Ti-1300合金的非等温ω相变研究

通过膨胀法研究了Ti-1300合金在连续加热过程中ω相变。结果表明:Ti-1300合金在连续加热过程中低温区域发生了βM→ω+β相变,高温区域发生了βM→α+β相变,随着加热速率增大,βM→ω+β相变温度范围推向高温区域;ω相的体积转变分数与温度之间关系曲线呈典型的‘S’型;非等温ω相变的激活能随着转变体积分数增大而增加,相变阻力增大,平均相变激活能约55 k J/mol。     

Ti-1300合金等温时效过程中相结构和组织转变

采用OM、SEM、XRD和TEM等研究了固溶态Ti-1300合金在350~700℃等温时效过程中相结构和组织转变。结果表明,Ti-1300合金在350℃等温时效时,β相基体上开始弥散析出细小的颗粒状ω相,后期ω相消失,出现了片状的α相。亚稳β相的分解方式为:β→ω+β→α+β。在400℃等温时效1 h时,亚稳β相分离出了β′相,继续保温,β′相消失,出现了长针状α相,亚稳β相的分解方式为:β→β′+β→α+β。在500~700℃等温时效时,α相在β晶界和晶粒内亚晶界上快速形核,随着保温时间的延长,晶界α相逐渐向晶内生长为α集束,随着时效温度升高,α相的片层越厚;亚稳β相的分解方式为:β→α+β。     

等温条件下Ti-1300合金亚稳β相的分解动力学（英文）

通过高精度膨胀法研究了固溶态Ti-1300合金在400~700℃等温条件下相变动力学。研究表明:固溶态Ti-1300合金中亚稳β相的分解动力学可用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程表征,并获得400~700℃温度范围内JMA方程的特征参数K和n,一定程度上反映了合金中亚稳β相的分解机制。当Ti-1300合金在400~420℃时效时,亚稳β相的分解方式主要为β_m→β′+β→α+β;当合金在500~700℃时效时,亚稳β相的分解方式主要为β_m→α+β;同时在等温条件下,时效初期α相的形核率较快,且含量迅速增加,后期达到一定量后保持稳定。根据计算和试验结果,得到了Ti-1300合金在500~700℃等温条件下亚稳β相的分解的TTT曲线,鼻尖温度约为600℃。     

Ti-1300合金室温变形行为研究

利用OM和TEM系统研究了Ti-1300合金的室温变形行为。结果表明:Ti-1300合金在不同温度下进行固溶处理后进行拉伸变形,在应力-应变曲线上没有出现双屈服的现象;Ti-1300合金因含有较多的β稳定元素引起β相的稳定性增加,在室温变形机制主要是位错滑移和孪生;塑性变形过程中位错将产生滑移、缠结和割阶等交互作用,随着塑性变形量增加10%,Ti-1300合金的显微硬度约增加210 MPa。     

Ti-1300合金的晶粒长大行为

对Ti-1300合金在固溶处理过程中晶粒的长大行为进行系统研究。结果表明:当固溶温度低于β转变温度时,未溶解的α相使得晶粒长大缓慢;在高于β转变温度固溶处理时,晶粒随着温度升高而快速增大。晶粒长大动力表明:在840~950℃固溶处理时,β晶粒的长大规律可用D=1.13×1010 exp(-2.1×104/T)描述,且晶界迁移的表观激活能为Q=350 k J/mol。当固溶温度为840、870和900℃时,晶粒长大指数随固溶温度升高而增加,分别为0.31、0.55、0.56。     

剪切模式下Ti-1300合金组织及织构演变规律

通过光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等检测方法,研究等通道转角挤压变形后Ti-1300合金的组织与性能。研究结果表明:Ti-1300合金经过ECAP变形,发生晶粒转动、晶内多系滑移以及晶界处螺型位错与刃型位错的混合位错交错排列的协调作用,致使晶界不能破碎,原始晶界清晰可见,晶内出现大量的相互交错的剪切滑移带,显微组织中存在大量平行细密的板条组织以及位错团、位错胞,位错密度增大,但在整个ECAP变形过程中并未产生形变诱导ω或α″相。织构分析结果表明ECAP变形过程中Ti-1300合金初始(110)■织构逐渐转变为α织构,并形成D织构及立方织构。     

20MPa压应力下Ti-1300合金ω相变研究

本文采用高分辨膨胀仪DIL 805 A/D研究了20MPa压应力作用下Ti-1300合金在连续加热过程中ω相变。结果表明：20MPa压应力抑制Ti-1300合金在连续加热时ω相变,相变开始点较无应力时有一定滞后。根据Kissinger-Akahira-Sunose模型计算得出20MPa压应力作用下Ti-1300合金的ω相变的平均激活能为73KJ/mol,高于无应力条件下的平均相变激活能（55KJ/mol）,亦说明压应力对合金的ω相变有一定的抑制作用,使β→ω相变更加困难。然而连续加热转变中,随ω相转变量的增加而相变激活能逐渐减小,说明压应力对ω相变的抑制作用逐渐减弱。     

Ti-1300合金中β/β晶界区β→α相变晶体学特征的EBSD分析

利用电子背散射(EBSD)技术研究了近β型Ti-1300合金中次生α相的晶体学取向、几何生长方向、数量和分布与β相晶界特性之间的关系,以获悉次生α相的形核及其变体选择的本质。近β型Ti-1300合金经910℃固溶2 h+水淬处理,合金中出现一定比例的110_(_(70.5°))特殊晶界。该合金在910℃随炉缓慢冷却时,由β→α相变而来的次生α相与β相晶界的特性有明显关系。普通β/β晶界处生成的晶界α相自身取向不唯一,对自晶界α相变体形核作用不大,其两侧自晶界α相数量偏少;大角度特殊晶界110_(70.5°)两侧β晶粒存在共同的(110)面,这种取向有利于晶界α相为自晶界α变体提供异质形核,引发α变体在晶界两侧选择性生长;小角度特殊晶界11010.5°也会引发α变体选择性生长,但和大角度晶界不同,其选择性生长也可能只发生在晶界的一侧。     

Al-Mg-Si-Zr-XEr合金β″相析出动力学的研究

通过组织观察、性能检测和差热分析（DSC）试验,研究了不同Er元素含量下Al-Mg-Si-Zr-XEr合金时效硬化曲线、TEM组织、β″相的析出激活能和TTT曲线,并得到对应的β″相析出动力学方程和TTT表达式。研究结果表明：Er元素的添加促进了β″相的析出,在540 ℃固溶1 h 180 ℃时效5 h时,Al-Mg-Si-Zr-0.3Er合金中的β"相细小均匀的弥散析出;随Er元素含量增加,合金硬化速率明显加快,软化速率降低,合金β″相析出激活能降低,分别为96.3、93.6和84.9 kJ/mol;析出动力学方程分别为：YEr0.1=1-exp[-1.534×1013t1.5exp(-17382.7/T)]、YEr0.2=1-exp[-5.865×1012t1.5exp(-16895.3/T)]、YEr0.3=1-exp[-2.965× 1011t1.5exp(-15324.9/T)];TTT曲线方程分别为：TEr0.1=17382.7/[30.4 1.5lnt-lnln(1-Y)-1]、TEr0.2=16895.3/[29.4 1.5lnt-lnln(1-Y)-1]、TEr0.3=15324.9/[26.4 1.5lnt-lnln(1-Y)-1]。     

热处理工艺对Ti-1300合金的组织和拉伸性能的影响

研究了Ti-1300合金经不同温度固溶+缓慢升温时效处理后的显微组织和拉伸性能.结果表明,在相变点之上和之下固溶+随炉升温时效处理后合金发生了不同的相变,对应的拉伸性能也有很大的不同.Ti-1300合金在相变点之上固溶处理后缓慢升温到500 ℃时效处理发生β→ω转变,试样强度很高,而塑性很差.Ti-1300合金在相变点之下固溶处理+随炉升温时效处理发生β→α转变,试样经随炉升温到570 ℃时效处理后的抗拉强度为1430 MPa,而延伸率也达到8%.     

连续冷却条件下Ti-1300合金的组织演变与连续转变图

通过OM、SEM、TEM和EBSD研究了Ti-1300合金在连续冷却条件下组织演变规律和亚稳β相的分解形式,并采用高精度膨胀法建立了合金的连续冷却转变动力曲线。结果表明：当连续冷却速度比较缓慢时,Ti-1300合金发生β → α + β转变,并获得集束状的显微组织;而当冷却速度0.3 °C/s ＜v＜ 1.5 °C/s时,Ti-1300合金发生β → α + β + β_m,并获得细针状的α + β组织和残余的β_m相;当冷却速度大于3 °C/s时,Ti-1300合金基本获得全部β相,所以把3 °C/s认为是合金的临界冷却转变速度。在缓慢冷却过程中,Mo当量梯度是合金中α相生长主要动力。随着冷却速度的增加,Ti-1300合金的显微硬度先增加后降低,在冷却速度为0.3 °C/s时,显微硬度达到最大值。     

固溶温度对Ti-1300合金组织与性能的影响

研究了Ti-1300合金经不同温度固溶处理和固溶+时效处理后的组织和性能。结果表明:Ti-1300合金在固溶处理后,随着固溶温度升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐降低,断面收缩率先升高后降低,断后伸长率有所升高。Ti-1300合金在850℃固溶处理可获得最佳的综合性能。通过固溶和时效处理,Ti-1300合金硬度随着固溶温度的升高而增大。当固溶处理在相变点以下时,β相中时效析出次生αs相较粗大;而固溶处理在相变点以上时,β相中时效析出次生αs相较细小且均匀。     

U-2Nb合金等温相转变动力学

讨论了U-2Nb合金的等温转变动力学行为。通过金相定量测量,构建了其宏观动力学曲线,即时间-温度-相转变（TTT）曲线。对比之前在类似合金上的工作,发现了较大的差异。该差异主要归因于2种不同的相转变机制,即单析出反应和不连续析出反应,它们分别在较高温度（550~647 ℃）和较低温度范围（450~550 ℃）下发生。此外,讨论了通过单析出反应进行的针状α析出物在其长度方向上的生长速率。最后,运用Zener-Hillert 模型模拟了单析出反应受扩散控制时的生长速率并与实验数据进行了对比。     

固溶温度对Ti-1300合金时效析出行为与性能的影响

研究了Ti-1300合金固溶处理后低速率升温时效的α相析出行为及力学性能。通过SEM、TEM和拉伸试验等手段对不同固溶温度处理的Ti-1300合金进行显微组织观察和力学性能测试。结果表明:随着固溶温度由820℃降低至790℃,初生α相(αp)的尺寸变化不明显,但是其含量(面积分数)从0.8%增至6.7%;合金经4℃/min升温速率加热到500℃时效4 h,显微组织中析出次生α相(α_s)的长度从0.098μm增加到0.440μm。此外,固溶温度降低使合金的强度与塑性均提高,拉伸断口由沿晶脆性断裂特征转变为韧窝状的韧性断裂特征。820℃固溶处理的试样其抗拉强度为1358 MPa,断后伸长率小于2%,而790℃固溶处理的试样其抗拉强度为1548 MPa,断后伸长率为10.2%,可获得优良的强塑性匹配。分析认为790℃固溶处理组织中初生α相含量较多,其尺寸为微米尺度,同时基体中时效析出的片层α_s相能产生显著的强化效果。     

热加工工艺对Ti-1300合金轧制棒材显微组织的影响

研究了轧制温度、变形量以及热处理工艺对Ti-1300合金显微组织的影响,并讨论了热加工工艺与合金组织结构以及形貌之间的联系规律。结果表明:两相区轧制后的加工态Ti-1300合金主要由等轴的β相和球状α相组成,随轧制温度向合金相变点温度的升高,α相逐渐溶解在β基体上,因而β单相区轧制的合金主要由等轴的β相晶粒组成,而合金的晶粒随变形量的增加而破碎越充分,组织也更加细小、均匀。两相区固溶处理后的Ti-1300合金在晶界和晶间析出球状以及条状α相,弥散分布于亚稳定β基体,产生细晶强化效应,而β单相区固溶处理后的合金主要由平均晶粒尺寸为60μm的等轴β相组成。两相区固溶处理后的时效态Ti-1300合金的组织主要由条状初生αp相、针状次生αs相以及β基体组成,热轧温度和变形量对时效态Ti-1300合金中αp相的形貌特征影响较小,但αp相和αs相都随时效温度的升高而不同程度的长大,针状次生αs相弥散分布在β基体上。     

Fe—C—Mn—B合金奥氏体等温分解动力学及Mn的再分配

测定了不同含Mn量的Fe—C—Mn—B系合金的等温转变TTT曲线,结果表明,适量Mn加入Fe—C合金不但推迟转变,而且使TTT曲线形状发生较大改变而出现河湾形状。用能谱分析方法测定Mn在奥氏体、铁素体及相界处的分布规律表明,随转变温度的降低,Mn由再分配向无再分配转化,在其间存在一个温度范围、虽然无两相间的再分配,但在相界处有明显的Mn浓度峰,而且浓度峰最强的温度与TTT曲线上河湾温度相对应。说明TTT曲线形状的改变与合金元素再分配规律变化有关,河湾的出现归因于Mn在相界富集而产生的溶质拖曳与溶质类拖曳作用。     

ZA27合金等温转变动力学研究

利用所设计的热效应装置研究了ＺＡ２７合金等温转变动力学,结果发现：合金等温动力学转变曲线呈Ｃ曲线;淬火时效早期发生了ｓｐｉｎｏｄａｌ分解。     

20CrMnTi钢的等温相变行为分析及动力学建模

利用Gleeble-3500热模拟试验机对20CrMnTi钢在不同温度和保温时间进行了等温膨胀试验,得到其相变热膨胀曲线。结合光学显微镜分析了20CrMnTi钢的等温相变行为,绘制了该钢的等温相变曲线(TTT曲线)。引入Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和Koistinen-Marburger(KM)方程分别建立了该钢的扩散型相变动力学模型和非扩散型相变动力学模型。结果表明:20CrMnTi钢的TTT曲线呈“双C型”,鼻温分别为630和530 ℃。在730~580 ℃等温时,奥氏体转变为珠光体+铁素体,随着温度的降低,等温相变速度先加快后减慢;580~430 ℃等温时,奥氏体转变为贝氏体,随着温度的降低,等温相变速度也是先加快后减慢;低于430 ℃等温时,奥氏体转变为马氏体,随着温度的降低,马氏体的体积分数先较快增大后减缓。所推导的20CrMnTi钢的动力学模型计算结果与试验结果一致性较好。     

晶体织构对Ti-6Al-4V合金恒温β晶粒生长动力学影响

~~晶体织构对Ti-6Al-4V合金恒温β晶粒生长动力学影响@蔡学章