激光沉积修复TA15/TC17热处理组织与力学性能

研究了不同退火热处理温度对激光沉积修复TA15/TC17钛合金显微组织及力学性能的影响规律。研究表明:TC17基体经退火热处理后双态组织中α片层长度、宽度及长宽比无明显变化。TA15修复区沉积态组织为粗大的原始β柱状晶,晶粒内为α/β网篮组织;当退火温度由610℃,630℃升到650℃后,TA15修复区α片层宽度明显增大,体积分数逐渐减少,长宽比下降,呈短棒状分布。经退火热处理后修复试样抗拉强度与塑性均明显提高,当退火温度为650℃时,抗拉强度最高为1102 MPa,与沉积态相比提高7. 1%,达到TC17锻件的98. 4%;断后伸长率为13. 5%,与沉积态相比明显提高,且高于TC17与TA15锻件标准;退火温度变化对显微硬度影响不大。     

激光熔化沉积成形/修复GH4169合金组织性能调控研究进展

GH4169合金由于具有优异的高温强度、抗疲劳、耐磨损、耐腐蚀等性能,长期服役温度高达650～700℃,因而广泛应用于航空航天、核工业及石油化工等工业领域,是一种不可或缺的高温结构材料。激光熔化沉积技术因其沉积效率高、成形构件组织细密、内部质量及力学性能优异,在大型金属结构件高效、高性能制造及高价值金属构件缺陷或损伤高性能修复方面极具优势。近年来,关于GH4169合金激光熔化沉积成形/修复方面的研究及应用日益增多,该合金已成为金属增材制造技术研究及工程应用的热点材料之一。首先介绍了激光熔化沉积成形/修复GH4169合金典型沉积态组织及力学性能,然后重点从调控成形工艺、施加后续热处理、外加能量场/强制冷却、引入塑性变形等4个方面综述了当前激光熔化沉积成形/修复GH4169合金组织及力学性能调控的研究进展。最后指出了当前激光熔化沉积成形/修复GH4169合金所面临的挑战,并对未来具备潜在可行性的组织性能调控方法进行了展望。     

激光沉积修复GH536/GH738合金时效热处理组织及力学性能

采用GH536粉末对GH738合金基体进行激光沉积修复试验,研究了不同温度时效热处理对激光沉积修复GH536/GH738合金显微组织及力学性能的影响.研究表明:沉积态试样中修复区组织为外延生长的柱状品,时效热处理后柱状品开始合并、扩展向等轴晶转变,随着时效温度增高,柱状品组织逐渐弱化.沉积态试样中M6C碳化物呈颗粒状断...     

激光选区熔化参数及热处理工艺对TA15钛合金组织和性能的影响

通过正交试验研究了激光功率和扫描速度对激光选区熔化成形缺陷的影响,采用最优参数制备了TA15钛合金,并进一步研究了热处理温度对其显微组织和力学性能的影响.结果表明:采用275～280 W的激光功率和1 150～1 250 mm/s的扫描速度匹配可以达到最佳成形效果.退火温度低于860℃时,随着退火温度的提高,合金的强度...     

激光金属沉积TA15钛合金工字梁疲劳性能研究

激光金属沉积（LMD）是一种应用广泛的金属增材制造技术,可以快速成形复杂的结构件。以TA15钛合金粉末为原材料,采用激光金属沉积技术成形了TA15工字梁缩比件,进行了LMD TA15钛合金工字梁试样的疲劳试验和失效分析,研究了LMD TA15钛合金材料和结构的疲劳性能。对4件试样在应力比为0.06,载荷峰值为80%静力破坏载荷的交变载荷下进行四点弯曲疲劳试验,受成形缺陷影响,试样出现混合失效模式：两件试样无明显缺陷,裂纹形态为受拉缘条角裂纹,两件试样为内部气孔缺陷诱发失效,裂纹形态为受拉缘条半椭圆裂纹。起裂位置与缺陷和应力水平有关,存在明显的差异。为阐明试样疲劳失效行为,进行了有限元分析,获得起裂位置的应力水平,分析了缺陷和应力水平对疲劳寿命的影响。结果表明,缺陷是影响试样疲劳性能的主导因素,缺陷降低疲劳寿命50%以上,对于无明显缺陷试样,试样的疲劳行为受到应力水平控制。     

热处理对TA15合金板材组织性能的影响

研究了热处理温度对TA15合金板材组织性能的影响,用金相显微镜观察了其微观组织形貌,测试了力学性能。结果表明：TA15厚板与薄板在两相区750℃～850℃进行热处理,随热处理温度升高,强度先降低后增加,塑性则逐渐增加,在850℃热处理达到强度与塑性的最佳匹配。这与初生α相与次生α相的数量、大小的匹配有紧密的联系;而且随退火温度升高,横纵向差异逐渐减小。     

GH4169合金高温变形显微组织演变及热加工图

在Gleeble-3500D热模拟机上采用单道次等温压缩试验,系统研究了 GH4169合金在变形温度为900～1 150℃、应变速率为0.01～10s-1、变形量为10％～70％条件下的动态再结晶行为,确定了合金在不同变形条件下的完全再结晶条件,绘制了再结晶图,给出了该合金变形的热加工图.研究结果表明:GH4169合金...     

TA15钛合金中板组织与力学性能研究

采用一次换向+四火次轧制、二次换向+四火次轧制和一次换向+三火次大变形轧制3种工艺制备了厚度10.0mm的TA15钛合金中板,研究了轧制工艺对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：3种TA15钛合金中板显微组织均为α+β两相区加工组织,但采用二次换向+四火次轧制的样品B显微组织中初生α相尺寸最为细小、等轴化程度最高;3种TA15钛合金板材室温和高温力学性能均符合GJB 2505A—2008标准要求,但采用一次换向+三火次大变形轧制的样品C室温和500℃高温抗拉强度横纵向差异最小,500℃高温持久性能最佳。     

二次固溶热处理对GH4169合金板材组织和室温性能的影响

通过对生产车间滚底炉固溶空冷态GH4169合金板材成品取样,在实验室热处理、检测组织和室温性能,并进行对比和分析,得出:GH4169合金板材实验室重新固溶热处理水冷态比空冷态晶粒细小,强度高;GH4169合金板材室温拉伸性能与晶粒大小存在一定关系,当晶粒细小时强度较高,反之则强度降低;GH4169合金板材时效态硬度值与成分密切相关。     

TA15钛合金挤压薄壁型材拉伸性能及差异性研究

针对"直接热挤压"和"热挤压+脉冲锻打"TA15钛合金薄壁型材的室温力学性能及差异开展实验研究。通过对型材不同位置切取的试样进行拉伸试验,获得了型材抗拉强度和屈服强度分布规律,并对性能数据分布的均匀性和一致性进行深入分析。结果表明,"直接热挤压"态型材的抗拉强度和屈服强度数值分布较分散,强度离散系数大于3.5%;而"热挤压+脉冲锻打"态型材的抗拉强度和屈服强度数值分布相对集中,不同批次型材之间的力学性能一致性较好,强度离散系数均小于3%。进一步分析表明,2种状态型材之间的性能差异与型材表面状态、表面细晶层和截面尺寸有关。脉冲锻打能够改善型材表面细晶层分布的均匀性和截面尺寸精度,从而改善型材力学性能分布的均匀性和一致性。     

GH4169合金的组织分布与高温性能关系的研究

本文主要研究GH4169合金的晶粒度和Ni3Nb-δ相的析出对高温力学性能和高温持久缺口敏感性的影响。     

工艺参数对SLM成型GH4169合金微观组织和残余应力的影响

在增材制造中,成型工艺参数是影响高温合金微观组织和性能的重要因素。针对GH4169合金,设计了基于激光功率、扫描速度、扫描间距等变量的15组工艺参数,采用选区激光熔化技术（SLM）制备了相应的合金试样,研究了不同工艺参数对试样致密度、微观形貌和残余应力的影响。利用JMP软件建立了工艺参数对试样致密度影响的数学模型,并确定了主要的影响因素。结果表明,扫描速度对致密度的影响最大,其次是激光功率和扫描间距。成型试样的致密度均在99.40%以上,最大可达到99.98%。当激光功率为222 W或扫描速度为1 190 mm/s时,更容易产生未熔合缺陷。当激光功率为403 W或扫描速度为573 mm/s时,由于局部温度过高和反冲压力的升高,容易产生气孔、匙孔等缺陷。试样表面的残余拉应力随着激光功率的增加和扫描速度的降低而增大,残余拉应力的最大值为853 MPa。     

热处理对TA15钛合金中厚板材组织及力学性能的影响

研究了退火温度在750—1010℃范围内对TA15钛合金中厚板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,在750～950℃两相区退火时,随着退火温度的升高,等轴化程度提高,初生α相含量从约70％降至约30％;次生α相逐步析出并长大,900℃开始,次生α相开始粗化,950℃时,次生α相粗化明显。室温强度则随退火温度的升高先降低后升高再降低,在880℃时抗拉强度和屈服强度同时达到最大峰值,而室温塑性总体上波动较小,与强度呈相反规律变化。与两相区退火相比,β退火后由于组织中存在粗大魏氏体以及晶界α相而使强度和塑性同时急剧下降。在整个退火温度范围（750～1010℃）内,屈服强度对于退火温度的变化更敏感,其波动幅度比抗拉强度更大。     

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The influence of Nb on tensile properties at room temperature and 650?? as well as the effects of Nb on stress rupture properties at 650??/690MPa of GH4169 alloy with standard heat treatment (STD) and direct aging heat treatment (DA) were investigated. Microstructure and thermodynamic calculation were also undertaken. The results show that as Nb content increases from 5??2% to 5??4% (mass percent), the mass fraction of strengthening phases in the alloy as DA increases, and the strength also improves obviously at room temperature and 650?? while the strength decreases when Nb content reaches 5??6%. At the same solution temperature, the increase of Nb content will promote the mass fraction of ?? phase in the alloy as STD, but the effect on the mass fraction of strengthening phases is not so apparent as the DA state, and the extent of strength promotion is small. The stress rupture life of the alloy as DA improves with the increasing of Nb content, and remains nearly unchanged after Nb content reaches 5??6%. Whereas when Nb content rises to 5??6%, the change of ?? phase??s amount and morphology in the alloy as STD may result in significant decrease of the stress rupture life.     

成形及退火温度对TA5钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了不同成形及退火温度下TA5钛合金棒材显微组织及室温拉伸性能的变化规律.试验结果表明,Tβ之上成形的棒材组织存在明显的晶界析出物且晶内分布有沿特定方向析出的点状析出物;Tβ之下成形的棒材组织以晶内点状析出物为主,伴随少量晶界析出物,且随着退火温度的升高,再结晶体积分数升高,晶粒尺寸增大.相比于Tβ之上成形的棒材,T...     

选区激光熔化成形TA1钛合金组织性能研究

通过选区激光熔化(SLM)制备TA1合金,研究了打印态及退火态TA1合金的组织及性能。研究结果表明,SLM制备的TA1合金具有优异的力学性能,其抗拉强度、伸长率及断面收缩率均满足GJB 2744A-2007中锻件的要求,尤其抗拉强度达到600 MPa以上。打印件在不同打印方向上的性能略有差异,Y方向上最优,X方向上次之,Z方向上最弱（580 MPa）。退火处理后的组织更加均匀,抗拉强度、断面收缩率和硬度比打印态略有降低,伸长率略有增大。SLM制备的TA1合金能够在复杂精密件的应用上代替锻件,节省原材料,为3D打印TA1合金的应用提供参考。     

径锻温度对GH4169合金棒材组织与性能的影响

研究了不同加热温度、终锻温度对GH4169合金Φ130mm径锻棒材组织和性能的影响。结果表明,加热温度和终锻温度过低时,棒材心部虽然获得了细于ASTM11级的晶粒,但表面甚至R/2处会因变形温度低于动态再结晶温度而残留部分原始拉长晶粒;同时δ相大量析出,不利于合金的综合性能。加热温度和终锻温度过高时,因原始晶粒在加热过程中过分长大,在变形过程中难以全部完成动态再结晶而残留部分原始拉长晶粒;同时δ相显著减少,合金的高温综合性能显著下降。在合适的加热温度和终锻温度下,棒材心部获得了均匀的10级晶粒,同时边缘获得了完全再结晶的11级晶粒,各部位δ相差异较小且基本呈颗粒状和短棒状在晶界均匀弥散分布,合金具有良好的低温、高温综合性能。     

激光熔化沉积Rene95镍基高温合金的凝固组织及力学性能

采用激光熔化沉积方法制备出Rene95镍基高温合金薄壁样, 分析了沉积态的凝固组织, 并进行了热处理和力学性能测试. 研究表明, 激光熔化沉积Rene95镍基合金的凝固组织为外延生长的定向凝固组织, 其一次枝晶间距在20 μm左右, 二次枝晶臂细小甚至退化, 元素偏析较轻; 通过适当的热处理后, 合金中γ′沉淀相的体积分数明显增加, 合金的显微硬度由沉积态的HV_(0.1) 500提高到HV_(0.1) 540; 经过热处理后, 激光熔化沉积Rene95合金的室温抗拉强度为1247 MPa, 较粉末冶金C级水平略低, 而沿沉积高度方向的延伸率为16.2%, 高于粉末冶金A级水平.     

不同热成形工艺下TA32钛合金的流变性能及组织演变

针对随炉成形及到温成形2种主要的热成形工艺,通过高温拉伸试验,从TA32钛合金热成形流变性能及组织演变的角度出发,首先研究温度、变形速率、应变量等共性因素的影响,再对比分析2种热成形工艺下不同升温速率和冷却方式等特性因素的影响。设计两因素两水平工艺试验,分析不同高温润滑剂及热成形条件下TA32钛合金的氧化行为。结果表明:温度为800℃、应变速率为0.001 s-1、保温时间为30 min、应变量为0.45~0.6,且选用到温热成形(升温速率为800℃/5 min,空冷)时,TA32钛合金的变形抗力较低,塑性较好,晶粒较为均匀,β相等轴晶粒较多,综合成形性能较好;到温成形条件下,选用立方氮化硼(CBN)作为高温润滑剂时,成形件的氧化程度最低。综合考虑,TA32钛合金板材最优高温成形方案为到温成形工艺并采用CBN作为高温润滑剂。     

宽带激光熔覆铸造WCp/Ni基合金梯度复合涂层的组织和性能

研究了宽带激光熔覆铸造WCp/Ni梯度复合涂层的组织和性能。结果表明,涂覆层与基材之间实现了冶金结合。熔覆层由基体组织γ-Ni枝晶、共晶组织γ-Ni M23C6、未熔铸造WCp以及M6C、M7C3、M23C6组成。熔覆层内硬度分布均匀、从熔覆层至基材的硬度变化平缓,避免了裂纹的产生。熔覆层的耐磨性随WCp含量的增加而提高。19－4号试样的耐磨性最好,比基材提高了3倍以上。