微量氢对Ti-6Al-4V合金断裂韧性的影响

一、前 言 工业用Ti-6Al-4V合金在其生产和使用过程中无疑会带入微量氢。按照传统的材料性能试验(拉伸试验)和力学分析方法,微量氢对其性能并无多大影响。只有当其含量较高(超过125ppm)时,其性能才会显著降低。然而,近年来,Ti-6Al-4V合金在使用过程中,人们发现尽管微量氢的存在并不使其常规性能下降,却有可能引起脆断事故的发生。这样,使得人们开始采用新的力学性能试验方法—断裂力     

氢对Ti-6Al-4V合金室温压缩性能的影响

为了研究氢对Ti-6Al-4V合金室温压缩性能的影响,采用Zwick/Z100型材料试验机对置氢Ti-6Al-4V合金进行了压缩试验,并利用OM、XRD和TEM等材料分析方法对合金的微观组织进行了观察.研究表明:置氢前,Ti-6Al-4V合金由等轴的α相和β相组成,置氢后,出现马氏体组织和氢化物;随氢含量增加,马氏体和剩余β相数量增多;氢提高了Ti-6Al-4V合金的抗压强度和塑性等室温压缩性能,最大增幅分别为33.9%和56.3%;置氢Ti-6Al-4V合金抗压强度的提高主要归因于氢的固溶强化、马氏体相变强化和氢化物强化;塑性指标的提高主要是置氢合金中塑性β相数量的增多所致.     

Ti-6Al-4V合金的室温蠕变行为

研究了Ti-6Al-4V钛合金板材的室温蠕变行为及其对合金后续使用性能的影响.结果 表明:合金的宏观织构、应力水平以及预塑性应变都显著影响其室温蠕变行为.在加载方向上合金的<0001>峰值极密度越高,则其加工硬化指数越大、蠕变指数越小、室温蠕变性能越好.足够大的应力,是合金发生室温蠕变的必要条件.只有在蠕变应力不小于0...     

Ti-6Al-4V合金的蠕变行为及影响因素

通过T6热处理、蠕变性能测试和SEM,TEM组织观察,研究了T6处理对Ti-6Al-4V合金组织结构与蠕变性能的影响.结果表明,锻造态Ti-6Al-4V合金在400℃/575MPa条件下具有较好的塑性和较低的蠕变寿命,并具有明显的温度敏感性.T6处理可明显提高合金的蠕变激活能和蠕变抗力,与锻造态合金相比,T6处理态合金在蠕变稳态期间具有较低的应变速率,并使蠕变寿命由66h提高到548h.锻造态合金的组织结构由a β相组成,T6处理后,合金的组织结构由a相与"网篮"相组成,其中"网篮"中大量针状β相沿不同取向析出是提高合金蠕变寿命的主要原因.蠕变期间,合金的蠕变机制是双取向的位错和位错在a相内发生柱面滑移和锥面滑移.     

Ti-6Al-4V合金的吸氢行为和氢化过程中的相变

本文研究了 Ti-6Al-4V 合金在氢压为一个大气压下的吸氢行为和氢化过程中的相变,结果发现:合金在570℃有一个吸氢峰;氢化过程中氢固溶于β相,使 d_(200)面间距增大;氢化物(γ)在α相内析出,为 fcc 结构(α=440.1pm),与基体的取向关系为{(?)}_α//{(?)}γ,<(?)>α//<110>γ;充氢使α,β相明暗衬度和充氢前比较正好相反;充氢后合金出现 Ti_3Al 有序结构。     

Ti-6Al-4V合金的风冷切削

不用切削油的切削有风冷切削、吹氮切削等,此外还有只使用微量切削油的MQL(超微量润滑)切削.但风冷加工用于切削加工的实例几乎没有.     

冷却速率对β-退火Ti-6Al-4V合金循环变形的影响

自β相区温度冷却,冷却速率对钛合金机械性能有重要影响.为此,对采用在两相区形变热处理来控制组织已进行了广泛研究,但对循环变形的影响尚缺乏研究.西班牙的F.Igi1等人研究了Ti-6Al-4V合金的组织对其循环变形行为的影响.     

Ti-6Al-4V合金的蠕变性能

本文利用现有数据,对Ti-6Al-4V合金的高温、室温蠕变性能及蠕变断裂性能进行了综合分析。分析结果表明,该合金长时间使用的极限温度为300℃或稍高于300℃;在300℃以下,退火状态的合金,同一温度的蠕变强度σ_(0.1)/100与屈服强度σ_(0.1)大致可用σ_(0.1)/100=1.355+0.836σ_(0.1)表示。200～400℃之间,σ_(100)与σ_b之比约为0.92～0.96。该合金存在着明显的室温蠕变现象,某些零部件不宜在高于90％屈服强度的应力下长期使用。显微组织对该合金的蠕变性能具有明显影响,β-加工或处理、淬火时效等可以提高其蠕变性能。     

TI-6Al-4V合金置氢-除氢组织与力学性能

为研究除氢处理对置氢钛合金组织与性能的影响,对Ti-6Al-4V合金在不同参数条件下进行了置氢与除氢处理,采用光学显微镜分析了置氢-除氢处理过程中Ti-6Al-4V合金微观组织的演化规律,通过室温拉伸试验研究了置氢-除氢处理后Ti-6Al-4V合金的力学性能,探讨了Ti-6Al-4V合金置氢-除氢组织与力学性能之间的相...     

Ti-6Al-4V合金的超声波振动切削

超声波振动切削是使刀具在切削方向超声振动,使刀具与工件之间发生瞬间冲撞而进行切削加工的方法.它具有减小切削抗力,工件加工面光,加工热小,不生成刀瘤(积屑瘤),可延长刀具寿命,可对难加工材进行有效加工等优点.     

短时双重热处理强化Ti-6Al-4V合金

Ti-6Al-4V合金是典型的两相钛合金,由于它不仅质量轻、耐腐蚀性能好,而且具有优异的强度和塑性匹配性能,因而得到了广泛应用.     

Ti-6Al-4V合金高温变形热加工图的建立与分析

本文根据已有理论建立了Ti-6Al-4V合金的高温变形热加工图,分析了功率耗散效率,为保证该合金加工质量提供依据.     

基于Ti-6Al-4V合金高温变形建立的本构方程

本文给出了Ti-6Al-4V合金的应力应变曲线,分析了应变速率和应变温度对流动应力的影响,并建立了Ti-6Al-4V合金的高温变形本构模型,为提高该合金加工质量提供理论依据。     

碳氮共渗处理对Ti-6Al-4V合金空蚀行为的影响

利用碳氮共渗处理方法对Ti-6Al-4V合金表面进行改性,制备出了硬质涂层。利用SEM、EDS、XRD和Vickers显微硬度仪分别对处理后试样表面形貌和显微结构、化学组成、显微硬度进行了表征,并利用空蚀设备研究了处理后试样的空蚀行为。结果表明通过碳氮共渗处理在Ti-6Al-4V合金表面形成了均匀、致密、无裂纹的硬质涂层。该涂层具有的细晶结构,在空蚀过程中增加了裂纹萌生难度和扩展路径,减小了裂纹尖端应力和裂纹扩展速率,使其能够吸收、耗散更多的空蚀破坏能量,从而显著地改善了Ti-6Al-4V合金的耐空蚀性能。     

熔炼功率对EIGA制备Ti-6Al-4V合金粉末特性的影响

基于电极感应熔炼惰性气体雾化(EIGA)技术制备Ti-6Al-4V钛合金粉末,采用激光粒度仪、扫描电镜(SEM)等测试分析手段研究熔炼功率对粉末粒径分布及形貌的影响规律。结果表明:在实验参数范围内,EIGA技术制备的Ti-6Al-4V钛合金粉末,具有粒径细小、流动性好、松装密度大、球形度高等特点,适用于3D打印技术;随着熔炼功率的增大,粉末的中值粒径存在细化的趋势,但当功率增大到33 kW时,粉末中值粒径相对增大;球形度下降,并且粉末中卫星球比例也明显增大。从粉末松装密度、流动性、球形度、粒度、形貌等综合因素考虑,适合Ti-6Al-4V钛合金粉末制备的熔炼功率为30 kW。     

Fe对Ti-6Al-4VELI合金力学性能的影响

研究了Fe含量(0.03%-0.24%,质量分数)对Ti-6Al-4V ELI(TC4 ELI)合金力学性能的影响。利用EBSD对合金显微组织进行了表征,对3种不同Fe含量的TC4 ELI的拉伸性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率(da/d N)、蠕变性能进行了对比分析。结果表明:随着Fe含量增加,在保持断裂韧性不变的同时,TC4 ELI合金的抗拉强度获得提高;3种Fe含量的TC4 ELI合金在室温和200℃时的疲劳裂纹扩展速率相当,而400℃条件下提高Fe含量将增大da/d N;低于350℃时,提高Fe含量能够增强合金的抗蠕变能力,而高于350℃时,Fe的作用相反。分析可知:微量Fe在β相内富集,具有固溶强化作用,从而提高了合金的抗拉强度;高于350℃时,Fe具有加速扩散作用,加速了基体内原子和界面的运动,导致裂纹尖端塑性区内位错运动阻力降低,从而提高了da/d N,并且Fe加快了位错攀移的过程,提高蠕变速率,而低于350℃条件下,扩散运动减弱,Fe主要起到强化作用。     

置氢对Ti6Al4V合金室温组织的影响

通过在钛合金中引入临时元素氢,可以改变钛合金的相组成,进而改变钛合金的力学性能和加工性能.利用OP、XRD和TEM研究了固态置氢后Ti6Al4V合金的微观组织变化.研究表明:随氢含量的增加,合金中的β相含量增加,在置氢0.302%及0.490%(质量分数)的试样中发现面心立方(fcc)的氢化物δ,及大量的斜方结构的马氏体α",未发现亚稳态的氢化物γ.提出了一种基于扩散的由βH共析转变生成α及fcc结构的片状氢化物δ的机制,并指出氢的引入可能诱发马氏体转变.     

Ti-6Al-4V合金的激光处理和TiN涂层

陶瓷涂层在工业上得到广泛地应用,特别是在切屑和成型工具方面.因为该涂层具有高的耐磨性,加涂的工具有长的使用寿命.商业上用的最多的是TiN涂层,这是因为TiN不仅具有高的硬度,而且具有化学和冶金的稳定性.从工程应用观点看,涂层与基体的结合能力,摩擦特性是决定该涂层适应性的主要特性.涂层与基体的结合强度是取决于涂层工艺和基材的表面处理方法.通常用涂层的硬度,粗糙度来表征其耐磨性,涂层不仅提供机械保护,而且还起到扩散阻挡层的功能.沙特阿拉伯的学者,Yoon等人的研究表明,TiN涂层可使钢的耐磨性能提高4倍.Molinori等人研究了Ti-6Al-4V的干滑动磨损机理.结果证实,随着滑动速度的增加,氧化磨损向氧化层剥离转化并具有较小的磨损速率.