激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的微纳压痕尺寸效应

目的 研究不同状态激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的纳米压痕尺寸效应。方法 对原始态合金分别进行600、700、800、900℃退火处理,利用扫描电子显微镜观察原始态和4种退火态合金的显微组织。基于纳米压痕技术测量原始态及4种退火态合金的纳米硬度和弹性模量。基于比例试样阻力模型、Nix-Gao模型和Meyer定律对纳米硬度进行函数拟合。结果 随着退火温度的升高,原始态组织从魏氏体逐渐演变为网篮组织。5种形态的Ti-6Al-4V合金的硬度和弹性模量均出现随压入深度的增加而减小的现象,表现出典型的压痕尺寸效应,基于试验测得的原始态及4种退火态合金的纳米硬度分别为3.66、4.36、3.96、3.88、4.77 GPa,弹性模量分别为113.1、125.2、102.1、100.3、108.7 GPa;基于比例试样阻力模型计算的纳米硬度分别为3.53、4.34、3.92、3.52、4.04 GPa;基于Nix-Gao模型计算的纳米硬度分别为3.68、3.94、4.07、3.85、4.47 GPa;基于Meyer定律拟合出的迈耶指数分别为1.75、1.86、1.82、1.80、1.81,均小于...     

双态高铌TiAl合金的蠕变行为

研究了Ti-45Al-9（Nb，W,B，Y）两相合金分别在760℃和815℃时，应力值在80MPa-300MPa区间的蠕变行为。蠕变前合金的显微组织为均匀细小的双态组织。将研究结果与高铌TiAl合金全片层组织的蠕变性能进行了对比，发现所研究的双态组织合金具有相对较弱的蠕变抗力，其最小蠕变速率较全片层组织Ti46A18．5Nb0．1C0．2B合金的要高1个数量级。蠕变应力指数表明，该合金在760℃～815℃2，80MPa-300 MPa的蠕变条件下，合金的蠕变受位错攀移控制。     

微观压痕法测量Sn-Ag-Cu系无铅钎料的力学性能

Sn-Ag-Cu系合金是最有可能替代Sn-Pb钎料的无铅钎料.介绍了一种测量其力学性能的新方法,即通过微压痕仪精确测量不同加载速率下压子的压入深度h与加载载荷F的关系来确定钎料的弹性模量E和蠕变速率敏感指数m.结果表明:加载速率对钎料蠕变压痕F-h曲线和压入深度有着重要的影响;Oliver-Pharr方法确定的钎料弹性模量取决于卸载过程而与加载速率无关.基于压痕做功概念定义了压痕蠕变硬度和蠕变应变速率,从而给出钎料的蠕变速率敏感指数.Sn-3.5Ag-0.75Cu与Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料蠕变压痕测试表明合金成分影响Sn-Ag-Cu系无铅钎料的力学性能.     

纳米压痕法测量超细晶工业纯钛室温蠕变速率敏感指数

室温下,采用复合细化(ECAP+冷轧+旋锻)工艺,制备出平均晶粒尺寸约为180 nm的超细晶工业纯钛,其抗拉强度高达870 MPa。利用纳米压痕仪对超细晶工业纯钛以恒加载速率/载荷的方式进行测试实验,通过测定压头保载阶段的压入位移和材料的硬度值计算得出室温蠕变速率敏感指数m值。结果表明:超细晶工业纯钛由于晶粒明显细化,晶界数量增多,晶界长度增加,位错增殖,在室温下表现出优良的抗蠕变能力,适合在压力环境下长期工作,其蠕变机理主要为蠕变位错机理。室温蠕变速率敏感指数m值与加载条件无关,主要由材料的微观组织决定。     

退火工艺对Ti-4.5Al-2.2V-0.1Fe合金组织结构及力学性能的影响

利用X射线衍射、扫描电镜和电子万能试验机等研究了不同退火工艺对挤压制备的Ti-4.5Al-2.2V-0.1Fe合金组织结构和力学性能的影响。结果表明：退火后，合金的X射线衍射峰略向左偏移，说明其晶格发生膨胀。制备态合金的组织以网篮组织为主，退火后获得了少量魏氏组织、双态组织和等轴组织。960℃+570℃退火后合金显微硬度达542.5 HV1;760℃退火后合金的拉伸强度与塑性匹配较优，并且其压缩塑性较好，韧窝多且深，其压缩应变值为27.4%,960℃+570℃退火后合金的压缩强度较高，达1738 MPa。总之，经760℃退火后，Ti-4.5Al-2.2V-0.1Fe合金的强度与塑性匹配较优，综合性能良好。     

Ti3Al基合金的热处理显微组织与蠕变性能

对Ti_3Al基合金Ti_3Al-26M,Ti_3Al-11.5M和Ti_3Al-22M(wt%)(M=Nb,Mo,V)的热处理与显微组织和显微组织与蠕变性能之间的关系进行了探讨。结果表明:同一合金在不同热处理条件下的显微组织具有不同的特征和尺寸,而在同一热处理条件下的3种合金显微组织特征相同,只是晶粒的尺寸不同。高温蠕变性能测定表明,Ti_3Al-26M合金的蠕变性能优于Ti_3Al-11.5M和Ti_3Al-22M合金。Ti_3Al-26M合金经β固溶处理的魏氏组织的蠕变性能最好,经α_2+β固溶+时效和工厂处理的等轴组织蠕变性能次之。Ti_3Al-26M合金α_2+β固溶+时效状态的稳态蠕变速率与温度和应力的关系研究表明。随着温度和应力的增加稳态蠕变速率明显增加,并且随温度影响更为明显。     

强磁场下退火对增材制造Ti-6Al-4V合金及其力学性能的影响

本文基于提出的一种崭新的磁场驱动方法有效地提高了激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的力学性能。通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜,系统地表征了初始态和在7T强磁场下退火30分钟的样品的微观结构。其中,退火温度分别选取在低于β转变温度的400 ℃和800 ℃,以及高于β转变温度的1200 ℃。键合电荷密度不仅可以表征由Al和V原子引起的晶格畸变,还可以从电子和原子本质上揭示固溶强化机制和马氏体相变机制。由于退火时间较短,经7T强磁场400℃和1200℃退火的试样的极限抗拉强度和伸长率均比初始态的试样有所提高。上述结果表明,通过热和磁场的耦合效应,可以预期改变激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的相变热力学,进而有效地优化其微观结构。这一设想的验证将有助于开发一种有效地提高增材制造材料的力学性能的新型磁场驱动方法。     

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%。     

Ti-6Al-4V合金的轧制与组织性能

采用光学显微镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了多道次两向轧制和单向轧制对不同原始状态(热轧态、水淬态和空冷态)Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态Ti-6Al-4V合金的组织为片状α相+β相+少量等轴α相,水淬态Ti-6Al-4V合金形成了针状马氏体组织,空冷态Ti-6Al-4V合金形成了网状组织。Ti-6Al-4V合金适宜的两向轧制温度为700 ℃,此时合金中可见颗粒状β相弥散分布在α基体上。两向轧制Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度从高至低顺序为:水淬态>热轧态>空冷态,且轧向强度要高于横向;相较于单向轧制,两向轧制明显降低了Ti-6Al-4V合金板材拉伸性能的各向异性,且水淬态Ti-6Al-4V合金的轧向和横向强度差异最小,700 ℃轧制Ti-6Al-4V合金的主要细化机制为位错细化。     

β热处理对SEBM Ti-6Al-4V Diamond点阵材料显微组织和力学性能的影响

采用电子束选区熔化(SEBM)技术制备Ti-6Al-4V Diamond点阵材料,研究β热处理(1100℃/2 h/FC)对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,经β热处理后,Ti-6Al-4V Diamond点阵材料的显微组织由原始β柱状晶转变为等轴晶,针状马氏体α′相以及α+β细片层组织转变为相互平行的α+β粗片层组织,且α片层平均厚度由0.8μm增加至7.4μm。此外,Ti-6Al-4V Diamond压缩应变增加,最大可达13.1%,但强度降低;热处理对点阵材料的模量影响较小。点阵材料的结构与材料具有独立性,热处理不会改变Ti-6Al-4V Diamond点阵材料强度、模量与相对密度的指数关系。     

Influence of melt hydrogenation during induction skull melting process on the solidification microstructure of Ti-6Al-4V alloy

A new method to modify the solidification microstructure of titanium alloys, named melt hydrogenation, by adding TiH2 as additive into the melt of titanium alloys during induction skull melting process (ISM), is put forward and the refining effect of this method on the solidification microstructure of Ti-6Al-4V alloy was studied experimentally. After melt hydrogenation, the grain sizes of as-cast Ti-6Al-4V alloy decreased to 612 μm from 1,072 μm, lath-shaped α phase was also refined and fine α/β lamellar microstructure was formed when 1.0 wt.% TiH2 was added. δ-hydride was found in the X-ray diffraction (XRD) spectra of Ti-6Al-4V alloy that prepared with 1.0 wt.% TiH2 added and the δ-hydride distributes in α phase as acicular precipitations.     

热处理对Mg-6Al-1Nd-1Gd合金组织和蠕变行为的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析等研究了Mg-6Al-1Nd-1Gd合金固溶与时效处理后的显微组织及在200℃和70 MPa条件下的高温压缩蠕变行为。结果表明:固溶+时效处理后Mg-6Al-1Nd-1Gd合金的β-Mg₁₇Al₁₂相几乎完全消失,金属间化合物为Al₂RE(Nd、Gd)相,且在晶界产生偏聚。蠕变后,热处理后合金的金属间化合物有所增加,T4态合金金属间化合物体积分数增加最多,高温蠕变抗力最好,蠕变量及稳态蠕变速率分别为1.8%及2.333×10^-8 s^-1,较铸态时的4.45%及5.817×10^-8 s^-1分别降低了59.6%和59.9%。     

Ti-6Al-4V合金汽轮机动叶片的热处理工艺

针对Ti-6Al-4V合金汽轮机动叶片出现的组织异常,研究了两种热处理工艺对Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响,并对锻造加热温度对该材料显微组织的影响进行了探讨。研究结果表明,Ti-6Al-4V合金汽轮机动叶片的组织异常是由于锻造加热温度过高或加热时间过长引起的,Ti-6Al-4V合金锻后采用固溶+时效或直接时效的热处理的方案都能满足产品毛坯性能要求,且锻后直接时效性能更优异。     

Al元素对Ti-V-Cr系阻燃钛合金热强性影响的研究

制备了Ti-25V-15Cr-0．2Si和Ti-25V-15Cr-2Al-0．2Si2种阻燃钛合金，分别测试其在不同热暴露和蠕变工艺条件下的热稳定性能和蠕变性能，并观察了组织。结果表明，Al元素提高了Ti—V-Cr系阻燃钛合金的室温力学性能，降低了热稳定性能和抗蠕变性能；在实验的热稳定和蠕变工艺参数下，2种合金中只存在a相和Ti5Si3相，没发现其他过渡相和中间化合物；在热暴露和蠕变过程中，组织稳定性降低，Al元素的添加促进了a相和Ti5si，相的析出，降低了Ti-V-Cr系阻燃钛合金抗蠕变性能和热稳定性能。     

添加晶粒细化剂硅对Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响(英文)

采用真空感应凝壳熔炼工艺在石墨模中制备Ti-6Al-4V和Ti6Al4V0.5Si两种钛合金。将硅作为一种晶粒细化剂加入到Ti-6Al-4V合金中,考察添加硅对铸态和模锻态Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响。铸态合金先在900°C下进行热模锻处理,然后分别进行两种不同的热处理。一种是将模锻样品在1050°C下保温30min,然后水淬以获得细小的层片状组织;另一种是将模锻件在1050°C下保温30min,然后再在800°C下保温30min,以获得粗大的层片状组织。Ti6-Al-4V合金中添加0.5%Si后,铸态合金的晶粒尺寸从627μm减小到337μm,其极限抗拉强度增加约25MPa。具有细小、层片状组织的Ti-6Al-4V0.5Si合金的最大极限抗拉强度为1380MPa,在Hank溶液和NaCl溶液中的腐蚀速度分别为1.35×106和5.78×104mm/a。Ti-6Al-4V合金中添加0.5%Si后,在低滑动速度下的磨损率降低50%,在高滑动速度下的磨损率降低约73%。     

HYDROGEN EFFECT ON DEFORMATION BEHMIOR OF TITANIUM ALLOY AT HIGH TEMPERATURE

1.IntroductionContinuousfiberreinforcedtitaniummatrixcompositeshavepotentialapplicationatelevatedtemperature.Anewmethodhajsbeentriedbyoneofthepresentautho.s[1'21toalleviatethedeleteriousinterfacereactionbetweenthefiberandthematrix,whichislikelytooccurinthiscompositeduringfabrication.Previous.orb[llshowedthattitaniummatrixcompositecanachievefullconsolidationatrelativelylowtemperaturewiththeaidofhydrogenasatemporaryalloyingelement.Furtherstudyalongthisdirectionshouldbebasedonacomprehensiveunders…     

C含量对铸造TiAl合金组织和力学性能的影响

在Ti-47.5Al-3.7(Cr,V,Zr)合金中添加0.05%~0.2%C(原子分数,下同),采用冷坩埚悬浮熔炼方法制备出了层片组织TiAl合金铸棒,通过组织观察、室温拉伸和蠕变性能测试研究了C含量对TiAl合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.05%~0.2%C后,合金仍可获得择优取向层片组织。随C含量增加α2层片体积分数略有增加,层片间距呈细化趋势。当C含量超过0.1%时,在α2和γ层片内和层片界面上有细小的Ti2AlC型碳化物析出,碳化物析出相的尺寸和数量随C含量增加有所增加。添加0.05%~0.2%C后提高了合金室温的抗拉强度和屈服强度,且随C含量增加提升幅度逐渐增大,当C含量为0.2%时,分别将抗拉强度和屈服强度提升了101和123 MPa。添加C元素后显著改善了合金的蠕变性能,当C含量为0.1%时蠕变性能最佳,与不含C的合金相比,其塑性蠕变应变降低了一半、相同应变时的蠕变速率降低了1个数量级以上。添加0.1%C提升合金蠕变抗力的机制主要是通过抑制合金在蠕变初期的位错萌生和增殖过程;在γ层片中形成割阶和位错碎片阻碍位错继续运动,使得合金在蠕变第一阶段的应变硬化程度迅速增加;此外,析出的Ti2AlC型碳化物进一步强化层片界面和基体,与层片间距细化共同提高了穿层片滑移位错的运动阻力。     

Modeling and Simulation for the Stress Relaxation Beha- vior of Ti-6Al-4V at Medium Temperature

应力松弛是钛合金在升高温度和加载条件下的一个显著特性,也是热校形和热处理的理论基础。因此研究了一种Ti-6Al-4V钛板在923~1023 K温度范围内、几种应变水平下的拉伸应力松弛行为。结果表明,应力松弛速率随着温度的升高而增加,材料中的残余应力经过一段时间之后趋向应力松弛极限;另外,在相同温度下,不同应力水平的应力松弛极限相同。进而,建立了一种描述应力松弛行为的显式三次延迟函数,本构精度高达97%,可用于工艺设计及理论分析。最后,基于应力松弛和蠕变的关系,提出了一种隐式蠕变型本构方程描述应力松弛行为,并将识别的材料参数输入ABAQUS,数值模拟了Ti-6Al-4V的热应力松弛行为,发现模拟的应力变化规律符合应力松弛曲线,证明了蠕变型本构方程对应力松弛模拟的适用性。     

Low-melting-point titanium-base brazing alloys—part 1: Characteristics of two-, three-, and four-component filler metals

The melting point, microstructure, phase, and electrochemical behavior of Ti-21Ni-15Cu alloy, together with two-, three-, and four-component low-melting-point titanium-base brazing alloys, are presented in this paper. Five filler metals were selected for the study, in which melting points were measured by differential thermal analysis, phases identified by x-ray diffractometry, and corrosion behaviors tested by potentiodynamic polarization. The experimental results show that the three-component Ti-15Cu-15Ni and the newly developed Ti-21Ni-14Cu alloys exhibit the combination of lower melting point and superior corrosion resistance compared to the two-and four-component titanium alloys, 316L stainless steel, and a Co-Cr-Mo alloy in Hank’s solution at 37 °C. On a short time basis, the presence of Ti₂Ni and Ti₂Cu intermetallics in the Ti-15Cu-15Ni and Ti-21Ni-14Cu alloys should not be preferentially dissolved in galvanic corrosion with respect to the dissimilar Ti-6Al-4V alloy.