常规热处理对TC4合金富氧α层及力学性能的影响

研究了在大气条件下,常规热处理对TC4合金富氧α层及其性能的影响。结果表明,随加热温度升高及保温时间的延长,TC4钛合金富氧α层厚度增厚,且TC4钛合金强度、伸长率及断面收缩率随富氧α层厚度的增加而降低。TC4钛合金富氧α层的生长动力学曲线呈抛物线形规律,受氧扩散控制,可用y=at1/2描述。富氧α层的生成属于热激活行为,并建立了生成预报模型。     

热处理对TC4钛合金富氧α层的影响

研究了TC4钛合金在不同热处理下富氧α层的生成机制。通过显微硬度法和金相法确定了富氧α层的厚度。探讨了富氧α层的生成动力学。结果表明,温度和保温时间都会影响TC4钛合金富氧α层的生成。在700、800℃热处理时,TC4钛合金基本不生成富氧α层,930℃热处理时TC4富氧α层的厚度和保温时间的关系满足菲克理论。TC4钛合金基体的显微硬度为370 HV,且富氧α层的显微硬度最大值随着氧化层厚度的增加而增大。     

3种钛合金富氧α层的生长规律

分析了3种钛合金(TC2、TC4和TC6合金)在不同热处理条件下富氧α层的生长规律，并计算了生成动力学和热力学。结果表明，富氧α层厚度随加热温度和保温时间的增加而增加，温度是影响富氧α层厚度的主要原因。富氧α层的生长受氧扩散过程影响，富氧α层厚度与t^1/2呈线性关系。TC2、TC4和TC6合金富氧α层的热激活能分别为106.1、110.1、47.7 kJ/mol。由于氧的固溶强化作用，富氧α层显微硬度高于基体硬度，通过显微硬度法测量富氧α层厚度值要高于金相法的测量值。     

Ti60高温钛合金氧化行为研究

研究Ti60高温钛合金在600～750 ℃范围内的氧化行为.氧化增重试验及XRD、SEM分析结果表明,Ti60合金在600～750 ℃范围内氧化0～100 h条件下,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在1～2之间,氧化激活能为256 kJ/mol,氧化符合线性-抛物线混合规律.在600 ℃氧化100 h及750 ℃氧化10 h,氧化产物为TiO2,经750 ℃、100 h长时间氧化后,表面有少量Al2O3生成,氧化物优先沿原始β晶界形核.氧除了会在试样表面形成氧化层外,还会向基体中扩散形成脆性富氧层,从而影响合金力学性能.随着氧化温度的升高和时间的延长,富氧层厚度增厚.     

热处理对TC6合金富氧α层形成的影响

研究了TC6合金不同热处理条件下的富氧α层,讨论了生成动力学和热力学.研究结果表明,TC6合金只有在700 ℃以上才会生成富氧α层,并且温度越高,富氧α层越厚;TC6合金富氧α层的生成动力学曲线呈抛物线形,受氧扩散过程的控制,可以用y=at1/2进行描述;TC6合金富氧α层生成属于热激活行为,其激活能为140 kJ/mol.     

钛-钢爆炸复合板热处理过程中的扩散行为及数学模型

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、俄歇电子能谱分析仪和拉剪实验,研究了不同的热处理加热温度和保温时间对钛-钢爆炸复合板界面组织特征和性能的影响。热处理温度为750、850、950℃,保温时间为30、60、120 min。结果表明:热处理过程加速了组织转变和界面元素扩散。界面元素扩散主要形成的化合物为Ti C和Ti-Fe金属间化合物(Fe2Ti/Fe Ti)。随着温度的升高,界面扩散层厚度增加,复合板剪切强度下降。根据实验数据,提出了界面扩散层厚度和剪切强度与加热温度和保温时间的函数关系。     

热处理温度对TA15钛合金管材组织及性能的影响

对TA15钛合金管材试样在750～1050℃范围内进行保温1 h后空冷的热处理,利用光学显微镜、电子万能试验机及摆锤式冲击试验机,研究不同热处理温度对TA15钛合金管材组织及力学性能的影响。当热处理温度由750℃升至850℃时,α_p未发生明显变化而次生α相片层发生了明显的粗化;随热处理温度进一步升高至950℃,α_p数量减少,等轴化的程度升高,次生α相至950℃完全转变为高温β相并在进一步冷却过程中重新析出β转变体;当热处理温度进一步提高至1000℃以上时,显微组织转变为典型魏氏组织。相变点以下热处理时(<1000℃),强度塑性匹配较好,随着热处理温度的升高,强度降低,塑性提高,850℃时达到强塑性的最佳匹配。随着热处理温度的升高,冲击性能呈现先升高后降低的趋势,其中900℃热处理后冲击性能最优。     

钛合金富氧α层的形成与测定方法研究

采用显微硬度测试法，结合微观组织观察分析，对TC2和TA15钛合金板材热处理富氧α层深度随热处理温度和时间的变化规律进行了实验研究，得出了TC2和TA15钛合金在600—1000℃范围内不同温度热处理的富氧α层深度的显微硬度测试方法。为钛合金热成形过程的工艺控制和表面质量检验提供参考依据。     

层片组织Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金动态等轴化动力学行为（英文）

通过等温热压缩实验研究Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金在温度750~950°C、应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的动态等轴化动力学行为。结果表明,层片组织α相的等轴化分数随变形温度升高和应变速率降低而增大,并构建了JMAK型等轴化动力学方程,且方程预测的等轴化动力学曲线与实验值吻合较好。此外,结合SEM和TEM微观组织观察发现,层片组织α相的动态等轴化过程分为两个阶段,首先是由动态再结晶和机械孪晶两个互相竞争的机制引起的晶界分离阶段;第二阶段中β相渗入α/α界面导致等轴化完成,β相渗入α/α界面实质上是由Al、Mo和V等合金元素的扩散造成的。     

钛合金中α相对富氧层演化的影响（英文）

为了探索钛合金中富氧层的演化过程,在850°C空气气氛下热暴露近α型TA15和α+β型TC4钛合金,研究α相的含量对富氧层的形成和演化的影响,并通过第一性原理计算近似揭示氧在钛合金α和β相的迁移行为。结果表明,含有更多α相的TA15钛合金相对于TC4有着更大的富氧层扩散系数。第一性原理计算表明,间隙氧原子最稳定的位置是α钛的八面体间隙位置,并且氧原子在α钛中沿着平行于c轴[0001]方向上的最近邻八面体间隙之间的扩散需要最小的激活能,是氧原子在α和β钛中最有利的扩散机制。     

SiC高温氧化行为及Al基复合材料界面研究

将SiC颗粒在空气中进行850~1100℃高温氧化增重试验。研究了氧化时间、氧化温度对SiC颗粒表面氧化行为和氧化层结构的影响。采用烧结温度500℃压力30MPa保压时间30min的热压烧结工艺,制备出体积分数为20%的SiC_P/Al复合材料。研究了SiC氧化过程对SiC_P/Al复合材料界面的影响。结果表明:SiC在850℃以上,随氧化时间延长或温度升高,氧化层从非晶态向晶态转变。1100℃氧化4 h后,SiO_2氧化层厚度为252nm。本文优化的正四面体模型计算厚度约190nm,传统球形模型计算厚度约110nm。氧化层中SiO_2主要为高温型方石英晶型;SiC颗粒氧化后与Al基体形成了SiC/SiO_2和Al_2O_3/Al复合界面组织。     

热处理温度对TA7钛合金板材组织与力学性能的影响

研究了TA7钛合金板材热加工态和经750、800、850℃3种不同温度热处理后的显微组织、室温拉伸性能、弯曲性能、高温拉伸性能和高温持久性能。结果表明，热加工态TA7钛合金板材横向存在不均匀组织，纵向有较多拉长α晶粒；经750℃热处理后板材拉长α晶粒转变为等轴状；经800℃热处理后板材横向与纵向均为均匀、细小的等轴组织；经850℃热处理后板材晶粒发生长大。热处理后板材强度降低，塑性增加，弯曲性能和高温持久性能均满足GJB 2505A—2018标准要求；随着热处理温度的升高，板材室温拉伸强度和高温拉伸强度均逐渐降低，经850℃热处理后板材的500℃高温拉伸强度已不能满足要求。为了获得均匀、细小的组织及良好的力学性能，TA7钛合金板材宜采用800℃热处理。     

304H不锈钢碳化物析出动力学研究

根据GB/T 4334-2008,通过H2SO4-CuSO4腐蚀法对304H不锈钢进行晶间腐蚀实验,观察其在不同温度、时间下的敏化情况,利用光学显微镜和扫描电镜研究析出相情况,应用分析测量图像软件测量晶界宽度,根据Avrami经验方程,分析304H不锈钢的时效析出动力学。结果表明:在600~750℃温度区间,敏化较严重,尤其650℃时效时,敏化最严重。304H不锈钢高温析出相变化规律为:温度一定时,随着时间的延长,晶界碳化物析出增加,尺寸增大;时间一定,温度升高时,晶界碳化物析出先增加,当温度达到850℃时,碳化物析出减少。650℃等温析出动力学曲线以及时效10 h的晶界宽度变化,均反映了这种变化。     

固溶处理对β钛合金微弧氧化膜生长过程的影响

目的 在不同固溶热处理工艺的β钛合金上制备微弧氧化膜,研究其在微弧氧化初期的生长特性。方法 对比铸态、750 ℃固溶、850 ℃固溶β钛合金表面微弧氧化初期（0~120 s）氧化膜的厚度、表面形貌、相组成及电化学腐蚀性能变化,研究热处理与膜层特性之间的关系,并分析热处理对氧化膜表面裂纹的产生及膜层生长的影响规律。结果 固溶处理改变了基体合金的相组成,元素分布随之改变,热处理后试样表面更容易起弧。较未热处理试样,氧化时间为120 s时,固溶处理后所获膜层的厚度更薄且致密。微弧氧化膜微观形貌显示,经750 ℃固溶热处理后的试样,在微弧氧化后,其膜层表面裂纹最少。极化曲线显示,750 ℃热处理试样氧化膜的耐蚀性优于850 ℃热处理试样。结论 经过750 ℃固溶处理后的合金试样,由于其元素分布均匀,使得微弧氧化初期放电均匀,更易获得致密的微弧氧化膜,膜层的综合性能较好。     

扩散处理对离子镀铝TiAl合金高温氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备纯铝层,分别进行720℃×2 h、780℃×2 h和840℃×2 h高温扩散处理,采用SEM、EDS和XRD分析了扩散铝层的微观组织及其相组成,并测试了不同扩散热处理工艺对合金高温氧化性能的影响.结果表明:随着扩散温度升高,镀铝扩散层厚度不断增加,扩散层由表及里形成Al2O3/TiAl3/TiAl2的结构特征,且内部Al元素浓度呈梯度分布;镀铝经扩散处理后的TiAl合金在850℃空气中的氧化速度主要受扩散层元素与基体元素之间的热扩散过程控制.氧化动力学曲线呈对数变化规律.当扩散工艺为840℃×2 h时,镀铝扩散层具有优良的抗高温氧化性能.     

Fe3Al合金堆焊层高温氧化机理研究

以Fe3Al合金为焊丝，用钨极氩弧焊在不锈钢基体上进行堆焊．采用静态增重法测定堆焊层在850℃、950℃、1050℃和1150℃时的氧化动力学曲线，通过X射线衍射仪分析堆焊层及其高温氧化后的氧化膜组成。结果表明：堆焊层主要由Fe3Al相构成，并含有少量的Fe固溶体：高温氧化时，起扩散阻隔作用的是α-Al2O3相；在试验氧化时间内，850℃和950℃氧化动力学曲线近似服从抛物线规律，1050℃和1150℃温度时则分段服从抛物线规律，存在破裂氧化现象，Cr元素的存在可能是造成两类不同动力学曲线的关键因素。     

热处理对EB铸锭直接轧制TC4合金板材组织和力学性能的影响

对电子束冷床炉熔铸的TC4钛合金扁锭,通过3个火次轧制获得了不同厚度的板材,研究了不同退火温度(750、780、810和850 ℃)对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,一火轧制板材的显微组织破碎不充分,提高退火温度未能明显改变初生α相的形态,二火、三火轧制后原始片层组织逐渐完全破碎,等轴状初生α相比例相应提升,随着退火温度的升高,二火板材初生α相逐渐球化,三火板材初生α相在780 ℃开始逐渐长大,次生α相均呈现出增厚变宽的趋势。综合分析认为,一火板材在810 ℃、二火板材在840 ℃、三火板材在750 ℃退火后,获得了较好的强度和塑性匹配;通过对相应合金板材断口形貌分析,室温断裂机制和高温断裂机制均为典型的韧性断裂。     

TC4钛合金高温氧化行为

研究了TC4钛合金在650、750、850℃的循环氧化和25~1000℃范围内的连续变温氧化的氧化行为。采用电子天平或综合热分析仪、XRD、SEM和EDS分析了合金的氧化动力学、氧化膜的物相、表面形貌、截面结构及元素分析。结果表明:650℃循环氧化和连续变温氧化动力学曲线符合抛物线规律、750℃循环氧化符合抛物线-直线混合规律、850℃循环氧化符合直线规律。氧化膜由薄而致密的Al_2O_3外层和厚而疏松的TiO_2内层组成。随氧化温度升高,氧化膜厚度增加,但出现裂纹或剥落。     

Ti/Ni多层复合材料界面扩散行为研究

针对累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层结构复合材料试样进行热处理,采用光学显微镜和扫描电镜分析方法,对复合材料的显微组织、界面结构和扩散反应层厚度等进行观察分析,结合动力学理论研究了Ti/Ni界面的扩散行为。结果表明:试样经过累积叠轧5道次轧制后,Ti/Ni界面未发生扩散;在(550～750℃)/(0.5～8 h)热处理后,Ti/Ni界面发生扩散,扩散层厚度与保温时间呈幂函数关系,与加热温度呈指数关系;随着热处理温度的升高,Ti-Ni扩散层的生长方式由650℃以下的体扩散控制逐渐转变为晶界扩散控制。通过计算和验证得到采用累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层复合材料的Ti/Ni界面固相反应层生长动力学方程为:y=1.7043×10~4 exp(-78202/RT)t~(1.2009-0.0008T)。     

TNW700钛合金热成形极限试验研究

成形极限用于评价板材成形性能,通常采用成形极限图表示。TNW700为新型高温钛合金材料,长时间工作温度为500℃,短时工作时间为700℃。采用钢模胀形的方法,对TNW700进行了750,800和850℃温度下高温成形极限试验研究。结果表明,平面应变路径下的800与850℃的极限主应变比750℃分别提高29.4%与44.5%,说明材料成形极限随温度升高而提高,微观断口呈现明显韧窝,表明TNW700为延性断裂;基于试验数据拟合了成形极限经验模型参数,在此参数下计算的极限曲线与试验数据符合较好。