RESEARCH ON LASER SOLID FORMING OF A FUNCTIONALLY GRADED TI-TI2ALNB ALLOY

采用激光立体成形技术制备了从Ti到Ti2AlNb成分连续渐变、外形规则、高度为17 mm的梯度材料. 分析了梯度材料的组织及相结构演变规律和硬度变化规律. 随着Al和Nb成分的提高,Ti-Ti2AlNb功能梯度材料的相呈现α' → α+β → α+α' → α' → α+β → α+β/B2+α2 → β/B2+α2 → β/B2 →B2+ α2+O→ B2的演变过程, 实现了由$α$型钛合金经过α+β型及β型钛合金向Ti2AlNb基合金的转变. 硬度值HV从底部纯Ti的170连续 渐变到顶端Ti2AlNb的470. 基于钛合金富Ti区非平衡相图, 并结合Al和Nb元素在钛合金中对α, β和α2稳定性的影响分析, 对梯度材料在激光立体成形过程中的相演化过 程进行了解释.     

激光立体成形Ti60-Ti2AlNb梯度材料的组织与相演变

采用激光立体成形技术制备了沿沉积方向成分渐变的立墙式Ti60-Ti2AlNb梯度材料,研究了沉积态Ti60-Ti2AlNb梯度材料的相与显微组织的演变规律.随Al和Nb含量的增加,梯度材料中呈现α+β→α+α'→α'→α+β→α+β/B2+α2→β/B2+α2→β/B2+α2+O→B2+O→B2的相演变趋势,α相在Ti60到Ti60-60%Ti2AlNb(质量分数)的成分范围内一直存在.梯度材料的硬度同样随着Al和Nb含量的增加而增加,并随着B2+O相的形成达到极大值,不过随着在Ti2AlNb端部全B2相的获得,硬度急剧降低.基于钛合金富Ti区非平衡相图,结合Al和Nb元素对α,α2,β/B2和O相稳定性的影响分析,及考虑激光立体成形所具有的反复回火/退火和热积累效应,对梯度材料在激光立体成形过程中呈现的相演化规律进行了解释.     

MICROSTRUCTURE AND PHASE EVOLUTION IN Ti60--Ti2AlNb GRADIENT MATERIAL PREPARED BY LASER SOLID FORMING

采用激光立体成形技术制备了沿沉积方向成分渐变的立墙式Ti60--Ti₂AlNb梯度材料, 研究了沉积态Ti60--Ti₂AlNb梯度材料的相 与显微组织的演变规律. 随Al和Nb含量的增加, 梯度材料中呈现α+β→α+α' →α' →α+β→α+β/B2+α₂ →β/B2+α₂→β/B2+α₂+O →B2+O → B2的相演变趋势, α相在Ti60到Ti60--60%Ti₂AlNb (质量分数) 的成分范围内一直存在. 梯度材料的硬度同样随着Al和Nb含量的增加而增加, 并随着B2+O相的形成达到极大值, 不过随着在Ti₂AlNb端部全B2相的获得, 硬度急剧降低. 基于钛合金富Ti区非平衡相图, 结合Al和Nb元素对α, α₂,β/B2和O相稳定性的影响分析, 及考虑激光立体成形所具有的反复回火/退火和热积累效应, 对梯度材料在激光立体成形过程中呈现的相演化规律进行了解释.     

激光立体成形Ti2A1Nb基合金组织演化

利用SEM、XRD和TEM研究了激光立体成形(LSF,lasersolid forming)Ti2A1Nb基合金的组织演化规律。结果表明:激光立体成形Ti2A1Nb基合金沉积态组织由B2/β0相(ordered-bcc)和O相(orthorhombic)组成。沉积态的相组成及微观结构从成形试样顶部→中部→底部呈现从B2/β0固溶体→B2/β0+O魏氏体→B2/β0固溶体的变化,进而使得激光沉积态Ti2A1Nb基合金中间部位的显微硬度值最大,顶部与底部相当。合金显微硬度随激光功率的增大而增大。     

The graded material of 316L stainless steel－Ni-based alloy－Ti6Al4V formed by laser rapid forming process

用激光快速成形法制备了致密、无裂纹的316L 不锈钢(SS)/镍基合金/Ti6Al4V梯度薄壁件. EDS与XRD分析显示, 在316L SS/镍基合金梯度过渡区内为单相$\gamma$奥氏体, 硬度沿316LSS到镍基合金方向逐步增加; 在镍基合金/Ti6Al4V梯度过渡区内,组织变化顺序为: γ→γ+β+TiNi3+Ti2Ni→TiNi3+Ti2Ni+→βTi2Ni+β→α+β+Ti2}Ni→α+β; 过渡区内, Ti6Al4V含量 为20%(质量分数)时, 硬度达到最大值HV10 830, 随后,随Ti6Al4V含量增加, 硬度逐 渐减小.     

激光快速成形316L不锈钢/镍基合金/Ti6Al4V梯度材料

用激光快速成形法制备了致密、无裂纹的316L不锈钢(SS)/镍基合金/Ti6Al4V梯度薄壁件.EDS与XRD分析显示,在316L SS/镍基合金梯度过渡区内为单相,γ奥氏体,硬度沿316L SS到镍基合金方向逐步增加;在镍基合金/Ti6Al4V梯度过渡区内,组织变化顺序为:γ→γ β TiNi3 Ti2Ni→TiNi3 Ti2Ni β→Ti2Ni β→α β Ti2Ni→α β;过渡区内,Ti6Al4V含量为20%(质量分数)时,硬度达到最大值HV10 830,随后,随Ti6Al4V含量增加,硬度逐渐减小.     

激光粉末沉积轻质Ti/Al密度梯度材料的裂纹形成机理及自愈合行为

利用激光粉末沉积技术制备轻质Ti/Al密度梯度材料,采用扫描电子显微镜、电子探针显微分析仪、能谱仪、显微硬度测试仪等,分析了梯度材料的组织结构特征,研究了激光粉末沉积轻质Ti/Al密度梯度材料的裂纹形成机理及其自愈合行为.结果表明:轻质Ti/Al密度梯度材料的微观组织呈现渐变特征,相结构转变呈现Ti→Ti3Al→TiA...     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层

目的 为探究Ti6Al4V钛合金表面TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层的激光熔覆制备新工艺，研究Nb含量对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构及显微硬度的影响规律。方法 以Nb原子数分数分别为10%、15%和25%的Ti+Nb+AlN混合粉末为原材料，采用基于挤压预置粉末法的激光熔覆原位合成技术，制备出TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层。通过X射线衍射仪（XRD）物相定性分析，并结合扫描电子显微镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS），对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层中的物相进行定性分析，结合二元平衡相图，进一步分析激光原位化学反应机理。借助显微硬度计，研究TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构对截面显微硬度分布的影响规律。结果 在高能密度激光束作用下，混合粉末中Ti和AlN发生了充分的激光原位化学反应，生成了TiN陶瓷增强相，TiN陶瓷增强相的含量与Ti粉和AlN粉末的含量正相关。Nb含量的增加显著影响了Ti-Al-Nb基体相的种类，而不改变增强相的种类，随着Nb含量的增加，含Nb基体相的种类增多，发生Ti3Al→Ti3AlNb→Ti2AlNb→Ti39Nb→Nb7Al的转变。随着TiN增强相含量减少，复合涂层截面平均显微硬度从993.2HV0.5降至701.4HV0.5。结论 Nb含量的增加，不会改变TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层增强相的种类，但可以降低TiN增强相的含量，从而降低复合涂层截面平均显微硬度。     

Ti—10Mo—8V—1Fe—3.5Al合金

前言Ti—10Mo—8V—1 Fe—3.5Al钛合金属于亚稳定β型钛合金。合金中由于加入了相当多的稳定β相元素Mo和V,使α β→β相转变温度大大降低,因此在固溶处理可以得全β组织。这种组织具有较高的塑性和较低的强度,易于冷加工和冷成形。在时效     

Ti_2AlNb/Ti6Al4V异种钛合金脉冲激光焊接接头微观组织与性能的研究

针对Ti_2AlNb/Ti6Al4V异种金属激光焊接接头力学性能较差的问题,采用脉冲激光与光束偏移相结合的方法对Ti_2AlNb/Ti6Al4V异种金属进行焊接。试验结果表明,当光束从Ti_2AlNb侧移动到Ti6Al4V时,接头的熔化区组织由B2相转变为针状马氏体α'相,Ti6Al4V侧热影响区的完全相变区宽度明显增加,Ti_2AlNb侧热影响区微观组织变化较小。同时熔化区区域的显微硬度从300 HV左右增加到410～420 HV,接头的拉伸强度增加到1017 MPa,伸长率增加到10.5%,断裂模式从脆性模式转变为延性模式。上述结果证明,脉冲激光与光束偏移的组合方法能够使接头具有更高的冷却速度,从而在熔化区形成针状马氏体α'组织,提高了接头的力学性能。     

西北有色院创新研制的船用钛合金

钛及钛合金以其优异的综合性能已成为一种理想的船用金属材料。主要介绍了西北有色金属研究院设计研制的具有我国自主知识产权的Ti75，Ti-B19，Ti31和Ti91 4种不同强度级别的性能优异的船用钛合金。其中Ti75和Ti31已工业化生产，并得到成功应用，Ti-B19和Ti91也具有良好的应用前景。在此基础上，初步建立了我国船用钛合金的体系。     

高温钛合金Ti55/Ti60真空电子束焊接

对 Ti55 与 Ti60 合金薄板进行了电子束焊接,研究了电子束焊接工艺参数对接头组织及力学性能的影响.结果表明,焊缝区形成大量针片状的α' 马氏体,焊缝中心为粗大的柱状晶.焊接工艺参数对焊缝组织和接头抗拉强度有一定影响,接头室温抗拉强度高于母材,600℃时接头抗拉强度与 Ti60 母材相当,抗弯强度达到母材的 80% 左右,冲击韧度能够达到母材的 90% 以上,断裂发生在热影响区处,为韧性断裂.

Abstract：

Ti55 and Ti60 titanium alloy sheets were welded by electron beam, and the influences of parameters on microstmcture and mechanical properties of welding joints were studied. The results show that weld zone is characterized by acicular α' martensite plate,and weld center is formed by coarse columnar crystals. Welding parameters can affect microstructure and tensile strength to a certain extent. At room temperature, the tensile strength of joint is higher than that of base metal. At a higher temperature of 600 ℃, tensile strength of joint is about equal to that of Ti60, and bending strength can be up to 80% of that of base metal, even impact toughness also can be larger than 90% of base metal. Failure occurs in heat-affected zone, and the fracture mode shows toughness characteristic.     

预变形TA2剪切带中微观组织的演变

采用HOPKINSON压杆装置和帽形试样对工业纯钛TA2进行高速冲击，利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、和高分辨透射电镜（HREM）研究剪切带内部微观组织的演化过程。结果表明：剪切带内没发生相变，剪切带组织由细小的等轴晶组成，剪切带内的动态再结晶过程是通过晶粒机械碎化及晶界迁移、亚晶粗化的混合机制和渐进式亚晶位向差的再结晶机制共同作用完成。     

钛含量对6063合金的时效特性及强化相的影响

研究了Ti含量对6063合金时效特性及强化相的影响。结果表明，随着钛含量增多，时效硬化速度降低，达到峰值时效时间变短，峰值硬度降低；随着钛含量增多，强化相体积增大，致密度减小，强度降低。     

低压电弧喷涂Ti涂层组织形态及其制备工艺

采用低压电弧喷涂方法制备了Ti涂层,对其成分和组织进行了分析,并研究了喷涂工艺对涂层中杂质含量及对喷涂粒子形态的影响。结果表明,在Ar气保护条件下,防止涂层氧化和氮化仍然有一定的困难,需要采用低真空度保护才可能制备出致密的涂层。另外,分析了变形+再结晶处理工艺对Ti涂层中喷涂粒子界面的作用,并对涂层的耐腐蚀性能进行了试验。     

碳钢/Ti和碳钢/Ti/海军黄铜在海水中电偶腐蚀的研究

采用动电位极化技术及失重法研究Q235B碳钢/TA2钛和Q235B碳钢/TA2钛/海军黄铜在海水中的电偶腐蚀规律.测定了Q235B碳钢、TA2钛和海军黄铜在海水中的自然腐蚀电位、腐蚀速率和稳态极化曲线,测定了不同面积比时电偶对电偶电流的大小、方向,电偶电位以及电偶对阳极和阴极的失重速率,由电偶对不同面积比的数据得到Q235B碳钢被Ti电偶极化的动态极化曲线.结果表明,阳极的腐蚀速率随阴/阳极面积比的增大而增加;阳极腐蚀速率随阴/阳极面积比的增大有一个极限值,即当阴/阳极面积比大于这个极限值时,阳极腐蚀速率不再增加.这三种金属构成的电偶对,海军黄铜是这个系统的阴极,受到碳钢的保护.     

钛含量对灰铸铁机械加工性能的影响

由于生铁的原因,国内铸件中的微量元素Ti通常略高于进口铸件,而Ti在铸铁中又以化合物形式存在,因而被认为是恶化加工性能的主要原因。通过对不同Ti含量试样的车削加工试验认为,Ti含量在0．05％以下时对机加工性能没有明显的影响,而铸件硬度及硬度的均匀性对刀具磨损的影响较为显著。     

钛丝的钎焊对接

采用高频感应钎焊的方法,研究了Ag及AgCu28钎料对钛丝钎焊性能的影响.当钎焊保温时间大于1.0 s时,BAg与BAgCu28钎缝的抗拉强度分别达到了550 N与160 N.钎缝的金相及X射线衍射分析表明,钎缝中不存在Ti-Ag及Ti-Cu金属间化合物,快速感应钎焊过程可以抑制钎料组元和母材之间的化学反应及母材晶粒的长大,即使采用熔点较高的钎料,也可以获得高性能的钎焊接头.     

纯镁表面注入钛离子研究

采用离子注入法在纯镁表面注入Ti离子。用XRD和EDS对镀层进行分析。结果表明。Ti离子的注入深度为1．5μm左右，注入层由MgO、TiO2、TiO等氧化物组成，硬度提高。