;在两相区固溶α相尺寸随着时效温度升高而增大,在低温时效时,由于α相的弥散强化作用使得合金强度较高。TC4-DT合金在α+β两相区860℃/1.5h固溶,550℃/8h时效处理,在空冷的状态下,可获得合金强度（1017MPa）、塑性（伸长率22%）匹配良好的综合性能。     

利用成分不良的TC4钛合金铸锭制备合格板材的工艺研究

为了充分利用某批因添加回收料较多而造成O含量较高或不均匀的TC4钛合金铸锭,以该批铸锭为研究对象,研究了不同锻造工艺对锻坯组织及成品板材力学性能的影响。结果表明：经三火次锻造获得的7 mm厚热轧板材的力学性能不稳定且有较多不合格;经六火次锻造可获得以等轴和短棒状α相为主的双态组织,轧制后得到的4.5mm厚成品板材的伸长率可达12.5%~19%,且强度较高;经四火次锻造可获得以长条状α相为主的组织,轧制后得到的4.5 mm厚成品板材性能合格,伸长率为12.5%~17%。综合分析知,通过四火次锻造加三火轧制可得到组织均匀、性能稳定的TC4钛合金成品板材,实现对O含量较高或波动较大的TC4钛合金铸锭的应用,且生产成本较低。     

固溶-冷速-时效对TC4-DT合金显微组织和力学性能的影响

以Ti6Al4V-DT(TC4-DT)为研究对象,分别对其进行不同方式的固溶、冷却和时效处理,利用金相显微镜、拉伸试验机研究其显微组织、强度和塑性的变化。结果表明:强度和塑性的主要影响因素为固溶温度和冷却方式。在α+β两相区和单相区固溶并在580℃时效8 h,可以分别得到双态组织和片层组织,相变点以下随着固溶温度的提高,初生α相含量明显减少,且强度和塑性在两相区固溶更优;相变点以上固溶时,冷却速率降低会使α相片层粗化,抗拉强度和屈服强度逐渐降低;在两相区固溶α相尺寸随着时效温度升高而增大,在低温时效时,由于α相的弥散强化作用使得合金强度较高。TC4-DT合金在α+β两相区860℃/1.5 h固溶,550℃/8 h时效处理,在空冷的状态下,可获得合金强度(1017 MPa)、塑性(伸长率22%)匹配良好的综合性能。     

异步热轧及热处理对钛合金TC4组织和力学性能的影响

研究了异步热轧及固溶时效处理对钛合金TC4显微组织和力学性能的影响。结果表明:异步轧制后表层晶粒尺寸较中心层小。固溶时效处理较退火处理的合金综合性能好。在α+β两相区固溶时效,随着固溶温度的升高,合金强度先升高后降低,塑性先降低后升高。固溶温度相同时,随着时效温度的升高,合金的强度降低,塑性提高。     

固溶和时效处理对粗晶Ti-22Al-25Nb合金显微组织的影响

通过一系列固溶和时效热处理试验,研究了不同温度和时间对粗晶Ti-22Al-25Nb合金组织显微组织演变的影响。结果表明:在(O+B2)相温度区间进行固溶时,随着温度的升高,合金的O相含量逐渐增加,尺寸逐渐变大,在外观形态上由针状逐渐长大为球状;在(O+α_2+B2)和(α_2+B2)相温度区间进行固溶时,随温度升高合金表现为α_2相颗粒的增多和长大。合金在730℃进行短时时效时,主要表现为α_2相的析出和初生O相的形成,时效时间越长,α_2相和O相的长大越明显;在870℃进行短时时效时,表现为晶界α_2相的聚集和晶粒内部条状O相的形成,随着时效时间的延长,α_2+β→O的转变程度增加,α_2相含量出现明显的降低。     

热处理对Ti2AlNb合金显微组织及力学性能的影响

B2相区等温锻造的Ti-22Al-25Nb合金棒材940℃固溶后,在760~840℃时效处理,对其显微组织、拉伸及蠕变性能进行研究。结果表明：不同温度时效处理的显微组织均由初生粗板条状O相、二次析出的细板条状O相和B2基体组成,其中二次析出的O相可以通过时效温度来调节。随着时效温度的升高,Ti2Al Nb合金的室温及650℃高温拉伸强度降低而塑性提高;较低的时效温度（760℃）处理可以获得更好的抗蠕变性能。     

Cu-Ni-Al合金相图富Cu端合金的析出相表征

以Cu-Ni-Al三元相图富铜端两组合金为研究对象,采用高频感应熔炼获得Cu-Ni-Al合金铸锭,并对铸锭进行固溶+时效处理。通过对固溶+时效处理前后的显微组织、形貌和相组成的对比分析,可以认为,Cu-Ni-Al合金的富铜端并非为单相固溶区,通过适当热处理,Ni₃Al相从富Cu固溶体相内析出是可能的;固溶+时效处理有助于铸态Cu-Ni-Al三元合金中的晶界相网状NiAl相的瓦解和晶内细小颗粒Ni₃Al相的析出。     

时效温度对Ti-5523合金组织和性能的影响

研究了不同时效温度对时效处理后的Ti-5523合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:在合金相变点(790±5)℃以下的760℃或相变点以上的840℃固溶处理1 h,460～580℃时效处理8 h,Ti-5523合金的微观组织和力学性能对时效温度敏感。合金强度随着时效温度升高而降低,塑性则逐渐提高。合金在760℃×1 h/AC固溶+580℃×8 h/AC时效处理后的断后伸长率和断面收缩率分别为17. 50%和67%,具有良好的塑性。固溶及时效处理后的Ti-5523合金强度主要受α相含量和尺寸的影响,α相尺寸减小或α相含量增加均可以提高合金的强度。随着时效温度的升高,在双相区固溶的时效态合金的初α相逐渐从长条状向短球状、椭球状转变,且含有短球状、椭球状的初生α相的合金具有更好的塑性变形能力。由于初生α相和次生α相的尺寸、含量随着时效温度的增加而发生的改变对合金力学性能产生的影响是协同的,因此双相区固溶的时效态合金的力学性能对时效温度非常敏感。     

时效处理对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头组织和力学性能的影响

对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头进行840 ℃×2 h的时效处理，研究了焊接头的组织和力学性能。结果表明，焊接头主要分为3个区域，分别是焊缝区、热力影响区和母材区。焊缝区组织以B2相为主，α2相和O相的数量相对较少。热力影响区仅有少量的α2相和O相转变为B2相，且α2相形态变化不大。EBSD分析结果表明，母材的晶体学取向无法遗传到最终的焊缝组织中。经过840 ℃时效处理后，焊缝区发生了动态再结晶并析出了O相。在热力影响区，α2相的分解并不充分，可以观察到rim-O相围绕α2相析出。母材区O相有所长大，而α2相的形态无明显变化。时效处理之后细晶强化与O相的析出强化作用显著提高了焊接头的力学性能。     

轧程中间退火工艺对高强β钛合金组织及性能的影响

以Ti-3. 5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0. 5Fe合金为研究对象,研究了冷轧过程中不同中间退火温度对合金轧制态、固溶态和时效态组织以及性能的影响。研究表明,冷轧板材的主要强化机制是加工硬化,轧程中间退火制度对加工硬化现象影响显著,α+β相区中间退火合金相比于β单相区中间退火合金加工硬化程度大,强度高,但伸长率低。冷轧合金板材经过750℃固溶处理2 min后晶粒尺寸显著细化,β单相区中间退火晶粒尺寸比α+β相区晶粒尺寸大。经过固溶处理后合金主要强化机制为细晶强化,α+β相区中间退火合金的晶粒尺寸小,强度和伸长率高于β单相区中间退火合金。冷轧合金板材经过750℃固溶处理2 min加550℃时效处理4、8和16 h后,在β基体上形成了大量的次生α相,随着时效时间的增长,次生α相的尺寸明显增大,合金强度先升高后下降,伸长率一直增加。α+β相区中间退火的合金形成了等轴的初生α相,其强度和伸长率均高于相同热处理状态下β单相区中间退火的合金。     

热处理制度对Ti-22Al-27Nb合金显微组织和拉伸性能的影响

研究了不同热处理制度下Ti-22Al-27Nb(原子分数,%)合金的显微组织和拉伸性能.经过锻造的试样,直接进行短时时效,得到细小的网篮状组织,其室温和650℃时的拉伸性能都可以保持较高水平.长时时效后,O相比例增大,合金的强度增加,但塑性显著降低.合金在B2相区固溶后,经过水淬或空冷后进行低温时效,在初生的B2相上析出粗大且取向趋于一致的O相组织,合金的强度和塑性都较差.当合金在B2相区固溶随炉冷却后低温时效,将在初生的B2相上析出细小和取向不同的O和α2相,合金的强度能够保持到较高的水平,而塑性也明显增加.     

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。     

直接轧制变形量对Ti-B20-0.1B合金组织和性能的影响

研究直接轧制变形工艺对Ti-B20-0.1B合金组织和性能的影响。结果表明:加入少量硼可显著细化钛合金晶粒尺寸,提高合金的成形能力;Ti-B20-0.1B合金可不经过开坯锻造过程进行直接轧制,直接轧制使铸态组织中分布在晶界的TiB主要沿着轧制方向定向排列,定向排列的TiB晶须通过应力承载机制提高合金的拉伸强度。随着直接轧制变形量的增加,Ti-B20-0.1B合金中初生α相发生显著再结晶;经过两相区固溶及550℃时效处理后,直接轧制合金的力学性能显著提高。当压下率达到80%时,时效态Ti-B20-0.1B合金的抗拉强度达到1497.5MPa,而伸长率为6.4%。     

Ti-22Al-25Nb合金等轴组织演变和拉伸性能

研究了Ti-22Al-25Nb合金等轴组织的演变及其对拉伸性能的影响。结果发现,经α_2+O+B2三相区等温锻后,在O+B2两相区固溶过程中,组织中初始O相板条粗化变短,冷却析出的细板条则溶解到B2基体中,α_2/O相颗粒不发生明显变化,固溶温度升高使得少量等轴O相发生溶解,rim O相厚度减小。而在O+B2两相区时效的过程中,大量细密的二次O相板条从B2基体析出,少量被rim O包围的α_2相向O相转变。时效温度升高时,析出的二次板条O相变得粗大,总体含量减少,rim O厚度增加。时效温度的升高还使得合金强度下降而塑性增加。     

等温锻造Ti-22Al-25Nb合金的显微组织与力学性能

对Ti-22Al-25Nb(at%)合金在不同相区等温锻造与锻后热处理过程中的组织演变及其对力学性能的影响进行了研究。结果表明,在980℃(B2+α_2+O三相区)、1040℃(α_2+B2两相区)以及1060℃(B2相区)等温锻造并热处理之后,合金的显微组织表现为典型的等轴组织、双态及双尺寸的板条组织,各相的尺寸以及体积分数可以通过热处理制度来控制。合金的力学性能测试表明:双尺寸的板条组织具有较高的室温强度但塑性最低,而等轴组织具有较高的塑性,强度最低。等轴组织的抗蠕变性能最低,双态组织以及双尺寸的板条组织具有相似的抗蠕变性,后两种组织主要以板条组织为主导,板条组织具有比等轴组织更优异的抗蠕变性能。     

Zr变质及热处理对ZA27合金组织与性能的影响

制备了Zr含量为(质量分数)O.2%和O.5%的ZA27合金铸锭,并对合金进行了370℃×12 h固溶处理及100℃人工时效处理.结果表明,O.2%的Zr可以使ZA27合金发达的树枝晶变为细小的花瓣状枝晶,起到显著的变质作用,而Zr含量为O.5%的合金中出现粗大的杆状Al<,3>Zr化合物,导致细化晶粒效果减弱.固溶处理后,合金中过饱和的初生a′树枝晶转变为细小的(α+η)两相组织,少量ε-CuZn<,5>相存留于α晶界上.Zr含量为O.2%的合金中α晶粒变得更加均匀、细小.此外,Zr变质可以显著提高ZA27合金时效处理的峰值硬度,并延迟了对应的时效时间.     

α_2＋B2相区等温锻造及热处理对Ti-22Al-25Nb合金组织和性能的影响

研究了Ti-22Al-25Nb合金在α2＋B2相区等温锻造及不同制度热处理,其显微组织演变规律和室温、高温拉伸性能变化。结果表明：在α2＋B2相区等温锻造后显微组织仍由等轴α2相颗粒、O相包裹着的等轴α2相、细小板条状O相与B2基体组成,与原始锻棒组织的区别在于等轴α2相颗粒发生溶解,数量减少,尺寸下降;等温锻造后再在O＋B2相区固溶处理的,组织中等轴α2相颗粒分解,由等轴α2/O相颗粒、板条O相和B2基体组成,且随固溶温度升高,板条O相溶解,变粗、变短;等温锻造后经固溶加时效处理时,B2基体中析出二次针状O相,且随时效温度升高,二次针状O相变粗、变短,室温及650℃高温拉伸性能也随时效温度升高,表现为强度降低而塑性提高。     

Ti-62222s合金热处理工艺的研究

介绍了Ti-62222s合金成分、热加工过程及热处理工艺对其组织性能的影响,并综述了β区、α+β两相区固溶温度、固溶冷却速率,时效温度及时效时间等因素对合金显微组织及力学性能的影响。研究表明,β区锻造+两相区热处理+时效,α+β两相区常规锻造+三重热处理两种典型工艺制备的Ti-62222s合金具有最好的力学性能匹配。