锻造工艺对TC11饼材显微组织和性能的影响

采用3 t锤及1250 t压力机两种不同设备及自由锻工艺制取了TC11钛合金饼材,并分别测试了其室温和高温力学性能及超声波杂波水平。研究结果表明:两种锻造工艺所制得的TC11钛合金饼材性能均符合要求,组织均为等轴α+片状α的双态组织或长条α+片状α组织,但后者晶粒较细且组织均匀性较好;在1250 t压力机上生产的TC11钛合金饼材室温和高温抗拉强度分别比3 t锤上生产的分别高出50和20 MPa左右,屈服强度高20 MPa左右,而伸长率、断面收缩率基本持平;在1250 t压力机上生产的TC11钛合金饼材比3 t锤上生产的饼材超声波杂波水平低3 d B。因此在1250 t压力机上生产的饼材性能比在3 t锤上生产的饼材性能更加优越。     

热加工工艺对叶片用TC4钛合金棒材组织与性能的影响

为优化发动机叶片用TC4钛合金棒材热加工工艺，对比研究了相同条件下精锻和轧制工艺对棒材组织与性能的影响，以及精锻温度和精锻变形量对棒材组织与性能的影响。结果表明：与精锻相比，轧制变形时间短、温升明显，导致轧制棒材初生α相含量低，室温强度和高温强度明显低于精锻棒材，但组织更加均匀，超声探伤杂波水平低。此外，随着精锻温度的升高，棒材初生α相含量减少，室温强度和高温强度下降，但超声探伤杂波水平降低；随着精锻变形量的增大，棒材变形不均匀性加剧，室温强度和高温强度逐渐提高，但超声探伤杂波水平增大。精锻温度为940℃时，TC4钛合金棒材的组织与性能匹配较好。     

航空叶片用TC11合金棒材显微组织对超声波探伤杂波水平的影响

航空叶片用TC11合金棒材显微组织对超声波探伤杂波水平影响的研究表明TC11合金棒材组织对超声波探伤杂波水平有明显的影响,产生高杂波超声反应信号的主要原因是由于热处理工艺不当以及变形不均匀;杂波超声反应信号的高低与棒材组织中的初生α相形貌、大小及均匀性有关,初生α相均匀、等轴,其杂波超声反应信号低;反之,杂波超声反应信号高.     

锻造工艺对TC11饼材显微组织的影响

采用2种自由锻工艺制取TC11钛合金饼坯和饼材，测试了它们的窜温和高温力学性能。对2种工艺饼坯和饼材，从边部到心部，采用金相显微镜对其组织结构进行了观察分析，并用超声探伤仪检查组织缺陷，根据超声杂波水平评价和对比组织均匀性。通过检测获得了锻造工艺与性能关系的评细信息。实验结果得出，2种锻造工艺所制得的TC11饼材力学性能均符合GJB2220标准。其中一种工艺制取的饼材性能比另一种工艺饼材性能更为优越。     

Ti60钛合金大棒材的显微组织及力学性能

研究2种不同工艺制备的Ti60高温钛合金d300 mm棒材的显微组织及力学性能。结果表明:Ti60合金大棒材的显微组织靠近外表面的区域变形比较充分,显微组织均匀性较好,靠近心部区域α相的等轴化程度低,显微组织均匀性相对表面区域较差,这种差别会遗传到两相区的热处理态显微组织中;不同变形程度的大棒材显微组织尤其是α相的形貌略有差异,但除600℃轴向拉伸性能外,室温拉伸、蠕变性能差别很小,这主要是由于初生α相体积分数较低的缘故。     

变形温度对异种钛合金电子束焊件显微组织与力学性能的影响

研究等温和近等温锻造变形温度对电子束焊接的异种合金(Ti2AlNb金属间化合物与TC11两相钛合金)焊接界面的显微组织与接头拉伸性能的影响。采用OM、SEM对焊缝区组织及拉伸度样断口进行观察,并对接头的拉伸性能进行研究。结果表明:电子束焊接的Ti2AlNb/TC11异种合金焊接界面的显微组织和接头的拉伸性能对变形温度敏感,在950℃变形后,位于焊缝一侧的Ti2AlNb合金中O相的含量大大增加,而位于焊缝另一侧的TC11合金为等轴α相和条状α相的混合组织,但焊缝上仍可见到断续相连的晶界α/α2相;在1010℃变形后,TC11合金具有魏氏体组织特征,这时焊缝上的晶界α/α2相完全断开;经950℃变形的试样在室温拉伸时,在Ti2AlNb合金中发生脆性断裂,这与O相不易协调变形有关,经500℃高温拉伸时,合金表现出较高的强度和较好的塑性,这是由于焊接界面的α/α2相颗粒较小,断裂位置转移到TC11钛合金上所致;经1010℃变形的试样表现出一定的强度,但是塑性严重下降,这与TC11钛合金的魏氏组织特征有关;因此,异种合金进行等温变形时,须严格控制变形温度。     

过渡层数对激光沉积制造TC4/TC11连接界面的组织及性能的影响

通过激光沉积制造技术制备了不同过渡层数的TC4/TC11双合金试样,研究不同过渡层数和不同热处理制度对TC4/TC11双合金连接界面的显微组织、拉伸性能和显微硬度的影响。结果表明,过渡层数对组织的形貌影响较大,过渡层数的增加,减少了TC4/TC11双合金试样连接界面的差异,使显微硬度分布均匀;沉积态TC4/TC11双合金过渡处网篮组织差异大,去应力退火后的组织均匀,经固溶时效处理后组织粗大且差异明显;对去应力退火后的试样进行了室温拉伸,随着过渡层数的增多,TC4/TC11双合金试样抗拉强度升高,塑性增强,断口均断在TC4钛合金一侧,证明了TC4/TC11双合金过渡界面性能良好。     

变形方式对Ti-811钛合金棒材组织及性能的影响

研究了精锻、连轧+精锻、连轧三种不同变形方式对Ti-811合金棒材显微组织、力学性能以及超声波探伤的影响。结果表明:在相同变形量下,三种不同变形方式加工的Ti-811合金连轧棒材组织最优,为均匀、细小的等轴α组织,连轧+精锻棒材次之,精锻棒材组织细化效果最差,存在长条α;精锻棒材具有最佳的室温和高温抗拉强度、热稳定性和高温蠕变性能,连轧+精锻棒材次之,连轧棒材最低,但均能满足产品要求;连轧棒材超声波探伤最优,连轧+精锻棒材次之,精锻棒材最差且不能稳定达到转子叶片用棒材杂波水平的要求。     

TC16钛合金室温变形特性研究

对TC16钛合金的室温变形特性进行了研究，分析组织与室温拉伸性能、冷镦成型性、冷镦头变形特点等相互之间的关系。冷镦头剧烈变形能力与合金组织、塑性和剪切强度关系较大。     

β锻造参数对TC17钛合金组织性能的影响

基于TC17合金β跨相区锻造试验,研究了始锻温度、变形程度、锻后冷却方式对TC17钛合金组织和性能的影响。试验表明:TC17钛合金的显微组织演变和室温力学性能对于β锻造参数表现出不同程度的敏感性;随着始锻温度的升高,晶粒细化程度增大,不同的始锻温度可显著影响合金的强度;通过增大合金的变形程度可显著改善组织中的残留魏氏组织,进而对强度产生较大影响,合金内部粗晶组织的变形不均匀化进一步增强;锻后冷却方式为缓冷时,晶内次生α相长度增加,可有效提高合金的断裂韧性。在始锻温度为918℃、变形程度为60%、锻后冷却方式为缓冷的条件下,TC17钛合金的室温力学性能匹配较佳。     

轧制工艺对TC11钛合金厚板组织和性能的影响

文章通过控制TC11厚板材的轧制温度和开坯变形量,测试不同工艺板材的组织和力学性能,认为β单相区开坯的热态组织为理想的网篮组织,57.2%以上大变形量开坯是得到均匀网篮组织的关键。同时研究了轧制温度和变形量对TC11钛合金组织和性能的影响,经β相变点以上开坯61.2%大变形的TC11板材热态组织为均匀的网篮组织。退火后得到细小的双态组织,综合力学性能良好。成功研制出了激光成形基板用TC11钛合金厚板,为增材制造TC11钛合金大型复杂结构件奠定了基础,填补了国内TC11钛合金增材制造基板的研究和制造空白,推进了钛合金增材制造工业的发展。     

TC4钛合金显微组织对超声波探伤杂波水平的影响

研究了TC4钛合金显微组织对超声波探伤杂波水平的影响.利用光学显微镜对具有不同超声波探伤杂波水平区域的显微组织进行了对比,研究建立了一种对显微组织不均匀性的表征方法,结合该方法分析了组织与探伤杂波水平的关系.利用电子背散射衍射技术(EBSD)对显微组织不均匀区域进行了晶体取向分析.结果显示,探伤杂波水平较高区域呈现出明显的显微组织不均匀性,结合超声探伤原理分析得出不均匀区域显微组织晶体取向变化是产生杂波的根本原因.此外还对比研究了原始β晶粒尺寸对超声探伤杂波水平的影响,结果表明显微组织界面越多,超声探伤杂波水平越高.     

激光沉积制造TC4/TC11直接过渡界面组织及性能研究

通过激光沉积制造(LDM)技术制备了TC4/TC11双合金直接过渡试样,并对其进行了去应力及固溶时效热处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机和硬度计对试样的显微组织和拉伸断口进行了观察,并对其拉伸性能和显微硬度进行了测试及分析。结果表明,沉积态TC4/TC11双合金过渡处网篮组织差异大,去应力退火后的组织均匀,经固溶时效处理后组织粗大且差异明显;对去应力退火后的试样进行了室温拉伸,TC4/TC11双合金直接过渡处的抗拉强度与TC4抗拉强度相近,TC4/TC11双合金直接过渡处的塑性低,拉伸断口为韧性断口,室温拉伸的断口均断在TC4钛合金一侧,证明了TC4/TC11双合金直接过渡界面的性能良好;对该双合金直接过渡处的组织分析解释了其硬度变化的趋势。     

连续铸造法制备大块非晶合金

研究了经真空电子束焊连接而成的Ti3Al/TC 11合金在经过近等温锻造及不同制度的热处理后,连接界面的高温拉伸性能.结果表明,Ti3Al/TC 11合金在500～600℃的高温拉伸性能差异较小,说明Ti3Al/TC 11合金在此温度范围的高温拉伸性能比较稳定,可安全服役,尤其是以变形40％近等温锻造+梯度热处理的合金高温拉伸性能较佳,这和变形程度与组织中晶粒的形态、大小及分布有关.虽然焊接过程中在焊缝区形成了一些金属间化合物,但由于随后经过了近等温锻造和热处理,可在一定程度上使其破碎、重新分布而得到均匀细小的组织,因此改善了焊接界面的组织,提高了焊接界面的高温拉伸性能.     

TC11合金超声探伤中杂波与组织的关系

钛合金TC11饼环材在超声检查中,经常遇到杂波信号超标问题.本文从试样解剖、小型试验等方面对此进行研究.认为,杂波信号的高低不是组织好坏的反映,而是组织不均匀的反映.但组织不均匀反射信号不一定高,即组织不均匀是杂波信号的必要条件,而不是充分条件.     

显微组织对TC16钛合金棒丝材冷镦成形性能的影响

TC16钛合金棒材在冷镦成形方面具有较大的加工和应用优势,棒材组织形貌对最终紧固件冷镦成形性有直接影响。采用不同加工方式、不同变形温度和热处理制度获得了不同组织状态的TC16钛合金小规格棒丝材,通过紧固件冷镦成形实验,研究了显微组织对冷镦成形性能的影响。结果表明,TC16钛合金丝棒材冷镦过程中的组织变形主要是纵向金属扁平化和破碎挤压的过程;纵向为等轴组织或者网篮组织的TC16钛合金棒丝材,在冷镦过程中纵向变形均匀,冷镦过程顺利;纵向为拉长组织的TC16钛合金棒丝材在冷镦过程中易产生裂纹。     

TC4钛合金超声波检测噪音产生机理研究

以18.8 mm的TC4钛合金板材为原料,利用超声波探伤检测板材时局部出现了强度较高的杂波现象,对具有不同超声波探伤杂波水平区域的显微组织进行对比。结果表明,超声波无损检测钛合金时在材料内部产生的噪音强度高于在材料表面产生的强度。探伤杂波水平较高区域呈现出明显的显微组织不均匀性,结合超声波探伤原理分析得出粗大的α相是产生杂波的根本原因。     

热暴露对TC11钛合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜和室温拉伸实验,研究500℃不同时间热暴露对TC11钛合金组织及性能的影响。结果表明:经500℃高温长时间暴露后,TC11钛合金的室温拉伸强度略微增加,而塑性明显下降,随着暴露时间的延长,塑性下降趋势减缓;热暴露400 h后,抗拉强度(σb)提高了30 MPa,断面收缩率(ψ)降低了11.74%。热暴露过程中,合金塑性的降低主要是硅化物和α2相协同作用的结果,其中α2相对力学性能的影响起主导作用;α2相的稳定化和长大过程是合金塑性下降的主要原因。     

大规格TC11钛合金棒材热处理后组织与性能分布规律性研究

对规格为?200 mm×1300 mm的TC11钛合金棒材进行970℃/120 min/AC+530℃/360 min/AC热处理,分析了棒材沿长度和直径方向不同位置显微组织、拉伸性能和冲击韧性的变化规律。结果表明:大规格TC11钛合金棒材热处理后,不同位置的显微组织差异较大,沿长度和直径方向由边部至心部,显微组织中α相含量逐渐增加,晶粒长大,同时β相含量降低。大规格TC11钛合金棒材组织差异对材料的综合性能影响显著,沿不同方向由边部至心部,室温、高温拉伸强度及冲击韧性均降低。     

等温锻造温度对TC6钛合金组织和性能的影响

研究了TC6钛合金在1×10-2s-1恒应变速率、60%大变形、不同温度等温变形时,温度变化对合金组织、室温拉伸和450℃时拉伸性能的影响.结果表明,随等温变形温度的升高,初生α相含量减少,但直径增大,等轴程度增加;925、940℃等温变形热处理后形成等轴组织,955℃等温变形热处理后形成双态组织,985℃等温变形热处理后形成魏氏组织;940℃变形试样的室温拉伸强度最好,而955℃变形试样的室温拉伸塑性最好.综合分析可知,TC6合金在940～955℃能获得较好的强度、塑性匹配.