挤压成形TC4-ELI厚壁管材组织与力学性能研究

运用有限元数值模拟与实际挤压进行TC4-ELI厚壁管材成形研究,探究厚壁管材不同区域显微组织和力学性能的差异,以及形成差异的原因。结果表明:在挤压成形过程中,管材外部的温度和等效应力较高,有较多的α晶粒沿ED方向被拉长,且长条状α晶粒的长大程度更高,生成相对强度较高的基面织构。而管材内部所受应力较低,晶粒择优取向行为不明显,只生成微弱的■板织构。力学性能受到晶粒大小和晶体学取向的综合作用,管材外部虽然晶粒粗大,但生成的基面织构与轴向拉伸应力的Schmid因子较小,使得管材外部的强度高于内部。     

热处理对Ti650钛合金电子束焊接组织和力学性能的影响

对Ti650合金电子束焊接样品进行了不同制度的热处理,研究了焊后热处理工艺对合金焊接样品的组织和力学性能影响。结果表明,Ti650合金真空电子束焊缝焊后主要以亚稳马氏体α′相为主。经700℃/2 h AC退火后,焊缝中马氏体α′相发生近平衡相变α′→α,同时焊缝中析出大量次生短针状α相。经1010℃/1.5 h WC+650℃/2 h AC处理后,α相发生了明显粗化和等轴化。次生析出的短针状α与原始粗化的α片层相结合有效地提高焊缝强度,阻碍了裂纹的扩展,使焊接接头在该条件下具有较好的强度和塑性。经固溶时效后再经700℃/2hAC处理,晶界处逐渐析出等轴α,弱化了晶界强度,引起其塑性的降低。综合分析焊缝区的组织和性能,Ti650合金焊接样品采用1010℃/1.5 h WC+650℃/2 h AC进行焊后热处理,焊缝和基体的性能能够获得较好匹配。     

全球钛行业的现状与发展--国际钛协会第21届年会侧记

2005年9月25～27日在美国斯科特斯德召开的国际钛协会年会气氛热烈，参会代表达到了734人。参会代表包括生产商、经销商和设备供应商。大会交流报告2篇，分会交流报告36篇，会议张贴报告44篇。Timet总裁预测2004～2010年全球钛制品的年增长率会达到3．4％。VSMPO Tirus总裁预测钛轧制品的需求将从2003年的50000t增到2008年的75000t。Dynamet公司总裁分析认为钛材38％用于工业生产，35％用于商务航空，12％用于军事，9％用于消费者市场，6％用于其他市场。会议就以下几方面的问题进行了讨论。     

BT25Y钛合金在600 ℃—800 ℃的高温氧化行为研究

研究了BT25Y钛合金在600 ℃、700 ℃和800 ℃下的高温氧化行为。采用连续氧化增重法,并结合氧化速度常数、氧化活度等理论计算了合金的氧化动力学和热力学规律;利用XRD、SEM和EDS等表征方法研究了氧化膜的相结构和表面、截面形貌及元素分布。结果表明：BT25Y钛合金在600 ℃和700 ℃均有较好的抗氧化性能,其连续氧化动力学曲线符合抛物线规律,氧化层由细小TiO₂和Al₂O₃组成,氧化膜可有效阻止氧渗入基体,降低氧化速度;BT25Y钛合金在800 ℃氧化严重,其连续氧化动力学曲线近似符合直线规律,氧化层由Al₂O₃层和TiO₂层交替组成,氧化膜疏松多孔,不能有效阻挡氧向基体一侧的扩散。     

TB18钛合金晶粒长大动力学

通过TB18钛合金在不同温度和保温时间的条件下β晶粒尺寸的变化,研究了新型超高强TB18钛合金β晶粒的长大行为。结果表明,加热温度及保温时间对TB18钛合金β晶粒长大行为具有重要影响：β晶粒尺寸随加热温度及保温时间的增加而增加,且920 ℃为合金的粗化温度。通过Beck公式计算了晶粒长大参数,采用Arrhenius公式计算了晶粒长大激活能。TB18钛合金β晶粒长大指数n为0.13~0.26,β晶粒长大激活能为34.27~60.58 kJ/mol。     

TC17钛合金疲劳裂纹扩展速率

研究了显微组织形态对TC17钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响,并结合裂纹扩展路径进行了分析。结果表明,对于TC17合金,在裂纹扩展的第I阶段和第III阶段,等轴组织随着固溶温度的升高,扩展速率加快,显微组织对中速区的裂纹扩展速率影响不大;对两种片层组织结构的裂纹扩展速率分析结果表明,仅固溶态的组织在裂纹扩展的整个阶段具有较低的裂纹扩展速率,并且起裂区对应较高的应力强度因子,裂纹在固溶态组织中的扩展路径较固溶时效态的曲折。     

β热处理条件与Ti-5321合金显微组织特征的关系研究

研究了β热处理条件与新型高强韧Ti-5321合金显微组织特征的关系。结果表明,在860～920℃温度范围内热处理,Ti-5321合金显微组织为细小等轴β晶粒,同时保温时间越长,晶粒尺寸越均匀。自β相区缓慢冷却到(α+β)相区,α片层生长符合感生形核生长特征。β热处理后冷却速率和冷却时间对Ti-5321合金α片层集束尺寸和片层宽度影响较大,片层宽度随着冷却速率的增大基本呈线性减小,随冷却时间的延长呈现由缓慢增大到快速增大再到缓慢增大的规律。α片层集束尺寸在冷却速率为0. 25～1℃/min时,随冷却速率的增大快速减小,冷却速率为1～2℃/min时,集束尺寸减小较为缓慢。     

中低温退火处理工艺下Ti40合金高温蠕变机制的研究(Ⅰ)—蠕变本构关系

对Ti40合金环材进行600℃,4h退火处理,并测试合金在500～550℃温度范围不同应力下蠕变性能。结果表明,Ti40合金在500～550℃的温度范围的蠕变行为应该分为两个区间,区间Ⅰ为500～520℃温度范围;区间Ⅱ为535～550℃温度范围,在两个温度区间内蠕变本构方程不同。分析认为,在低温区(500～520℃)应力对位错的滑移影响较大,热激活控制的位错攀移控制稳态蠕变变形;当温度升高时,扩散对蠕变变形的贡献越来越大,在高温区(535～550℃),合金的蠕变可能受自扩散或合金元素的扩散控制。     

Ti600高温钛合金600 ℃下组织稳定性研究

对Ti600高温钛合金600 ℃热暴露不同时间的组织和性能进行了研究。结果表明,该合金在热暴露过程中析出物的量不多,主要是硅化物的析出和a相的有序化过程。热暴露过程中,合金塑性的降低主要是硅化物和a2相协同作用的结果,其中a2相对力学性能的影响起主导作用;a2相的稳定化和长大过程是合金塑性下降的主要阶段。     

载荷方式对双态Ti-55531合金变形和断裂的影响

通过室温静态拉伸和扭转试验,结合TEM、SEM等分析检测方法,系统研究了双态Ti-55531合金在拉伸和扭转载荷下的变形和断裂失效行为。结果表明,载荷方式对双态Ti-55531合金变形和断裂行为有显著的影响：首先,该合金扭转剪切强度较拉伸强度低约300MPa,表明该合金的断裂对扭转切应力的敏感性高于拉伸应力。其次,拉伸和扭转变形时,合金主要都受滑移和剪切共同控制,但相对拉伸变形扭转变形时等轴α_p产生的剪切滑移带数量更多;且变形时晶界α和等轴α_p的界面处易堆积高密度位错。最后,拉伸断口较扭转断口陡峭,拉伸断裂失效是以微孔聚集为主的穿晶断裂机制;而扭转断裂失效则是以微孔聚集和剪切开裂的混合断裂机制。