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。     

TC4钛合金汽车连杆的精密模锻

TC4钛合金根据锻造温度的不同，TC4锻造可分为α—β锻和β锻，在一般锻造中多在α—β两相区锻造，即β相变点（990℃左右）以下30-50℃的温区内锻造，其目的是要获得含一定比例α等轴晶粒的α＋β组织，该组织具有较好的综合机械性能。β锻是指TC4或其它钛合金在β相变点以上进行锻造。TC4合金在β区锻造比在α—β区域锻造延伸率有所降低，虽然断面收缩率下降较多，但不低于一般高强合金钢，重要的是经β锻造，TC4合金的断裂韧性、高周疲劳性能和高温抗蠕变性能较好，见表1。     

某特殊需求的大规格TC4钛合金棒材制备工艺研究

为给某特殊锻件提供满足缺口应力断裂性能的大规格TC4钛合金棒材,将3次真空自耗熔炼得到的5 t重的Ф720 mm TC4钛合金铸锭,分别采用β相区开坯+两相区直拔锻造和β相区开坯+两相区锻造(镦拔+直拔)两种工艺,制成Ф350 mm TC4钛合金棒材。第二种工艺制备的锻棒组织的均匀性及等轴化程度、超声波探伤水平均优于第一种工艺制备的棒材;普通退火处理后棒材的室温塑性和缺口应力断裂性能也较好;各项技术指标均符合标准要求。     

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。     

钛合金固态相变的归纳与讨论（Ⅰ）——同素异构转变

分别从冷却和时效两个过程对钛合金的固态相变作一系统论述，指出，在冷却过程中，根据冷却速度的不同发生的主要相变有：β→α＇＇,β→α＇,β→ω（althermal）＇β→α;时效过程中主要相变有．β→β＋ω（althermal）→β-α,β→β＋β→β＋α,β→α,α＇→β＋α,α＇＇→（β＋α＇）→β＋α.并分析了这些相变的形成特点；最后就目前钛合金固态相变中易混淆的过渡相的关系进行了讨论。     

Ti—6242S合金在β区的锻造工艺研究

采用光学显微镜、扫描电和力学性能测试等设备了Ｔｉ－６２４２Ｓ合金相变点以上４５℃加热,变形量为７０％空冷的锻造工艺,经双重退火处理,获得细小网篮状组织。这种组织为α＋β两相区锻造下的等轴组织相比,不但具有良好的室温和高温力学性能,而且还提高了材料的高温持久、蠕变强度、冲击和断裂韧性,该合金的β区锻造工艺,放于加工航空发动机压气机盘模锻件。     

高压热处理对TC6钛合金α→β相变动力学的影响

针对高压热处理能改善(α+β)钛合金组织的问题,对TC6钛合金进行5 GPa压力,1000℃保温20 min的高压热处理,利用差示扫描量热仪(DSC)测试了高压热处理前后TC6钛合金在不同升温速率下的α→β相变温度和转变时间,根据Deloy方程和Ozawa方程分别计算其相变激活能和Avrami指数,并利用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)对高压热处理前后TC6钛合金的组织进行观察,探讨了高压热处理对TC6钛合金中α→β相变动力学的影响。结果表明:5 GPa压力热处理能降低TC6钛合金的α→β相变温度,缩短相变时间,增大相变激活能。当合金以20℃·min~(-1)升温时,5 GPa压力热处理能使α→β相变起始温度和相变结束温度较5 GPa压力处理前分别降低了4.88和8.71℃,相变时间也减少了0.2 min。当相变体积分数为50%时,5 GPa压力处理后合金的α→β相变激活能较5 GPa压力处理前增大了155.29k J·mol~(-1),但高压热处理对α→β相变机制影响不大。其原因主要是高压热处理能增大TC6钛合金组织中的晶界密度和位错密度。     

钛合金固态相变的归纳与讨论(I)——同素异构转变

分别从冷却和时效两个过程对钛合金的固态相变作一系统论述,指出,在冷却过程中,根据冷却速度的不同发生的主要相变有:β→α",β→α′,β→ω(althermal),β→α;时效过程中主要相变有β→β ω(isothermal)→β α,β→β β′→β α,β→α,α′→β α,α"→(β α′)→β α。并分析了这些相变的形成特点;最后就目前钛合金固态相变中易混淆的过渡相的关系进行了讨论。     

加热速度对BT25钛合金α→β相变的影响

采用高精度差分膨胀仪DIL805A/D测试了BT25钛合金在不同加热速度下的线膨胀曲线,并获得了合金在相应加热速度下的β相变温度。为了验证膨胀法得到的BT25钛合金β相变温度的准确性,用金相显微镜和定量分析软件分析了β相变温度附近不同温度保温后冷却得到的金相组织中相的相对含量和组织演变规律。根据膨胀曲线分析了BT25合金在加热过程中,不同温度范围内的相变情况。最后,采用杠杆定律得到不同加热过程中BT25合金α→β相变时α相转变体积分数与温度之间的变化关系。研究结果表明:膨胀法能够准确测定不同加热速度下钛合金的α→β相变点;随着加热速度的增加,BT25钛合金α→β相变的起始温度和结束温度都升高,相变温度区间变窄,相变速率明显增大。相变速率峰值和出现峰值的温度随着加热速度的增加也增大;利用Kissinger方程计算得出了加热过程中BT25钛合金α→β相变激活能为953.15 k J·mol~(-1)。     

不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织与力学性能的影响

研究了α+β两相区锻造、近β锻造和β锻造3种不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4钛合金经α+β锻造、近β锻造和β锻造3种工艺锻造后,分别获得等轴组织、混合组织以及片层组织;3种组织的强度相当,等轴组织和混合组织的塑性较好,混合组织和片层组织的冲击韧性较好。采用近β锻造方式,可使TC4钛合金棒材获得最佳的综合性能。     

轧后热处理工艺对Gr.5钛合金棒材断口形貌及组织的影响研究

Gr.5钛合金是一种中等强度的α-β两相型钛合金,具有强度高、比强度高和良好的高温蠕变性能等而广泛的应用于我国高端产品中。本文试验结果表明:在840℃固溶条件下,断口处可见β相晶粒;纤维区韧窝小时,韧窝深,韧窝大时,明显浅;在相变点以下时随固溶温度的逐渐升高,钛合金中可溶质元素的回溶现象越强烈;在相变点以上时,可导致回溶元素全部回溶,显微组织全部转变为β相,钛合金材料的塑性能力也逐渐升高。     

锻造工艺对钛合金棒组织与性能的影响

本文研究了不同锻造工艺生产的BTi62钛合金棒材组织与性能。结果表明,采用β锻造工艺和α+β两相区锻造工艺生产BTi62钛合金棒材,均可获得良好组织与性能,可以达到设计要求。采用β锻造工艺,由于变形抗力较小,锻造火次少,生产效率高,容易操作,建议生产时采用该工艺。钛合金具有熔点高、密度小、比强度高、耐腐蚀、生物相容性好、高温性能好、无磁性和高韧性等一系列重要特性,广泛应用于航空、航天、舰船、核电、医疗、化工、冶金、电子和兵器等领域。     

新型钛合金连续加热过程中的相变研究

采用热膨胀法和金相法研究了以5℃/min的加热速率连续加热某Ti-Al-Mo-Cr-Zr-Si系新型钛合金过程中的相变过程、组织演变规律以及α相→β相的转变速率。结果表明:该合金连续加热过程中,在280~505℃温度范围内,板条状α相逐渐长大,且含量逐渐增多,发生β→α相变;在505~610℃温度范围内,板条状α相变细、变短,发生由短程扩散控制的α→β相变,此阶段温度对α相→β相的转变速率影响不大;在610~930℃温度范围内,板条状α相含量明显减少,直至消失,发生由长程扩散控制的α→β相变,此阶段α相→β相的转变速率随着温度的升高明显加快,当温度达到900℃时,α相→β相的转变速率逐渐减缓。     

钛合金高温形变强韧化工艺通过部级鉴定

1992年10月,中国航空发动机总公司在西安主持召开了“钛合金高温形变强韧化技术鉴定会”。(α+β)钛合金高温形变锻造新工艺(即近β锻)是西北工业大学等6个单位合作研究成功的。该课题组从1980年开展工作以来,将预研工作与型号研制紧密结合,经过几十次     

钛及钛合金板材加工(下)

三、钛及钛合金板材加工工艺的加热参数及轧制工艺多数1.加热温度选择钛及钛合金是具有相变的稀有金属,板坯加热温度选择必须考虑高温β相区和低温α相区的工艺塑性,变形抗力及高温时有害气体污染所形成的吸气层对轧件表面塑性的影响.β相区的工艺塑性比α相区工艺塑性好,变形抗力低,但加热温度高使吸气层深度增加,在不均匀变形的作用下,表面会产生严重的裂纹,而且β相区抗氧化能力差,易使晶粒粗大,产品性能恶化的危险.因此,对薄板轧制加热温度不宜过高,对于不同牌号的钛合金板材应区别对待,合理选择.     

TA15钛合金中板组织与力学性能研究

采用一次换向+四火次轧制、二次换向+四火次轧制和一次换向+三火次大变形轧制3种工艺制备了厚度10.0mm的TA15钛合金中板,研究了轧制工艺对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：3种TA15钛合金中板显微组织均为α+β两相区加工组织,但采用二次换向+四火次轧制的样品B显微组织中初生α相尺寸最为细小、等轴化程度最高;3种TA15钛合金板材室温和高温力学性能均符合GJB 2505A—2008标准要求,但采用一次换向+三火次大变形轧制的样品C室温和500℃高温抗拉强度横纵向差异最小,500℃高温持久性能最佳。     

Ti-1300钛合金挤压管材组织性能研究

通过室温拉伸测试和显微组织观察,研究了挤压温度和热处理工艺对Ti-1300钛合金挤压管材显微组织和力学性能的影响,讨论了热加工工艺、显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:Ti-1300钛合金在两相区挤压后的横向组织均匀细小,纵向组织沿挤压加工流线破碎均匀;其拉伸强度高达1 445 MPa。管材在相变点以上的高温固溶组织主要由等轴β相晶粒组成,具有较好的塑性。合金两相区挤压后具有较好的强度和塑性的匹配,两相区挤压的塑性明显优于β单相区挤压,尤其面缩。试样经过固溶时效处理后显微组织明显细化,强度大幅度提高,可达1 300 MPa以上。     

一种提高β钛合金组织均匀性的开坯锻造方法

<正>申请号:CN202110458703.9申请日:20210427公开(公告)日:20210723公开(公告)号:CN113145778A申请(专利权)人:西北有色金属研究院摘要:本发明公开了一种提高β钛合金组织均匀性的开坯锻造方法。该方法将β钛合金铸锭经高温加热保温后进行径向锻造,然后回炉进行均匀化处理,再空冷至室温。其中,径向锻造过程中,将β钛合金铸锭沿长度方向与锻砧的轴向方向平行放置,然后反复对向压扁变形,且压扁变形量为30%～40%。通过径向锻造并结合均匀化处理,     

TC4钛合金异形锻件锻造工艺探索

研究了两类锻造工艺对航天用TCA钛合金异形锻件的显微组织及拉伸性能的影响。其中Ⅰ类锻造工艺中第1火及第2火加热温度均在β单相区,Ⅱ类锻造工艺第1火加热温度在β相单区而第2火加热温度在（α＋β）两相高温区。实验结果表明：Ⅰ类锻造工艺下最终得到具有粗大晶粒的片层组织,该类型组织强度及塑性均较低,不能满足指标要求;采用Ⅱ类锻造工艺即第2火加热温度在高温两相区且采用大锻造比可以获得条状α和细小等轴α构成的细小的混合组织,该组织具有较好的拉伸性能,满足指标要求。锻造时采用换向拔长镦粗的方式能保证异形锻件的宏观组织均匀。     

显微组织类型对TB17钛合金力学性能的影响

研究了TB17钛合金不同显微组织特征在固溶态和固溶时效态时,对其相组成、室温拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明,TB17钛合金经不同固溶热处理并冷却到室温后,不同显微组织特征的相组成相差不大,主要由残余β相和α相组成,无β→ω相变和β→α″等非平衡相变发生;从β单相区固溶冷却后,显微组织为单一β相组织;固溶处理状态下,随着α相含量由单一β相的0提高到网篮组织的8.06%,其拉伸强度逐渐提高,而拉伸塑性下降明显。经固溶时效处理后,具有不同显微组织特征的TB17钛合金均析出了弥散分布的细片层状时效α相,其中双态组织最薄,网篮组织最厚,拉伸强度的提高是细片层状α相的厚度和等温时效后析出的细片层状α相体积分数共同作用的结果,且拉伸强度提高的幅度与析出的细片层状α相体积分数成正相关关系;片层状α相厚度与其断裂韧度成正相关关系,且固溶处理后存在的粗片层状α相的影响更大。