Cr、V对多组元Ti-Al合金组织的影响

通过向Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金分别添加Cr、V,研究合金化元素和热处理对合金组织的影响。结果表明,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金铸态组织由(α_2+γ)片层团、钼化物和B_2相构成;加入Cr或V后,形成Cr B相和Ti_(0.925)V_(0.075)相,片层组织得到细化;随着Cr或V的增多,B2相也增多,细化程度增强。热处理后Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金为双态组织,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1Cr合金为全片层组织,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1V合金为近片层组织。Cr对α相转变温度的降低程度强于V。     

锻态Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等轴及片层组织高温拉伸性能及组织演变

等轴γ晶粒和α2/γ片层是beta-gamma TiAl合金的2种主要变形组织形态。研究了锻态Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等轴组织及片层组织的高温拉伸性能及组织演变。结果表明:拉伸温度对Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金的力学性能和显微组织有显著的影响。在相同温度下,Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等轴组织的抗拉强度和屈服强度略高于片层组织,而延伸率相差不大。随拉伸温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐减小,而延伸率迅速增大。对于等轴组织,提高温度,等轴γ晶粒被拉长,发生完全的动态再结晶,从而细化合金的显微组织。对于片层组织,α2/γ片层的分解和γ板条的再结晶程度随拉伸温度的升高而增大。Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金的韧脆转变温度在750～800℃之间。     

热加工过程中2种原始组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金变形行为（英文）

采用等温压缩试验研究不同原始组织对Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金流动应力、应变速率敏感性指数、应变硬化指数和表观变形激活能的影响。结果表明:原始组织为片层组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金具有更高的峰值应力和流动软化效应,当变形温度高于或等于810°C、应变速率为0.1~5.0 s-1时,原始组织为等轴组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金存在初始屈服现象。当应变为0.5~0.7、变形温度较低、应变速率为0.01 s-1时,原始组织为等轴组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金的应变速率敏感性指数值较大,这主要归因于其显微组织演变特征。隋着变形的进行,原始组织为片层组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金发生了α片层弯曲和动态球化现象,这使得其应变硬化指数变化显著。当应变为0.15~0.55时,原始组织为片层组织的Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金的表观变形激活能更大。     

变钒含量钛铝基合金组织和性能研究

设计了三种钛铝基合金,名义成分为Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B (1~#),Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1V (2~#)和Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-3V(3~#),通过控制钒的含量来研究合金的微观组织及其性能。利用光学显微镜(OM)及扫描电子显微镜(SEM)观察并分析合金的组织转变,进行了抗氧化性能和硬度测试。结果表明:合金铸态下的组织主要由α_2+γ片层和少量B_2相组成,B_2相的数量随V的加入而增多。合金的抗氧化性随V的加入急剧降低;铸态下,硬度随V含量的增加先降低后增大,热处理后的硬度随V含量增加而逐渐增大。     

Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的热变形行为及本构方程的建立

通过热模拟压缩试验研究了Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金在变形温度950~1100 ℃,变形速率0.001~1 s^-1,最大变形程度50%条件下的热变形行为。结果表明：Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的流变应力对热变形工艺参数（变形温度和变形速率）的敏感性较高,其真应力-真应变曲线具有峰值应力、应变软化和稳态流动特征。采用Arrhenius双曲正弦函数和多元回归处理法确定了合金在试验条件下的应力指数n、变形激活能Q等材料参数,建立了Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金高温变形本构关系模型。     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为及其本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(摩尔分数,%)合金在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-3～100 s-1和变形率为50%条件下的高温变形行为.结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb- 0.2W-0.15B合金在高温变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加;当应变超过一定值后,流变应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;随着形变温度的升高和应变速率的增加,合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低.利用热模拟压缩实验数据,基于Arrhenius 方程和Zener-Hollomon参数,运用多元回归分析方法建立Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金在高温变形过程中的流变应力本构模型.应用DEFORMTM 3D软件验证该流变应力本构模型的有效性,结果表明所得高温流变应力本构模型能够较好地预测Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W- 0.15B合金的高温变形行为.     

新型Ti-22Al-25Nb-1Mo-1V-1Zr-0.2Si合金的显微组织演变与蠕变变形行为（英文）

采用扫描电镜和透射电镜等分析手段研究新型Ti-22Al-25Nb-1Mo-1V-1Zr-0.2Si (摩尔分数,%)合金经不同时效热处理调控的显微组织演变与650°C、150 MPa下的蠕变变形行为。结果表明,合金的初始显微组织由α2、B2和O相构成。显微组织对热处理温度非常敏感,随着热处理温度的提高,合金的初始显微组织发生改变,其析出的板条O相的厚度增加,长度变短。而合金的抗蠕变性能与显微组织特征参数和板条O相的体积分数有关,板条O相的厚度增加是蠕变强度提高的主要原因。     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响（英文）

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0, 5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

高温变形参数对Ti3Al基合金微观组织的影响

研究了高温变形参数对Ti-24Al-15Nb- 1.5Mo合金显微组织的影响.实验选取的变形温度为980℃,应变速率为10-3～10-1 s-1,变形程度为30％～50％.结果表明:在变形过程中,应变速率对α2相体积分数影响不大,但对α2相晶粒的形态和尺寸有一定影响,较高的应变速率有利于细化晶粒;随着变形程度的提高,α2相晶粒的细化程度增加,晶粒粒径更加细小.     

粉末冶金Ti-Al-Mo-V-Ag合金的显微组织与力学性能

通过粉末冶金元素混合法,制备含α及β相的Ti-Al-Mo-V-Ag合金。通过X射线衍射、金相观察、扫描电镜观察及力学性能测试,研究Ag的添加及烧结温度对Ti-5Al-4Mo-4V合金的组织与性能影响。结果表明：Ag的添加能提高粉末冶金Ti-5Al-4Mo-4V合金的的相对密度,改善合金的力学性能;在1250℃下烧结4h后,Ti-5Al-4Mo-4V-5Ag合金的相对密度及抗压缩强度分别达到96.3%和1656MPa。     

钛基金属材料在空天飞机上的应用

用金相观察、X射线衍射等手段研究了Ti-34Al,Ti-34Al-2.5V,Ti-34Al-2.5V-0.2Er合金的显微组织、相组成,测定了各种变形条件下的流变应力,探讨了合金化元素V,Er对TiAl金属间化合物的变形行为、γ相晶格参数和晶胞体积的影响,以及流变应力与变形温度、应变速率三者间的关系。结果表明:在Ti-34Al中加入V,Er后,c/a比值加大;三种合金的最大流变应力与变形温度、变形速率之间遵循Zoner-Holloman关系;在700℃以下,三种合金的压缩屈服应力随温度升高而缓慢下降。     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0,5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

宝钛股份2006年生产经营状况及2007年发展

研究了Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金在900～1020 ℃,3.3×10-4～3.3×10-2 s-1条件下进行的超塑性拉伸性能结果表明:除温度900 ℃,应变速率3.3×10-2 s-1外,合金都显示出超塑性,延伸率范围为105%～1570%,最佳变形温度为980 ℃,最佳应变速率为3.3×10-4 s-1,在此条件下拉伸时,延伸率达到最大值1570%.应变速率对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金的组织演化有显著影响.在较高应变速率下变形,α2相尺寸先随温度升高至940 ℃有所减小,之后则随温度的升高有所粗化;而在较低的应变速率下变形,α2相呈粗化且不均匀的趋势,高的延伸率与大晶粒周围镶嵌许多小颗粒能有效协调变形.     

钛合金在汽车上的应用和展望

综述了近三十年来国外汽车用钛合金的研究开发现状汽车用钛合金包括Ti-5Al-2Cr-1Fe,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-4V,Ti-3Al-2.5V,Ti-6Al-4V/TiB,Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Mo-Si/TiB,Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo4Zr,Ti-6V-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si,Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si,Ti-3Al-2V-0.2S-0.47Ce-0.27La,Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si/10TiB,Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al/10TiB,Ti-6Al-2Fe-0.1Si等.估计到2001年,全世界汽车用钛合金将达到6000t.     

β相稳定元素对TiAl合金高温变形行为的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了Ti-44Al、Ti-44Al-6Nb和Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金在1 100～1 250℃和0. 01 s-1条件下的热变形行为。研究结果表明,添加β相稳定元素可降低TiAl合金的流变应力,在相同变形条件下Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金具有更低的峰值应力。高温变形时,TiAl合金主要发生片层弯曲和拉长协调变形,以及片层团晶界处动态再结晶和B2相协调变形。动态再结晶程度随着变形温度的升高以及β相稳定元素含量的提高而增加,B2相协调变形和促进动态再结晶是TiAl合金的主要软化方式。添加β相稳定元素和控制B2相含量能有效改善TiAl合金热加工性能。     

内燃机用Ti-42.5Al-4Nb-1Mo-0.2B合金高温组织研究

热处理可以有效细化Ti-Al合金晶粒,改善微观组织,提高性能。通过微观组织分析研究热处理温度对内燃机用Ti-42.5Al-4Nb-1Mo-0.2B合金组织的影响。结果表明:合金在铸态下主要为片层状组织形貌,合金组织中的B2相和γ相以混合状态存在。淬火组织内大块γ相已经全部消失,B2晶粒内只存在数量较少的细小棒状α_2晶粒。在高温状态下合金组织内存在大量β相,温度越高越易发生动态再结晶。随变形温度的升高,合金γ相的数量明显减少,γ相开始析出α_2相层片结构,生成α_2/γ片层状组织,同时也有一部分γ相全部转化为α_2相。     

单相亚稳β组织的Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金的热变形机制

Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金是一种高强近β型钛合金,该合金兼具良好的加工性能和力学性能,已被用于制造大型航空部件。日本研究人员基于组织演变和加工图技术,对原始组织为单相β等轴晶的Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金的热变形机制进行了研究。实验温度分别为600、700、800、900、1 000、1 100℃,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1、10s-1。     

Hot Workability and Microstructure Evolution of TiAl Alloy in (α2+γ) Dual-phase Field

为了利用现有的高温合金锻造设备实现TiAl合金的包套锻造,对Ti-43Al-4Nb-1Mo-0.1B合金在 (α2+γ) 两相区的热成形能力进行了研究。结果表明,当温度下降到 (α2+γ) 两相区时,合金的热成形能力明显下降,只能在1050 ℃以上温度以0.001 s-1的应变速率进行变形;当温度低于1050 ℃时,试样发生开裂;当温度升高或应变速率降低时,组织中形成更多的动态再结晶晶粒,裂纹消失。然而,当试样采用厚度为1.5 mm的不锈钢进行包套后,合金的热成形能力大大改善,可以在1050~1150 ℃以0.1 s-1的应变速率进行均匀变形,该变形条件更加有利于充分利用当前的工业锻造设备。同未包套试样相比,在相同变形条件下,包套试样中的动态再结晶晶粒较少。     

粉末冶金Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金的流变行为及加工图(英文)

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行等温压缩实验,在变形温度为1000-1150°C、应变速率为0.001-1s-1的条件下,研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金的流变行为。结果表明:变形温度和应变速率对该合金的流变行为有显著影响,流变应力随应变速率的增加和变形温度的降低而增大。不同应变条件下的加工图表明该合金的加工图对应变量很敏感。应变量为0.5时,对应的加工图表明粉末冶金Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金合适的加工区域是:温度1000-1050°C、应变速率0.001-0.05s-1;温度1050-1125°C、应变速率0.01-0.1s-1。对热变形后合金的显微组织和加工图进行分析,发现1000°C,0.001s-1是该合金进行热变形的最佳工艺参数。     

应用智能方法建立Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金的本构关系(英文)

利用Thermecmastor-Z热模拟机进行Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金在不同工艺参数(变形温度800,850,900,1000,1050°C,应变速率0.01,0.1,1,10s-1)条件下的热模拟压缩试验,研究变形温度和应变速率对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金流变应力的影响。以试验数据为基础,应用BP神经网络算法原理,建立该合金的高温流动应力与变形温度、应变和应变速率对应关系的高温本构关系预测模型。结果表明,运用神经网络方法建立的Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金本构关系模型具有较高的预测精度,与试验结果吻合良好。此外,运用Visual Basic可视化编程语言设计并开发了具有神经网络功能的用户界面。