固溶时效处理对TA10钛合金组织与力学性能的影响

选取TA10钛合金棒材,对其固溶时效热处理,随后使用光学显微镜、扫描电子显微镜研究其组织与力学性能的关系,结果表明：合金经固溶处理后,金相组织由初生α相和β转变组织组成,其中β转变组织由细小的次生α′相和残余β组成,此时组织为典型的双态组织,经时效处理后,会形成细小的次生αs相,时效温度越高αs相越细小;合金经固溶处理后,其抗拉强度为510 MPa,屈服强度为395 MPa,延伸率为23%,时效处理,使其强度增大,塑性降低,随着时效温度升高,趋势相同;仅经固溶处理后,合金的拉伸断口形貌是以等轴状的韧窝为主,断口形貌主要由韧窝构成,当合金再经时效处理后,断口微观形貌中会出现二次裂纹,当时效温度继续增大,断口微观形貌中出现明显的撕裂棱。     

固溶时效处理对TC11钛合金组织与 冲击性能的影响

对TC11钛合金进行固溶时效处理,通过光学显微镜、XRD以及冲击性能测试等,研究固溶时效处理后该合金微观组织与冲击性能的关系。结果表明：合金经955℃固溶处理后,组织由α_p相与α″相构成,α_p相形貌以等轴状和长条状为主,经1015℃固溶处理后,组织由α’相与α″相构成,α’相形貌呈细小针状,2组固溶条件下的合金再经时效处理后,组织中均出现β_T,并析出α_s相。合金的冲击韧性值在仅经955℃固溶处理后最大,其最大冲击韧性为22 J/cm²,经时效处理后,2组合金的冲击韧性值均随着时效温度升高而降低。当固溶温度为955℃时,断口形貌呈现韧性断裂特征,经时效处理后,断口形貌中出现二次裂纹。当固溶温度为1015℃时,断口形貌呈现脆性断裂特征,经时效处理后,断口形貌除二次裂纹外,有空洞出现。     

固溶温度对Ti-1300合金时效析出行为与性能的影响

研究了Ti-1300合金固溶处理后低速率升温时效的α相析出行为及力学性能。通过SEM、TEM和拉伸试验等手段对不同固溶温度处理的Ti-1300合金进行显微组织观察和力学性能测试。结果表明:随着固溶温度由820 ℃降低至790 ℃,初生α相(α_p)的尺寸变化不明显,但是其含量(面积分数)从0.8%增至6.7%;合金经4 ℃/min升温速率加热到500 ℃时效4 h,显微组织中析出次生α相(α_s)的长度从0.098 μm 增加到0.440 μm。此外,固溶温度降低使合金的强度与塑性均提高,拉伸断口由沿晶脆性断裂特征转变为韧窝状的韧性断裂特征。820 ℃固溶处理的试样其抗拉强度为1358 MPa,断后伸长率小于2%,而790 ℃固溶处理的试样其抗拉强度为1548 MPa,断后伸长率为10.2%,可获得优良的强塑性匹配。分析认为790 ℃固溶处理组织中初生α相含量较多,其尺寸为微米尺度,同时基体中时效析出的片层α_s相能产生显著的强化效果。     

准β热处理工艺对TC4-DT钛合金组织和拉伸性能的影响

研究了不同准β热处理工艺对TC4-DT钛合金显微组织和力学性能的影响，并对显微组织、力学性能断口形貌进行了对比分析。结果表明随着固溶温度从Tβ+10℃升高到Tβ+25℃，合金初生片状α相长宽比变大，次生α相含量升高，塑性下降，抗拉强度升高。冷却速率的下降对于初生片状α相有粗化效果，降低初生片状α相的长宽比，对应的抗拉强度升高，塑性降低。固溶时间的延长，初生片状α相宽度变大，长宽比下降，次生片状α相长宽比变大。TC4-DT钛合金拉伸断口存在大小不一的韧窝，随固溶温度的升高和时效时间的延长，试样拉伸断口韧窝的尺寸均有不同程度的变大，同时出现了少量的撕裂棱，试样的断裂机制为以韧性断裂为主并伴有准解理断裂。     

β-CEZ钛合金在固溶时效时ω相与α相的组织演化规律

主要通过SEM和TEM观察固溶时效过程β-CEZ钛合金ω相和α相的组织变化规律。发现β-CEZ合金在固溶处理后析出尺寸1～2 nm的无热ω相,在350～500℃时效处理时,ω相辅助形核析出长100～200 nm的针状α相,且随着时效温度升高,α相数量增多,尺寸略有长大。当时效温度达到550℃时,ω相基本消失,α相继续长大到约300nm。当时效温度升高到650℃以后,晶界析出大量的长条状α相,晶内α相长度长大到数微米。     

热处理对Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe合金组织与力学性能的影响研究

对Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe(Ti-35421)合金进行了不同工艺的固溶时效处理,研究了热处理后的组织演变规律与力学性能。结果表明：经不同温度固溶+540℃时效后,随着固溶温度的升高,初生α相板条变短变粗,体积分数减少,针状次生α相体积分数增加,Ti-35421合金的强度增加,塑韧性减小,拉伸断口表面韧窝数量减少、尺寸变小,逐渐出现微孔和空洞;经775℃固溶+不同温度时效后,随着时效温度的升高,针状次生α相变短变粗,次生α相间距增大,合金的强度减小,塑韧性增加,拉伸断口表面韧窝逐渐变大变深,微孔和空洞逐渐消失。当热处理工艺为775℃/1 h/AC+560℃/16 h/AC时,Ti-35421合金的抗拉强度为1125 MPa,屈服强度为1024 MPa,延伸率为5.5%,冲击吸收功为36.3 J,具有良好的强塑韧性匹配。     

TC11钛合金二次固溶及时效工艺研究

采用不同的工艺对TC11钛合金进行了二次固溶及时效处理,分析了固溶和时效处理参数对钛合金组织和性能的影响。结果表明,钛合金经一次固溶处理后,α相和β相形貌变化较大;经二次固溶处理后,α相含量增多,β相含量减小。钛合金经固溶时效处理后微观组织主要是复杂交织的网状结构和初生球状α相。时效温度对钛合金力学性能影响不大,断裂方式为韧性断裂。     

固溶温度对新型亚稳β钛合金组织与性能的影响北大核心CSCD

通过光学显微镜、扫描电镜及拉伸性能测试等方式研究了固溶温度对一种新型亚稳β钛合金（Ti-3Al-8V-4Mo-4Cr-4Zr-2Nb-2Fe）组织与拉伸性能的影响。结果表明,在660-720℃范围内,随着固溶温度的升高,实验合金组织中的初生α相数量减少,β基体尺寸增大,抗拉强度降低,塑性升高。合金经460℃低温时效处理后,组织中的次生α相以短棒状和长针状两种形态析出,前者在初生α相密集区析出,后者在β晶内析出。随着固溶温度的升高,次生α相的厚度增加,长宽比减小,致密度降低,形态由针状向短棒状转变,同时,初生α相的含量不断减少;当固溶温度升至740℃时,晶内已无初生α相析出。合金经720℃×30 min/AC＋460℃×12 h/AC处理后,具有良好的强韧性匹配。720℃为该合金的最佳固溶温度。     

双重时效对TC29钛合金组织和性能的影响

采用OM、SEM、TEM等分析方法,结合不同的热处理工艺,系统分析了双重时效处理对含有初生α相TC29钛合金的显微组织的影响。结果表明：经两相区固溶及时效后,TC29钛合金中析出的次生α相尺寸可达到亚微米级。对于895℃固溶处理的TC29钛合金,单重时效后析出的主要是尺寸约100~300nm的弥散α相;双重时效后β转变组织中存在取向近似的 “α丛簇”,“α丛簇”中的次生α相呈细板条状;与单重时效相比,双重时效处理后TC29钛合金的显微硬度并未得到提高,相反存在小幅度的降低;β相基体在预时效过程中析出了大量ω相,同时在靠近初生α/β相界面处由于合金元素扩散导致局部元素分布不均匀,因此随后的二次时效过程中在相应位置形成了“α丛簇”。     

时效温度对Ti-5523合金组织和性能的影响

研究了不同时效温度对时效处理后的Ti-5523合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:在合金相变点(790±5)℃以下的760℃或相变点以上的840℃固溶处理1 h,460～580℃时效处理8 h,Ti-5523合金的微观组织和力学性能对时效温度敏感。合金强度随着时效温度升高而降低,塑性则逐渐提高。合金在760℃×1 h/AC固溶+580℃×8 h/AC时效处理后的断后伸长率和断面收缩率分别为17. 50%和67%,具有良好的塑性。固溶及时效处理后的Ti-5523合金强度主要受α相含量和尺寸的影响,α相尺寸减小或α相含量增加均可以提高合金的强度。随着时效温度的升高,在双相区固溶的时效态合金的初α相逐渐从长条状向短球状、椭球状转变,且含有短球状、椭球状的初生α相的合金具有更好的塑性变形能力。由于初生α相和次生α相的尺寸、含量随着时效温度的增加而发生的改变对合金力学性能产生的影响是协同的,因此双相区固溶的时效态合金的力学性能对时效温度非常敏感。     

固溶时效处理对BT25y钛合金显微组织及硬度的影响

研究了固溶处理和固溶时效处理对BT25y钛合金组织形态、物相组成和显微硬度的影响。结果表明,锻态组织呈现典型的双态组织特征。试样在相变点T_β之下固溶处理,随着固溶温度的升高,初生α相含量逐渐减少,β转变组织逐渐增多,β转变组织中片层状次生α相的厚度逐渐增大,β相含量逐渐增大。试样在相变点之上固溶处理,初生α相完全消失,显微组织转变为全片层组织。对固溶试样时效处理后,初生α相形态和尺寸变化不明显,β转变组织发生了明显分解。相变点之下固溶试样时效处理后β相含量有所减少,而在相变点之上固溶试样时效处理后β相含量有所增加。试样中片层状β转变组织含量增加与组织细化效应会有效强化两相钛合金,而β相含量提高会软化两相钛合金,与固溶处理试样相比,相变点之下固溶处理的试样时效后的硬度由于β相含量减少和组织细化综合作用而增幅显著,而相变点之上固溶处理的试样时效后硬度由于β相含量增加和组织细化的综合作用呈现少量增加。     

机械锻件的热处理行为及对显微组织的影响

对Ti-3.5Al-4.5Mo-6V-2Cr-1.5Sn-0.4Fe合金机械锻件进行了固溶和时效处理,研究了固溶温度、时效温度和时效时间对锻态合金显微组织的影响。结果表明,两相区固溶处理后进行时效处理,合金主要由初生α相、次生α相和β相组成,合金中初生α相在一定程度上可以限制β晶粒的长大,随时效温度的升高,次生α相逐渐粗化和长大;单相区固溶处理后进行时效处理,合金组织主要由次生α相和β相组成,次生α相的体积分数随时效温度的升高而降低,而α相的宽度逐渐增加。     

固溶时效工艺对Ti-6Al-6V-2Sn钛合金棒材组织及性能的影响

对Ti-6Al-6V-2Sn钛合金棒材进行锻造、固溶及时效处理,利用光学显微镜、XRD、SEM及力学性能试验对该合金不同固溶、时效工艺下的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:Ti-6Al-6V-2Sn钛合金锻棒的组织为初生等轴α+β转变组织,合金经固溶处理后的组织为初生α_p相、马氏体α′、α″相和亚稳β相,强度有所降低,断面收缩率有所上升,说明固溶处理有一定的软化作用,但随着固溶温度升高,强度增加,塑性下降;经固溶处理后的棒材在时效处理过程中,亚稳态组织析出细小弥散的次生αs相,使合金强度明显强化,塑性略有降低,且随着时效温度的升高,强化效果下降,塑性随之提高。经过综合比较,并考虑强塑性的最佳匹配,可以确定本实验中Ti-6Al-6V-2Sn合金固溶时效热处理的优化工艺为(880℃,1 h,WQ)+(580℃,4 h,AC)。     

热处理工艺对Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr合金组织和性能的影响

采用OM、SEM和XRD等方法研究了固溶时效热处理对近β型钛合金(Ti-3Al-6Mo-2Fe-Zr)显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,初生α相的含量逐渐降低,经930 ℃固溶处理后,合金为单一β相。固溶温度在830 ℃以下时,随着固溶温度的升高,初生α相逐渐转变为β相,第二相强化作用减弱,合金强度逐渐降低,塑性逐渐提高,断裂方式为微孔聚集型;固溶温度在830 ℃以上时,随着固溶温度的升高,β相晶粒逐渐粗化,合金强度降低,塑性下降,断裂方式由微孔聚集型断裂向解理断裂转变。随着固溶温度从780 ℃升高至930 ℃,初生α相的含量降低,β/α相界逐渐减少,耐腐蚀性能提升。经780 ℃固溶1 h(水冷),500 ℃ 时效6 h(随炉冷却)处理后,细小针状的次生α相于亚稳β相中沉淀析出,合金强度显著提高,但塑性下降。     

热处理对新型高强度钛合金微观组织和力学性能的影响

以一种新型Ti-Al-Mo-V-Cr-Sn系高强度钛合金为研究对象,通过透射电镜观察合金经不同温度固溶和时效处理的微观组织,并利用拉伸试验机对合金力学性能进行分析。结果表明:合金经900℃×1 h固溶处理可以获得β相,且随时效处理进行,合金逐渐析出α相,时效温度决定了合金析出相的种类和数量;随时效温度升高,合金中的α相逐渐转变为β相,α相体积分数减小,而α相宽度增加且α相逐渐变粗变长,随时效温度升高,合金抗拉应力和屈服应力均减小。     

热处理对Ti12LC低成本钛合金组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺对Ti12LC低成本钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:经分段固溶处理后,Ti12LC合金组织中出现大量的板条状次生α相,同时板条状α相的含量随着第二阶段固溶温度的降低而增多,尺寸也相应增大。同时分段固溶+时效的热处理工艺可以明显改善Ti12LC合金的冲击韧性,且当板条状α相含量约为10%时强度和塑韧性的匹配最佳。冲击断口分析表明:与常规热处理工艺相比,经分段固溶+时效处理后的Ti12LC合金,其冲击断口中纤维区和剪切唇所占比例更大,韧窝尺寸更大且深度更深。     

超细α相析出对Ti-55531合金力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和透射电镜等研究了Ti-55531合金经890℃固溶2 h后再经过单级时效(580℃×1～12 h)和双级时效(400℃×12 h+580℃×1～12 h)处理后α相的析出粗化行为,并探讨了α相形貌对其室温拉伸力学性能的影响。结果表明:固溶合金组织包含β相和纳米无热ω相,裂纹主要沿着β相内滑移带扩展,导致准解理面的形成,合金强度较低,为755 MPa;而单级时效合金组织由微米条状α相、晶界α相和β相组成,空洞沿着晶内长条α相形核并连接成准解理面,强度和伸长率分别为1352 MPa和5. 3%;双级时效合金由纳米条状α相、晶界α相和β相组成,脆性裂纹主要沿β晶界扩展,强度高达1648 MPa,伸长率仅为1%。     

固溶时效处理对TiZrNb合金组织和性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度测试和拉伸试验等方法研究了固溶时效处理对Ti-25Zr-25Nb合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:在750℃保温30 min水淬后,合金发生再结晶,并且发生了β+α″→β的相变过程,锻造态中的α″马氏体相完全转变为β相;随后450℃时效处理,合金显微组织中β相晶界出现部分"融合"现象,同时发生了β→β+α的相变过程,此时显微硬度、抗拉强度和伸长率达到了最大值,分别为356 HV、814 MPa和10.5%;进一步升高时效温度到550℃和600℃,合金的显微硬度、抗拉强度和伸长率均随之降低。450℃和500℃时效处理后的合金的拉伸断口呈现韧性断裂,而在550℃和600℃时效处理后,断口呈现为典型的脆性断裂。     

热处理对轧制Al-5Fe基合金组织及断口形貌的影响

研究了时效处理对轧制Al-5Fe基合金组织和断口形貌的影响。结果表明:轧制Al-5Fe基合金经过固溶时效处理后,在基体中能析出Mg2Si球状相及块状的Al-Si-Mn-Fe相和Al-Si-Mn-Fe-Mg相,随着时效时间的增加,β相在晶界上不断地析出,吸收了它附近的溶质和空位原子,形成了无析出带,使合金性能降低。断口分析表明,时效后合金的断裂方式均为韧窝断裂和沿晶断裂的混合型,断口中心的硬质粒子是断裂的发源。     

冷却速率对TB17钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了不同冷却速率对TB17钛合金固溶态和固溶时效态的相组成、显微组织、拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明：TB17钛合金以不同的冷却速率进行固溶处理后,其显微组织均由残余β相以及其上分布的尺寸不一的片层状α相组成,仅发生了β→α相变,未发生β→ω相变和β→α’’等相变;随着冷却速率的降低(由水冷到炉冷),其拉伸强度呈现逐渐增加的趋势,而拉伸塑性则先降低后升高。经固溶时效处理后,TB17钛合金的显微组织均由粗片状初生α相、残余β相以及其上弥散分布的细片层状α相组成;由于固溶冷却速率不同,使得在时效过程中析出的细片层状α相的大小和形态各不相同。随着冷却速率的降低,TB17钛合金的拉伸强度呈现逐渐减小的趋势,而拉伸塑性则呈现逐渐升高的趋势,同时断裂韧度亦呈现逐渐增大的趋势,尤其是炉冷的固溶时效态合金,其断裂韧度达到了148.06 MPa·m^1/2。