航天紧固件用TC4钛合金棒材固溶时效后的组织与性能

对航天用紧固件TC4钛合金棒材进行固溶时效处理,对棒材不同位置进行显微组织观察、硬度和室温拉伸性能检测。结果表明:TC4钛合金棒材经固溶时效后表面至心部的组织与性能受冷却速度的影响呈现显著差异。固溶时效后的显微组织由稳定的等轴α相、弥散的马氏体α′相和亚稳定β相组成,试样端面上因冷却速度相差不大,次生α相的形态和含量没有明显差异;中部截面上边部至心部的次生α相含量逐渐增多,同时次生α相片层厚度逐渐增大并趋于等轴化。端面上不同位置显微硬度值没有明显差异,但中部截面上由边部至心部的显微硬度值呈总体降低趋势,且中部截面上边部的显微硬度值与端面相差不大。试样心部因固溶过程中冷却缓慢,整体试样的室温拉伸性能明显低于去除心部的试样。     

低温固溶及时效处理对TC4合金棒材组织及力学性能的影响

研究了TC4钛合金棒材经650和700℃固溶处理及时效处理后的组织和性能变化。结果表明:对热加工态的TC4钛合金进行650℃的固溶热处理,材料的显微组织和拉伸性能变化不大。经过700℃固溶热处理,TC4钛合金棒材强度明显降低,屈服强度相对于热加工态降低77 MPa,且屈/强比明显低于普通退火。时效热处理后,合金的强度显著提高,400℃时效后抗拉强度达到1020 MPa,相对于热加工态提高53 MPa。显微组织分析表明,热加工后的TC4棒材显微组织由初生α相、次生α相以及残余β相组成。热处理过程中,残余β相中针状α相的溶解与重新析出是影响合金拉伸性能变化的主要原因。     

三重热处理对TC21钛合金网篮组织及拉伸性能的影响

对TC21钛合金进行三重热处理试验,研究了热处理温度和冷却速率对TC21钛合金网篮组织及拉伸性能的影响。结果表明,TC21合金在β单相区高温（990℃）固溶后,再经历两相区低温（870～910℃）固溶和低温（590℃）时效后,合金的显微组织呈现典型的网篮组织。随着第二重热处理温度的升高,片状α相含量和长度显著减小,厚度增加,合金的强度增加,塑性下降。经不同的冷却速率处理后,水冷和空冷试样的显微组织均由α相、β相和马氏体αy组成,而炉冷试样仅由α相和β相组成。三者的拉伸性能相比较,水冷和空冷试样表现为强度较好,塑性较差;炉冷试样表现为塑性较好,强度较差。TC21合金较好的三重热处理工艺为：990℃/1 h, AC+870℃/1 h, AC+590℃/4 h, AC。     

大规格TC11钛合金棒材的热处理

对大规格 TC11钛合金棒材双重退火后的组织与性能进行研究.结果表明,TC11合金棒材热处理后,其中心部分组织因冷却速度缓慢,显微组织和α、β相成分发生明显改变.该组织与性能已不符合GJB 2744A-2007<航空用钛及钛合金自由锻件和模锻件规范>要求.因此大规格TC11合金棒材应根据材料的使用条件和不同的性能要求,适当调整热处理制度.     

热加工及热处理工艺对Ti80合金棒材组织和性能的影响

对不同的热加工工艺及热处理工艺获得的Ti80合金棒材进行了室温力学性能和组织的分析研究。结果表明：Ti80合金棒材精锻时,随着变形量增加室温拉伸性强度逐渐增加,塑性变化不明显,而冲击韧性随着变形量的增加而显著下降;轧制棒材的冲击韧性比相近变形量的精锻棒材略高;室温拉伸性能对热处理温度不敏感,900℃及其以上热处理的几乎保持不变;热处理温度对冲击韧性影响较大,（940~980）℃×75 min/AC的综合力学性能较好。     

锻后热处理对TC17钛合金组织与性能的影响

通过改变时效温度研究热处理制度对β锻造后TC17钛合金显微组织和力学性能的影响,并根据其服役要求选择较佳的热处理制度。结果表明:随着时效温度的升高,显微组织中晶内次生片层状α相集束尺寸增大,位向关系变得简单,β相转变组织含量增多,合金的强度减小,塑性及断裂韧性升高,采用800℃×4 h,WC+660℃×8 h,AC较佳热处理制度,TC17钛合金的室温拉伸性能、断裂韧性及高、低周疲劳性能均满足技术标准要求,且各项力学性能匹配良好。     

退火工艺对Ti85合金组织和力学性能的影响

通过热处理试验,研究了不同热处理制度对Ti85合金组织和性能的影响。结果表明:退火制度对Ti85合金的组织和性能有较大影响。随着退火温度的上升,显微组织中的α相含量减少,强度增加,在保证强度和塑性未有较大变化时,冲击韧性在995℃/180 min,AC(空冷)的条件下达到最大。本试验最佳热处理制度为995℃/180 min,AC。     

应变量对TC17钛合金高温性能及片状α相演变的影响

在两相区对TC17钛合金进行了变形量分别为0、20%、40%、60%、80%的等温变形,同一制度热处理(820℃×4 h/WQ+630℃×8 h/AC)后,测试了400℃拉伸性能,观察了显微组织,研究α+β两相区应变量对TC17钛合金高温拉伸性能和片状α相演变影响研究。结果表明:TC17钛合金在两相区经历不同的应变量变形和同一热处理后,组织演变的主要特征是片状α相球化,球化分数随应变量的提高而增加;400℃拉伸强度和塑性则随着应变量提高而提高;定量分析α相球化分数与400℃拉伸性能的关系发现两者之间符合线性关系,通过数据拟合建立了抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率与α相球化分数关系的数学表达式。     

TC11钛合金棒材锻造工艺的研究

研究了三种不同锻造工艺对TC11钛合金棒材的组织及力学性能的影响,使用金相显微镜观察了棒材的显微组织,使用拉伸试验机测试了拉伸性能。结果表明,通过β相区和两相区相结合的镦拔变形方式并制定合理的锻造温度可以得到球化程度较高、等轴、细小、初生α相含量适当的棒材组织,这种组织可实现棒材塑性和强度的良好匹配。     

变形温度对异种钛合金电子束焊件显微组织与力学性能的影响

研究等温和近等温锻造变形温度对电子束焊接的异种合金(Ti2AlNb金属间化合物与TC11两相钛合金)焊接界面的显微组织与接头拉伸性能的影响。采用OM、SEM对焊缝区组织及拉伸度样断口进行观察,并对接头的拉伸性能进行研究。结果表明:电子束焊接的Ti2AlNb/TC11异种合金焊接界面的显微组织和接头的拉伸性能对变形温度敏感,在950℃变形后,位于焊缝一侧的Ti2AlNb合金中O相的含量大大增加,而位于焊缝另一侧的TC11合金为等轴α相和条状α相的混合组织,但焊缝上仍可见到断续相连的晶界α/α2相;在1010℃变形后,TC11合金具有魏氏体组织特征,这时焊缝上的晶界α/α2相完全断开;经950℃变形的试样在室温拉伸时,在Ti2AlNb合金中发生脆性断裂,这与O相不易协调变形有关,经500℃高温拉伸时,合金表现出较高的强度和较好的塑性,这是由于焊接界面的α/α2相颗粒较小,断裂位置转移到TC11钛合金上所致;经1010℃变形的试样表现出一定的强度,但是塑性严重下降,这与TC11钛合金的魏氏组织特征有关;因此,异种合金进行等温变形时,须严格控制变形温度。     

热处理对X-5钛合金棒材组织与性能的影响

研究了Φ16mm的X-5钛合金棒材在不同热处理条件下的显微组织和力学性能。结果表明：采用800℃×60min／AC和850℃×10min／AC进行固溶处理,φ16mm的X-5钛合金棒材可以获得较好的显微组织和室温力学性能;在800℃×60min／AC＋500℃×8h／AC的固溶加时效制度下,Φ16mm的X-5钛合金棒材可以获得最好的强化效果,且塑性也能满足设计需要;不同的固溶冷却方式则对Φ16mm的X-5钛合金棒材的室温力学性能影响不大。     

热处理对高Mo当量BT25y钛合金显微组织和力学性能的影响

通过显微组织观察和力学性能测定对高Mo当量BT25y钛合金经二重和三重热处理后的室温和650℃拉伸性能和冲击韧性与显微组织之间的关系进行了分析和研究.结果表明,BT25y钛合金在650℃下的拉伸强度与目前几种600℃高温钛合金在600℃下的拉伸强度相当;增加Mo当量可以提高650℃下的拉伸强度;通过三重热处理可以明显提高BT25y钛合金的冲击韧性.     

热加工及热处理工艺对TC21钛合金板材微观组织和力学性能的影响

对TC21钛合金板材进行不同工艺的热轧制及热处理试验，阐明了不同工艺条件下微观组织的演变规律，明确了板材强塑性、冲击功以及断裂行为与不同显微组织之间的对应关系。研究表明，随着轧制温度从930℃升高至1060℃,板材显微组织依次由板条组织变为等轴组织再变为双态组织，该过程中板材强度降低，塑性变化不大，冲击韧性无明显的规律性，960℃和1060℃轧制时板材冲击韧性较高；通过热处理同样可以有效调控显微组织，随着固溶温度从900℃升高至960℃,再经相同工艺时效处理后，原始的α相向β相转变，并在固溶温度为960℃时析出细小的α板条，该过程中强度先升高后降低，塑性和冲击韧性则先降低后升高。960℃轧制得到的TC21钛合金板材经过960℃×2 h/AC+590℃×4 h/AC热处理后，可获得较好的强韧匹配。     

Ti60钛合金大棒材的显微组织及力学性能

研究2种不同工艺制备的Ti60高温钛合金d300 mm棒材的显微组织及力学性能。结果表明:Ti60合金大棒材的显微组织靠近外表面的区域变形比较充分,显微组织均匀性较好,靠近心部区域α相的等轴化程度低,显微组织均匀性相对表面区域较差,这种差别会遗传到两相区的热处理态显微组织中;不同变形程度的大棒材显微组织尤其是α相的形貌略有差异,但除600℃轴向拉伸性能外,室温拉伸、蠕变性能差别很小,这主要是由于初生α相体积分数较低的缘故。     

径向锻造方式对TC6钛合金棒材组织和拉伸性能的影响

通过改变径向锻造方式研究了TC6钛合金棒材组织和性能的变化,对显微组织及拉伸性能进行了表征。结果表明:与传统的径向锻造方法相比,工艺改进后棒材的组织均匀性增加,心部和边部显微组织趋于一致。工艺改进后棒材的强度比改进前的高约10%,伸长率基本不变;冲击性能略低于改进前的。     

热处理温度对TC20钛合金细晶棒材组织和性能的影响

TC20钛合金具有较低的密度、合适的强度以及优良的生物相容性、耐腐蚀性、可加工性等特点,被广泛用作生物医用材料。细小均匀且稳定的显微组织是保障和提高TC20钛合金产品使用寿命的关键,因而研究相同加工条件下,热处理制度对棒材组织及性能的影响具有重要意义。为此,对TC20钛合金细晶棒材进行了不同温度下的热处理实验,分析了经不同温度热处理后棒材的显微组织和力学性能变化。结果表明:热处理温度对T20钛合金棒材显微组织的影响较显著,随着热处理温度的升高,细晶棒材强度持续降低,在800℃处理时强度降低幅度最大,而塑性基本不变。     

热处理对激光沉积TC4/TC11组织和性能的影响

通过对激光沉积TC4/TC11钛合金直接过渡件沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能、拉伸断口及显微硬度进行对比研究,探索改善激光沉积TC4/TC11钛合金组织,进而提高综合力学性能的途径。研究结果表明,沉积态试样在970 ℃热处理后α板条的长宽比小于沉积态和退火态,两侧组织均呈现典型的网篮组织特征且更为均匀,晶界α相彻底消失,过渡界面基本消失,使得TC4/TC11组织参数最优化;沉积态、去应力退火和固溶时效(最优热处理参数)热处理后试样的拉伸断口为韧性断口且均断在了TC4侧,其中固溶时效热处理后试样强度没有明显降低,塑性得到显著提高,具有良好的综合力学性能;当热处理温度提高到970 ℃(最优热处理参数),该试样沿着整个过渡界面显微硬度值分布最均匀、差异最小,基体与过渡界面处显微硬度值变化也最小。     

轧制温度和热处理对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

研究了轧制温度和热处理制度对TB9钛合金棒材显微组织及力学性能的影响。结果表明:在800、850、930℃下轧制的TB9钛合金棒材经810℃×30 min/WQ固溶后,显微组织均为等轴β组织,930℃下轧制的棒材组织更加均匀,轧制温度对棒材固溶后的力学性能影响较小。经510℃×12 h/AC时效处理后,棒材的强度和塑性等综合性能随轧制温度的升高变化不大,抗拉强度全部大于1 300 MPa,屈服强度大于1 200 MPa,延伸率大于10%,能够满足某零件对材料的要求。此外,TB9钛合金的强度随时效温度的上升而减小,而塑性逐渐增加。     

连续轧制过程中TC4钛合金的组织均匀性分析

采用连续轧制的变形方式制备了不同规格TC4钛合金棒材,主要分析了不同加热温度下材料显微组织的均匀性。结果表明,930和970℃两种温度轧制的TC4钛合金□45mm材料内外组织差异大;随着棒材规格减小,棒材组织更均匀、更细小;两种轧制温度的棒材性能均符合GB 13810标准要求,最小规格Ф11.5 mm棒材强度与塑性都优于其他规格,综合性能优良。     

航空发动机用大规格TC17钛合金棒材显微组织均匀性研究

利用电子背散射衍射(EBSD)技术对?500 mm TC17钛合金棒材显微组织的均匀性进行了研究,分析了不同部位α、β相的晶体取向。结果表明,棒材边部和心部的初生α相等轴化良好,取向分布均匀;锻后冷却速度会影响棒材边部和心部组织中等轴α相的晶粒尺寸,心部显著大于边部。在光学显微镜下原始β晶界不明显,但心部组织中出现β相基本保持取向一致的"宏区",说明原始β晶粒破碎程度不足。对于大规格TC17钛合金棒材,仅凭借显微组织判定其均匀性存在漏洞,需增加β晶粒度检查以规避后续出现粗大原始β晶粒的风险。