固溶处理对Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金组织与性能的影响

研究了固溶处理对一种新型Ti-6Cr-5 Mo-5V-4Al合金组织与室温拉伸性能的影响.研究发现:Ti-6Cr-5 Mo-5V-4Al合金在β/β固溶处理后的典型组织为:变形拉长的β晶粒,晶粒破碎,原始β晶界处有项链状初生α相析出,经时效后,晶内则析出纵横交错的细小次生α相.β固溶处理后的典型组织为:等轴β晶粒,经时效后晶界处沿着一定取向析出次生α相薄片层,晶内弥散分布着平行交错的细小次生α相.随着固溶温度的升高,β晶粒尺寸逐渐增大,初生α相的含量逐渐减少,相转变温度以上固溶处理后初生α相完全消失.α/β固溶+时效后显微组织中次生α相尺寸较小,大小均匀,长度在500nm左右;而β固溶+时效后显微组织中次生α相尺寸较大,且大小不均,长度在200～1500 nm左右.该合金经固溶处理后具有中等强度水平和良好的塑性,且在实验温度范围内,固溶温度越高,合金强度越低,塑性越好;经时效后,α/β固溶处理的时效强化效应明显强于β固溶处理后,强度差值达360 MPa,主要是因为α/β固溶处理后初生α相的析出,导致残余β相更加稳定,时效时次生α相的驱动力小,以及残余大量的位错等缺陷为α相提供了较多的形核位置,因此次生α相尺寸细小且分布均匀弥散.     

热处理工艺对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

文章借助光学显微镜、扫描电镜和室温拉伸机，研究了不同固溶和时效温度对TB9钛合金棒材显微观组织、力学性能及断口形貌的影响。结果表明：在时效温度相同的条件下，随着固溶温度的升高，β相晶粒尺寸增加，抗拉强度和屈服强度呈下降趋势，延伸率和面缩率变化较小；在相同固溶处理工艺条件下，随着时效温度的升高，β相晶粒尺寸增加，在高于510℃时效后，β相晶内和晶界处出现了大量α析出相，抗拉强度和屈服强度显著降低，延伸率和面缩率显著提高；随着固溶温度的增加，相同时效温度处理的断口形貌由韧窝状塑性断裂逐渐向脆性断裂转变，韧窝含量减小，沿晶断裂的含量增加。     

热处理对新型β钛合金组织与性能的影响

合理的热处理制度能显著影响β钛合金的显微组织和强化行为。通过对一种新型Ti-Al-V-Mo-Cr-Zr-Nb-Fe亚稳β钛合金的固溶时效处理,研究了热处理工艺对该合金组织与力学性能的影响。结果表明:该合金720℃固溶处理后,可以获得单一均匀的等轴β晶粒,为最佳固溶温度;经440~520℃时效处理后,发现时效温度对该新型合金α相析出的形态与尺寸的影响显著:在较低温度440℃时效时β基体上有针状α相析出,平均晶粒尺寸在1~2μm左右;较高温度520℃时效时,α相宽度和片层间距都增大,α相尺寸长大到3~5μm,针状α相向短棒状转化。在实验温度范围内,随着时效温度升高,合金强度降低,塑性增加。720℃固溶较低温度时效合金可获得较好的强度与韧性匹配。该合金理想的热处理工艺参数为720℃/30 min、空冷(AC)+440℃/12 h、空冷(AC),由此可获得到良好的综合性能(抗拉强度UTS=1412.8 MPa,屈服强度YS=1309.4 MPa,延伸率A=8.56%,断面收缩率Z=44.94%)。     

紧固件用TB2钛合金棒材热处理工艺研究

研究了热处理工艺对原始组织为粗大β晶粒+少量细小α晶粒的紧固件用TB2钛合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高，棒材组织中α相含量逐渐减少，β晶粒尺寸明显增大，经780℃固溶后强度和塑性匹配最好；固溶+时效处理时，随着时效温度的升高，棒材组织中析出的次生α相体积分数先增加后减少，且棒材强度先升高后降低；经固溶+预拉伸变形+时效处理后，棒材组织中晶粒有一定细化，次生片状α相含量增多，抗拉强度较固溶后直接时效提高了近10%。     

热处理对新型医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金显微组织与力学性能的影响

分析了不同热处理制度对新型医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:经(α+β)两相区固溶处理后,合金主要由初生α相和β相组成;初生α相尺寸短小,以颗粒状形式出现在晶粒内部和晶界附近。在实验参数范围内,升高固溶温度导致初生α相的体积分数降低,β相的体积分数增加。经β单相区固溶处理后,合金主要由单一β相组成;随着固溶温度升高,β相晶粒逐渐长大,晶粒尺寸约为25μm。经(α+β)两相区固溶+时效处理后,在β相基体上析出针状α相,尺寸细小,呈交叉排列。经β单相区固溶+时效处理后,在β相晶界附近和晶粒内部析出尺寸大小不一的细针状α相;晶界附近析出的α相具有一定的取向,晶粒内部析出的α相横纵交错,大小不均匀。经固溶处理后,合金获得中等水平的强度和较好的塑性;随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐减小,塑性和弹性模量逐渐增加。经(α+β)两相区固溶处理后,合金的抗拉强度与屈服强度之差(Rm-Rp0.2)较β单相区固溶处理后的大。经(α+β)两相区固溶+时效处理后的合金强度增量高于β单相区固溶+时效处理后的合金强度增量。在相同时效条件下,随着固溶温度升高,合金的强度和模量逐渐减小,延伸率基本保持不变。经780℃/30min固溶空冷+480℃/6h时效空冷处理后合金的弹性模量达最小值(E=64GPa),最接近于人体自然骨骼等硬组织的弹性模量。     

时效处理对近β型钛合金TLM组织与性能的影响

研究了不同时效温度和保温时间对近β型钛合金TLM微观组织和力学性能的影响。结果表明,经β单相区固溶+时效处理后合金微观组织特征为:沉淀α相在晶界两侧沿一定的晶体学位向呈集束状析出,晶内也有大量沉淀α相产生。随着时效温度升高,沉淀α相尺寸逐渐增大且趋于均匀,合金强度降低,塑性增强。当时效温度从480℃升高至510℃时,强化效果最为明显,合金的抗拉强度增量达到最大值184 MPa;当时效温度从510℃升高至540℃时,抗拉强度增量最小,仅63 MPa。随着保温时间的延长,晶界附近析出的集束状α相尺寸明显增大,且在原来未析出区域也有α相产生,分布逐渐趋于均匀。在480℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度增大,塑性降低;在510℃下进行时效时,合金强度和塑性随保温时间延长变化不明显;在540℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度减小,塑性增强。     

双相区固溶温度对Ti-55531合金组织和力学性能的影响

通过对Ti-55531合金在双相区不同温度(730~830℃)固溶2 h空冷后,经相同的时效工艺(600℃/6 h/空冷(AC))处理;再结合扫描电子显微镜(SEM)和拉伸试验等分析方法,系统研究了双相区不同固溶温度对该合金组织和力学性能的影响规律。结果表明,随固溶温度的升高,等轴αp含量降低,尺寸减小;后续时效析出的αs含量增多,形态也有显著变化,由全短棒状向短棒状+针状、针状+长片状、全长片状的顺序转变。固溶温度从730℃升高到780℃,塑性较好的αp含量减少导致合金塑性降低,αs含量增加导致合金强度提高;固溶温度从780℃升高到800℃,αs含量继续增多导致合金强度上升,适量的长片状αs促进了合金塑性提高;固溶温度从800℃升高到相变点830℃,过多的长片状αs导致合金强度和塑性都显著下降。合金的强塑性匹配较好时对应的固溶温度为780~800℃。合金的断裂方式都是以微孔聚集型为主、含解理撕裂和沿晶开裂的混合断裂机制,且随固溶温度的增加,合金塑性断裂机制减小,脆性断裂机制增加。     

Ti-Al-Mo合金的时效析出行为

研究了一种新型Ti-Al-Mo近β型钛合金在900℃×30 min/WQ固溶处理后,在不同条件时效处理后的析出相、显微硬度及力学性能。研究结果表明,在500℃时效4 h后的合金显微维氏硬度最高,为4 273 MPa;时效温度在400~700℃范围内时,随着时效温度的升高,析出的片层状α相尺寸逐渐增大,体积分数先增加后降低。由于加入了β稳定元素Mo,能提高强度但也会降低塑性,为了获得较好的强塑性匹配,在时效时间一定的前提下,时效温度应选取500℃左右;而为了得到较高的塑性和断裂韧性,在600~700℃之间时效较为适宜。     

固溶时效对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb合金组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、时效温度、时效时间对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb(Ti-65541)合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在β相变点以上固溶并时效后,合金中析出细小的次生α相,初生α相完全消失;在较低温度固溶并时效后,次生α相和初生α相同时存在。时效温度对合金强度和塑性的影响最为显著,固溶温度次之,时效时间的影响最弱。随着时效温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度降低,塑性提高。随着固溶温度的提高,合金的强度提高,塑性降低。随着时效时间的延长,合金强度和塑性总体呈降低趋势。在740～760℃范围内固溶处理,在540～580℃范围内时效且时效时间在4～6 h内,可获得综合性能优异的Ti-65541合金。     

固溶时效对TC19钛合金棒材组织及性能的影响

对TC19钛合金棒材进行固溶时效热处理,利用SEM及力学性能测试研究固溶温度、时效温度对其组织及室温力学性能的影响,并对不同固溶冷却方式及时效时间下的组织和力学性能差异进行对比研究。结果表明:固溶处理后棒材组织为初生α相和亚稳态β相基;再经时效处理后组织转变为分布在β相基体间的条状初生α及弥散在β相中的细小α析出相。当时效温度一定时,随固溶温度的升高,强度增加,塑性下降;当固溶温度一定时,随时效温度的升高,强度先略微升高后降低,塑性升高;固溶后冷却速度较快及延长时效处理时间时,试样均呈现强度升高,塑性下降的规律。热处理工艺为860℃/1 h,空冷+570℃/4 h,空冷时,棒材强塑性匹配最佳。     

热处理对Ti-3Al-2Fe-8V-1.5Mo合金组织和拉伸性能影响

利用光学显微技术(OM)和扫描电子显微技术(SEM)研究了Ti-3Al-2Fe-8V-1.5Mo合金在两相区和单相区固溶时效工艺下固溶温度、时效温度和时间对合金显微组织、拉伸性能和断口形貌的影响。结果表明:该合金经过固溶时效处理后的显微组织主要由α相和β相组成。随固溶温度升高,初生α相(α_p)体积分数减小,次生α相(α_s)含量增加;在相同的固溶条件下,随着时效温度和时间延长,α_s相尺寸增大,晶界α相变宽。单相区固溶时效处理后,α_s相以一定的取向关系沿着晶界弥散析出。与两相区固溶时效相比,单相区固溶时效后析出的α_s相弥散度较高、尺寸较小,强化效果更明显。α_p和α_s相会影响合金性能,随固溶温度降低、时效温度和时间增加,合金强化效应减弱,但塑性提高。通过观察拉伸断口形貌发现:合金在两相区固溶时效后以韧性断裂为主,在单相区固溶时效后以延性沿晶断裂方式为主。     

固溶温度对Ti6Al4V ELI钛合金显微组织及性能的影响

采用扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了固溶热处理对Ti6Al4V ELI钛合金显微组织的演变规律,以及显微组织对力学性能的影响关系,结果表明:随着固溶温度的升高,Ti6A14V ELI钛合金初生αp相含量降低,片层α相厚度和β晶粒尺寸均增加;钛合金强度和塑性均随着固溶温度的升高而降低,在952℃固溶后时效,抗拉强度可达915 MPa,延伸率16.8％,断裂韧性仅为84 MPa·m1/2;在997℃进行固溶后时效,钛合金抗拉强度降低至861 MPa,延伸率9.6％,断裂韧性达115 MPa·m1/2.在952℃进行固溶,Ti6A14V ELI钛合金为韧性断裂,提高固溶温度后合金呈韧脆混合型断裂.     

固溶温度对7050铝合金组织及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能测试及断裂韧性试验研究了固溶温度对7050铝合金组织和力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,合金晶粒发生再结晶的比例逐渐增大,合金中粗大第二相粒子逐渐减少而后趋于稳定。另外,随着固溶温度升高,合金的强度以及断裂韧性先升高后降低,试样断裂时穿晶断裂的比例逐渐增大,穿晶韧窝更多、更深,韧窝中的粗大第二相明显减少。当固溶温度超过480℃后,合金断裂方式主要为沿晶断裂。     

固溶温度对Ti-62A合金拉伸性能和断裂韧性的影响

Ti-62A合金是一种新型高强高韧损伤容限型钛合金,研究了固溶温度对Ti-62A合金30 mm厚板材的显微组织、拉伸性能以及断裂韧性的影响规律。研究结果表明:Ti-62A合金Φ720 mm铸锭经单相区和两相区多道次大变形轧制后所得的30 mm厚板材组织为典型的片层组织,由片层状的α相和β转变组织构成,组织均匀,片层状α相平均宽度约为2.5μm,长度在40～65μm之间。两相区固溶+时效处理后,合金的组织类型为片层状组织,即片层状的初生α相(αp)相与β转变组织,随固溶温度升高,合金中的初生α相(αp)相含量显著减少,β转变组织逐渐增多,次生α相(αs)片层宽度增大,同时合金的强度下降,塑性上升,当接近相变点时这种趋势变缓。单相区固溶+时效处理获得魏氏组织,晶粒粗大,晶界平直而清晰,其拉伸强度高于920℃和940℃固溶时的片层组织,但塑性显著降低;与900℃固溶时相比强度和塑性均降低。合金的断裂韧性随固溶温度的上升而逐渐升高,单相区固溶并时效后的魏氏组织的断裂韧性明显优于两相区固溶并时效后的片层组织。     

热处理工艺对近α钛合金组织与性能的影响

研究了固溶和时效工艺参数对一种近α钛合金Ti-5Al-2Nb-2Zr-1.5Mo显微组织与力学性能的影响.结果表明:在α+β两相区,随着固溶温度的升高,初生α相含量(体积分数,下同)减少,亚稳相含量增加,冷却过程中分解的针状马氏体α'相使合金的硬度升高;时效温度的变化通过影响α'相分解析出次生α相的尺寸、数量及分布方式影响合金的力学性能,合金经960℃固溶,500℃时效4 h后维氏硬度达到峰值374,屈服强度和抗拉强度分别达到874,982 MPa.     

热处理工艺对SLM成形汽车用Fe-35Mn铁基高锰合金组织与力学性能的影响

采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形技术制备汽车用Fe-35Mn铁基高锰合金,并分别采用固溶、时效以及固溶–时效3种不同的工艺进行热处理,分析和测试合金的显微组织与力学性能。结果表明:SLM成形态Fe-35Mn高锰合金经过固溶或固溶–时效处理后,晶粒细化,并生成许多孪晶。与固溶态合金相比,固溶-时效态合金的晶粒更大,晶粒中存在均匀分布的孪晶组织,并且孪晶尺寸更大。SLM成形态Fe-35Mn合金经过不同的热处理后,均生成α-Mn相。随拉伸应变提高,固溶态合金最早发生塑性变形,塑性最好;经过时效处理后,合金的抗拉强度与屈服强度提高,但冲击韧性与伸长率降低;经过固溶-时效处理后,合金的孔隙数量最少,冲击韧性与伸长率达到最大(分别为22.8 kV/J和21.6%),具有良好的塑性。SLM成形态及热处理态Fe-35Mn合金的拉伸断口均呈现韧窝断裂特征。固溶-时效态合金的拉伸断口孔隙数量最少,塑性最好。     

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。     

Ti-13Nb-13Zr合金力学性能和显微组织的研究

研究了Ti—13Nb—13Zr合金在β相区和(α β)两相区固溶和时效处理后其合金力学性能及组织变化规律。分析发现在β相区固溶的合金，水冷时生成针状马氏体α′，空冷时生成亚稳定β相和少量αp，在(α β)两相区固溶生成β转和αp。在β相区和(α β)两相区固溶试样经时效后，晶粒内部主要析出点状和棒状αs。在750℃/1h固溶(WQ)和低温510℃/6h时效的合金抗拉强度高、塑性较高、弹性模量低，可以满足人体植入要求。     

GH4099高温合金固溶时效组织与性能研究

GH4099合金在1050℃、1100℃和1150℃进行固溶处理后,分别在750℃、850℃和950℃进行时效处理,通过实验研究不同固溶温度和时效温度对GH4099合金微观组织和性能的影响规律。结果表明,随着固溶温度的升高,晶粒尺寸呈增加趋势;在相同固溶温度下,随着时效温度的升高,析出相含量增加,颗粒尺寸增加。合金经1150℃固溶并在950℃时效后析出相的数量最多,颗粒最大。合金硬度受时效温度影响较大,随着时效温度的升高硬度先升后降,850℃时效处理后的硬度最高,950℃时效处理后的硬度最低。     

不同热处理条件下Ti-1023钛合金的绝热剪切敏感性

利用Hopkinson压杆试验系统对圆柱形试样进行室温动态压缩冲击试验,研究不同热处理制度下Ti-1023钛合金的微观组织、绝热剪切带的形成特征。结果表明,相变点以上固溶处理使Ti-1023合金组织晶粒尺寸增大,β晶界处析出细针状α相;相变点以下的固溶时效使晶粒内部析出大量球状α相,相变点以下的固溶双重时效处理的组织晶粒更为细小均匀。在较高应变率加载条件下,不同组织均表现出明显的应变率增强和增塑效应,具有明显的热塑性失稳特征。相变点以上固溶时效组织动态强度高,但塑性差,绝热剪切敏感性最大;相变点以下固溶单重时效组织最不易发生绝热剪切,但强度低;固溶双重时效组织比固溶单重时效组织的动态强度高,塑性较好,具有最好的抗冲击承载能力。