热处理温度对金属隔膜用工业纯钛力学性能的影响

以金属隔膜用TA1ELI纯钛板为研究对象,研究热处理温度对其力学性能的影响,通过改善原材料性能得到塑性更强、翻转性能更好的金属隔膜。结果表明,与原始态相比,经610、660、710℃3种温度的真空热处理后,TA1ELI板材的抗拉强度、规定非比例延伸强度和断面收缩率均有所下降,断后伸长率有所提升。采用710℃进行真空热处理时,断后伸长率均可达到60%以上。依据试验得出的不同热处理温度对材料力学性能的影响,可根据金属隔膜实际的设计特性,制定合理的热处理工艺参数。     

氧化温度对工业纯钛氧化膜结构及阻氢性能的影响

本文研究了氧化温度对工业纯钛氧化膜结构及阻氢性能的影响。利用XRD和SEM对氧化膜相组成、表面形貌和截面形貌进行了分析。结果表明:工业纯钛在500～700℃氧化后的氧化层主要由金红石结构TiO2组成;表层氧化物的晶粒尺寸及氧化层厚度随氧化温度的提高而增加;低于500℃氧化时,氧化物晶粒较为细小,氧化层厚度较薄;高于600℃氧化时,氧化物晶粒较为粗大,氧化层较厚。氧化层的阻氢性能由氧化层厚度及致密度共同控制;氧化温度低于500℃时,随着氧化温度的升高,氧化层的阻氢性能逐渐增强;氧化温度高于500℃时,因氧化层致密度降低,其阻氢性能随氧化温度的升高而降低。     

退火温度对超细晶工业纯钛组织和力学性能的影响

采用等通道转角挤压对工业纯钛进行加工,获得了超细晶工业纯钛,并对超细晶工业纯钛在不同温度下进行短时退火,研究了退火温度对超细晶工业纯钛组织和力学性能的影响,研究表明,超细晶工业纯钛经300～400℃低温短时退火后,晶粒尺寸没有明显增大,基面织构增强,强度得到提升,产生退火强化现象,且保持良好塑性。随着退火温度提高,超细晶工业纯钛晶粒发生明显长大,强度逐渐下降。     

晶粒尺寸和温度对工业纯钛变形机制的影响（英文）

为了研究晶粒尺寸和加工温度对工业纯钛变形行为的影响,分别在室温和液氮温度下对平均晶粒尺寸为2、9、23和51μm的样品进行单轴拉伸实验,采用背散射电子衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜技术(TEM)表征样品的显微组织和织构。结果表明,室温条件下位错滑移是主要的变形机制,而液氮温度下拉伸的样品中有丰富的变形孪晶被激活,其中包括{■}拉伸孪晶、{■}压缩孪晶和{■}-{■}二次孪晶。这揭示液氮温度条件下塑性变形模式从位错滑移到动态孪生的转变,这也是具有较大晶粒尺寸的样品在液氮温度下依然具有优异力学性能的主要原因。另外,还提出了一种改进的Hall-Petch关系式,可用于在液氮温度条件下定量表征平均晶粒尺寸和孪晶对工业纯钛拉伸屈服强度的影响。     

退火温度对90°ECAP变形工业纯钛组织和性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、单向拉伸及显微硬度测试等方法,研究了经室温90°ECAP变形工业纯钛1道次在400、500、600℃退火1h后的组织和性能.结果表明:当退火温度为400℃时,变形组织未发生明显变化,抗拉强度和显微硬度略有降低,伸长率增加;当退火温度高于400℃时,随着退火温度的升高,变形组织发生再结晶,晶粒尺寸增至12μm,工业纯钛的抗拉强度和显微硬度明显降低,伸长率显著提高.工业纯钛的拉伸试样断口均为韧窝型断口,韧窝随退火温度的降低而变得细小、均匀.     

高应变速率及低温对工业纯钛力学性能的影响

探讨了高应变速率(动态)和低温对工业纯钛TA2拉伸力学性能的影响.结果表明:高应变速率和低温对TA2力学性能有影响.室温下,低应变速率1.6×10-3 s-1下,随应变速率增加,抗拉强度变化不大,随后略有增加,在8.0×102～1.2×103 s-1的高应变速率下,强度下降(约14%),塑性开始略有下降,随后得到恢复,未发生脆化现象.常规应变速率下,在室温至-196℃温度范围内,随温度降低,强度大幅增加,在-196℃时,强度增加约50%,而塑性先略有下降,随后上升;-196℃时,升至40%,增加约48%,有增塑现象;但当较高应变速率和低温共同作用时,TA2发生脆化,塑性明显下降而强度增加.TA2在高应变速率、低温条件下独特的力学性能是与孪生和滑移变形机制是否启动有关.     

工业纯钛在特高温度下的氧化行为研究

通过Gleeble-1500热模拟机研究丁庄特高温度下工业纯铁的氧化行为。结果表明，随着氧化温度的升高和保温时间的延长，氧化增重持续增加；特高温氧化产生了多层氧化膜，氧通过破损的外层氧化膜通道向较致密的内层氧化膜扩敬及向金属基体渗透，实现了工业纯钛的整个特高温氧化过程。     

BT25钛合金相变温度的测定

利用计算法、热膨胀法、差示扫描量热法和连续升温金相法测定了BT25钛合金的相变温度。结果表明,4种方法获得的相变温度分别为1 023.2、1 029.0、1 029.8和1 029.0℃。     

室温工业纯钛ECAP有限元二道次模拟

利用MSC.SuperForm软件对工业纯钛A路径ECAP二道次的变形进行模拟.获得了相应的载荷-行程曲线、等效应变和等效应力分布规律,并与一道次的模拟结果进行了比较,得出二道次挤压后等效应变的分布比一道次更均匀.     

室温ECAP变形工业纯钛的微观组织研究

在室温下采用等径弯曲通道变形技术(ECAP)对工业纯钛进行2道次(φ=90°)和8道次(φ=120°)挤压变形.利用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)分析变形前及不同道次后工业纯钛的组织形貌特征.结果表明:ECAP变形1道次后,原始晶粒在剪切力的作用下沿变形方向拉长成板条状;随着变形道次增加,晶粒进一步细化,且出现晶粒从大板条向小板条及等轴晶转化的趋势.     

工业纯钛室温一道次ECAP加工后的组织和硬度

室温下,分别采用90°模具和120°模具对工业纯钛(CP-Ti)进行一道次等径弯曲通道变形(Equal ChannelAngular Pressing,简称ECAP),研究了其组织和硬度的变化情况.结果表明,工业纯钛经一道次ECAP变形后都形成板条状组织,硬度显著提高.90°模具挤压后试样上、下表面的硬度值稍低于试样中间的硬度值,而120°模具挤压后试样表面硬度分布较均匀.     

室温等径弯曲通道变形工业纯钛的组织及性能研究

采用两通道夹角Φ=120°,外圆角Ψ=20°的模具,在室温下成功实现了工业纯钛单道次等径弯曲通道变形（ECAP）,并对变形试样进行（200～500）℃×0.5h退火,研究了试样显微组织和力学性能。结果表明,工业纯钛经单道次ECAP变形后,组织内存在大量的形变孪晶;晶粒碎化成板带状组织;屈服强度和显微硬度显著提高,并保持了足够的塑性;退火温度低于300℃时,显微硬度下降缓慢;高于300℃时,显微硬度显著下降。     

表面纳米化对工业纯钛拉伸性能的影响

通过SMAT技术实现了工业纯钛表面纳米化,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析技术对表面纳米结构层进行了表征,对比研究了工业纯钛和经SMAT处理表面纳米化工业纯钛的拉伸性能,讨论了表面纳米化对工业纯钛拉伸性能的影响。结果表明:经SMAT处理后,由于表面纳米晶的形成和变形层中高密度的孪晶与位错共同的作用,工业纯钛的屈服强度、抗拉强度提高而伸长率降低。试样经SMAT处理后,沿处理面到中心晶粒尺寸不同,使得SMAT试样拉伸断裂后处理面与中心的断裂类型不同,表面纳米晶层和亚晶层的断裂主要是滑移分离断裂,而基体粗晶部分断裂为微孔聚集型断裂。     

工业纯钛TA2失效评定曲线研究

分析了工业纯钛TA2的拉伸力学性能,按照多段幂次方法处理得到材料的特征参数值,分别基于整体和塑性二段EPRI方法建立失效评定图,用断裂试验验证了基于EPRI建立失效评定曲线的有效性,并与标准规范中的通用评定曲线进行比较。结果表明:对于工业纯钛TA2,各评定标准的通用曲线是偏于保守的,本工作的研究成果有望更准确的用于含缺陷钛制承压设备的安全评定。     

Tribological Characterization of Commercial Pure Titanium Processed by Multi-Directional Forging

This work discusses tribological properties of commercial pure(CP)titanium processed by multi-directional forging(MDF)up to six passes at room temperature and 220 ℃.For this purpose,wear test was conducted by dry sliding pin-on-disk method on the initial and ultrafine grained samples using different stress magnitudes of 1,1.5 and 2 MPa.The results showed that wear resistance of CP titanium increases after the first pass of MDF in comparison with the initial condition,irrespective of the applied normal stress.For example,the average wear rate of MDFed samples was decreased about 30% and 24%,after first pass at room temperature and 220 ℃,respectively.However,average wear rate of the samples processed by six MDF passes was reduced about 40% at lower normal loads;it was increased about 9% at higher ones as compared to the initial condition.It was also found that the dominated wear mechanisms were abrasive and delaminated at the lower stresses,while the delamination mechanism was intensified and a slight adhesion was observed during the higher applied normal loads.