Ti-6Al-4V-xH合金相转变的原位研究（英文）

研究在加热和冷却过程中的氢致Ti-6Al-4V合金组织转变和相转变。试样从室温加热到1273 K,随后又冷却至室温。氢含量范围为0~0.8%(质量分数)。系统研究氢致Ti-6Al-4V合金动态相变过程及相应的机制。当氢含量增大时,β相转变温度显著降低,但幅度趋缓,并且β相体积分数逐渐增加。在加热过程中,置氢Ti-6Al-4V合金的相转变可以分为三个阶段,具体的过程是:δ→α+H2↑?δ+α′→βH?α′→αH+βH?αH→α+H2↑?α→β?βH→β+H2↑。另外,也对氢含量与α′马氏体的Ms和Mf的关系进行研究。     

置氢量对烧结制备Ti-6Al-4V合金的显微组织演变的影响

通过将Ti H和和Al-V粉末按一定比例配置对Ti-6Al-4V合金进行置氢烧结。利用SEM、XRD研究了合金组织结构与置氢量之间的关系。结果表明:未添加氢下Ti-6Al-4V合金基体中形成了粗大的片层状α相与α+β相片层束结构;置氢烧结明显提高了Ti、V、Al原子的扩散能力,加快了晶粒粗化现象,形成网状组织结构。当试样中的置氢量上升后,基体中含有的α相比例逐渐降低,而β相比例持续增大,基体中的α相与β相形态也发生了更加显著的变化,β相逐渐变为板状,α相则变得更加细小并间断性地分布在β相边缘部位。当置氢量增大后,α相对应的衍射峰强度降低,β相对应的衍射峰强度则发生了明显增加;在置氢量等于0.4%时,合金中生成了δ氢化物组织。     

微量氢对电子束焊接Ti-6Al-4V钛合金疲劳寿命的影响

对Ti-6Al-4V钛合金电子束焊接试样进行高温气体渗氢,研究了置氢对显微组织形态的影响,并对微量氢对Ti-6Al-4V疲劳寿命的影响进行考察。显微组织研究结果表明:置氢浓度低于0.120 wt%时,氢以固溶态存在于合金中,并未形成氢化物;位错在次生的α、β相区聚集,α/β相界往往是裂纹萌生的根源。疲劳实验结果表明:随置氢浓度的增加,疲劳寿命大幅下降;这是由于微量氢的存在降低了Ti-6Al-4V的韧性,并加速疲劳裂纹的扩展,从而降低了疲劳寿命。     

置氢烧结Ti-6Al-4V合金的显微组织演变规律

通过在原料粉末中配置TiH_2粉末的方法将烧结Ti-6Al-4V合金的实际置氢量控制在0~0.69%,系统研究了置氢量对显微组织演变、相构成、形态与分布的影响规律,并借助OM、SEM、EDS、XRD和EBSD开展探究与表征。结果表明:1)置入0.12%的氢可以使合金获得近平衡态显微组织的烧结时间从3 h减少为2 h。2)当置氢量逐步增加到0.69%时,α相含量从82.44%急剧减少至15.22%,而β相含量从3.59%增加到50.77%,同时α相的形态从粗大片状转变为断续分布于β相周围的细片状,β相的形态则从断续分布于α相间的细条状转变为板块状。3)随着置氢量的提高,HCPα'马氏体的含量从8%左右增加到约25%,并呈局部集中状分布在α相内;置氢量为0.54%时,针状δ氢化物开始生成,分布在α和β相内及两相之间,此时α'的含量再次降低至8%左右。4)斜方结构马氏体α"的含量也随着置氢量的提高而增加,但是当α"含量达到5%左右后便维持不变,呈细小等轴状分布于α相内。5)置氢量对合金中显微组织构成、α+β片层束及晶粒形态能够产生显著影响。最后,根据实验结果对置氢烧结Ti-6Al-4V合金显微组织的演变机理开展了分析与讨论。     

氢对Ti-6Al-4V合金组织及超塑变形行为的影响

应用光学显微镜研究氢对Ti-6Al-4V显微组织的影响,并在温度800℃～860℃和应变速率10-3s-1的变形条件下进行超塑拉伸实验。结果表明,随着氢含量的增加,β相的比例提高,且由等轴组织转变为双态组织,随着氢含量的进一步增加,在α相中形成了氢化物;同时,适量的氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金峰值应力,置氢0.32wt%H,其峰值流动应力降低了约55%;此外,适量置氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金的超塑性变形温度,较原始合金最佳超塑变形温度可降低60℃～100℃,置氢0.11wt%H,在840℃获得了1190%的延伸率,较相同条件下的原始合金延伸率提高75%。文章研究结果可为超塑成形、超塑成形/扩散连接工艺及生产提供优化参考。     

Ti-6Al-4V合金的轧制与组织性能

采用光学显微镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了多道次两向轧制和单向轧制对不同原始状态(热轧态、水淬态和空冷态)Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态Ti-6Al-4V合金的组织为片状α相+β相+少量等轴α相,水淬态Ti-6Al-4V合金形成了针状马氏体组织,空冷态Ti-6Al-4V合金形成了网状组织。Ti-6Al-4V合金适宜的两向轧制温度为700 ℃,此时合金中可见颗粒状β相弥散分布在α基体上。两向轧制Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度从高至低顺序为:水淬态>热轧态>空冷态,且轧向强度要高于横向;相较于单向轧制,两向轧制明显降低了Ti-6Al-4V合金板材拉伸性能的各向异性,且水淬态Ti-6Al-4V合金的轧向和横向强度差异最小,700 ℃轧制Ti-6Al-4V合金的主要细化机制为位错细化。     

置氢Ti-6Al-4V钛合金的热压缩变形行为研究

通过热模拟压缩实验,研究了氢对Ti-6Al-4V钛合金热变形行为的影响。结果表明,置氢可以显著降低Ti-6Al-4V钛合金高温压缩时的流动应力,提高Ti-6Al-4V钛合金的热加工变形速率一个数量级以上,并且明显降低了Ti-6Al-4V钛合金的变形温度。在变形温度760℃~800℃范围内,置氢量为0.4wt%的Ti-6Al-4V钛合金的流动应力最小;在变形温度840℃~920℃范围内,置氢量0.2wt%的Ti-6Al-4V钛合金的流动应力最小。同时,置氢前后Ti-6Al-4V钛合金的变形激活能计算结果表明,置氢量为0.4wt%的Ti-6Al-4V钛合金在α+β两相区的变形激活能为208.3kJ/mol,与未置氢Ti-6Al-4V钛合金相比降低了316kJ/mol。     

置氢对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响

利用XRD分析了置氢Ti-6Al-4V合金的相组成,应用Gleeble等温热模拟试验研究了置氢量对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响,计算了不同置氢量钛合金的变形激活能。结果表明：随置氢量的增加,Ti-6Al-4V合金口相含量增加,高温塑性变形的流动应力显著降低呈下凹型曲线变化,即存在一个最小值,应力最小值对应的置氢量随变形温度的升高而降低;置氢可以促进高温塑性变形过程动态软化与硬化的平衡;在相同应力水平下,适量的置氢可使变形温度降低50℃,或应变速率提高一个数量级。置氢Ti-6Al-4V合金变形激活能随置氢量增加呈下降趋势,变形由不受扩散机制控制转变为受扩散机制控制。     

热氢处理对MIM Ti-6Al-4V组织及性能的影响

系统研究了热氢处理过程中MIMTi-6Al-4V相组成和显微组织的演变规律,尤其是置氢量变化带来的影响,以实现通过热氢处理改善合金力学性能的目的。结果表明,在650℃置氢时,随着置氢量的增加,首先合金中的β相增多,然后开始析出δ相氢化物,并形成越来越多的细小针状组织。在850℃进行固溶和620℃进行等温时效使得合金中的溶氢分布更均匀,δ相的析出更充分,针状组织更加丰富。在720℃进行真空除氢处理后,合金的显微组织保持了细小针状组织的特征,并且置氢量越大时除氢后显微组织的细化效果越显著。置氢量为0.51%(质量分数,下同)时MIMTi-6Al-4V经热氢处理后极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高11%、13%和19%。     

置氢Ti-6Al-4V合金的切屑形成过程与机制

利用金相显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜对置氢Ti-6Al-4V合金的微观组织和相组成及切屑形貌进行了观察分析,采用分离式Hopkinson压杆试验测试置氢Ti-6Al-4V合金的动态力学性能,研究氢对Ti-6Al-4V切屑形成过程及切屑形态的影响,探讨置氢Ti-6Al-4V合金的切屑形成机制。结果表明:置氢后Ti-6Al-4V合金切屑的收缩系数增加,表面层片结构尺寸减小,切屑锯齿化程度减轻;氢含量低于0.4%(质量分数)时,局部材料热塑失稳是形成锯齿切屑的主要原因,随氢含量增加,钛合金切屑的绝热剪切现象减轻,随着氢含量的进一步增加,锯齿切屑的形成是由微裂纹而致。     

Dehydrogenation of Hydrogenated Ti-6Al-4V Alloy

对未置氢及置氢Ti-6Al-4V合金进行了TG/DSC试验,研究了置氢钛合金的除氢行为。结果表明,当温度超过600℃时,置氢钛合金的失重规律与未置氢钛合金具有较大的差别。当加热温度在600~900℃之间时,置氢钛合金的失重随着氢含量的增加而增加。这是由于置氢合金中的亚稳相发生了分解。不考虑合金氧化的影响,置氢钛合金的最大失重与合金中的氢含量一致。置氢钛合金的最佳除氢温度为750℃。对于不同氢含量的置氢钛合金,其除氢工艺是相同的。     

Influence of thermo hydrogen treatment on microstructure and mechanical properties of Ti-5Al-2.5Sn ELI alloy

Thermo hydrogen treatment(THT) of titanium is a process in which hydrogen is used as a temporary alloying element in titanium alloys. It is an attractive approach for controlling the microstructure and thereby improving the final mechanical properties. In the present study, the microstructure of the original(non-hydrogenated) sample has only α phase and the grains is coarse with an average size of ~ 650 μm. While the grain size of thermo hydrogen treated Ti-5Al-2.5Sn ELI alloy became finer and the mechanical properties were improved significantly. When the hydrogen content of the hydrogenated Ti-5Al-2.5Sn ELI alloy is 0.321 wt.%, β phase and δ titanium hydride appear. Also the average grain size decreases to 450 μm. When the hydrogen content is 0.515 wt.%, the grain size decreases to 220 μm. The mechanical properties were tested after dehydrogenation, and the mechanical properties improved significantly compared to the unhydrogenated specimens. The tensile strength of the Ti-5Al-2.5Sn ELI alloy improved by 17.7% when the hydrogen content increased to 0.920 wt.%, at the same time the percentage reduction of area(Z) increased by 33% and the impact toughness increased by 37%.     

HYDROGEN EFFECT ON DEFORMATION BEHMIOR OF TITANIUM ALLOY AT HIGH TEMPERATURE

1.IntroductionContinuousfiberreinforcedtitaniummatrixcompositeshavepotentialapplicationatelevatedtemperature.Anewmethodhajsbeentriedbyoneofthepresentautho.s[1'21toalleviatethedeleteriousinterfacereactionbetweenthefiberandthematrix,whichislikelytooccurinthiscompositeduringfabrication.Previous.orb[llshowedthattitaniummatrixcompositecanachievefullconsolidationatrelativelylowtemperaturewiththeaidofhydrogenasatemporaryalloyingelement.Furtherstudyalongthisdirectionshouldbebasedonacomprehensiveunders…     

氢含量对Ti-6Al-4V合金室温高速压缩性能的影响(英文)

利用电磁成形实验研究氢含量对Ti-6Al-4V合金室温高速压缩性能的影响,通过微观组织观察揭示氢致压缩性能机理。结果表明,氢对Ti6Al4V合金的高速压缩性能存在有益的影响。在电磁成形实验放电能量相同的条件下,Ti-6Al-4V合金的变形率随氢含量的增加呈先增加后降低的趋势。当Ti-6Al-4V合金置氢0.2%(质量分数)时,合金的变形率增加了47.0%。确定了有利于Ti6Al4V合金室温电磁成形时的最佳氢含量。分析了氢致压缩性能的机理。     

置氢TC4钛合金线性摩擦焊接头组织

采用线性摩擦焊技术对置氢TC4钛合金进行了焊接。利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等对不同氢含量试样接头各区的显微组织进行分析,并探讨氢致钛合金高温塑性的微观机理。结果表明:置氢钛合金试样接头的焊缝宽度比未置氢试样的明显减小;随着氢含量的增加,试样母材和热力影响区组织中β相的含量增加;氢使得钛合金试样焊缝附近的位错密度降低,说明氢促进了位错运动;置氢钛合金接头组织中层错和孪晶的数量明显增加;在氢含量为0.4%和0.6%(质量分数)的TC4钛合金接头组织中发现了面心立方结构(FCC)的片状氢化物δ。氢主要是通过改变钛合金中的两相比例,促进位错运动和动态再结晶等机制来增强钛合金的高温塑性,从而改善线性摩擦焊的连接性能。     

Thermomechanicai coupling simulation and experimental study in the isothermal ECAP processing of Ti-6Al-4V alloy

The thermomechanical coupling simulation of the isothermal equal channel angular pressing(ECAP)of Ti-6Al-4V alloy was conducted.The effect of processing parameters,ECAP pass number and the residual billet on the effective strain,stress and temperature distribution was investigated.Based on the coupling simulation results,it is found that the shear factor,ram speed,deformation temperature,channel intersection angle and residual billet significantly affect the ECAP deformation behaviors.Meanwhile,the experimental study of the isothermal ECAP process of Ti-6Al-4V alloy using route C,in which the repeated rotation angle around the longitudinal billet axis before reinsertion in channel intersection angle of 120°.Furthermore,a large amount of recrystallization occurs and some prior α phase grains grow in the post-ECAP process of Ti-6Al-4V alloy.The yield strength of post-ECAP Ti-6Al-4V alloy increases compared with that of as-received Ti-6Al-4V alloy.     

YbB6 对Ti-6Al-4V钛合金组织和性能的影响

采用放电等离子烧结（SPS）制备了含YbB₆的Ti-6Al-4V钛合金,并研究了YbB₆对Ti-6Al-4V钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着YbB₆含量的增加,复合材料的显微组织发生转变,晶粒明显细化,原位反应生成的TiB晶须和Yb₂O₃颗粒有利于复合材料力学性能的提高。此外,当添加0.6%（质量分数）YbB₆后,烧结样品的相对密度、显微硬度、屈服强度、极限拉伸强度和延伸率分别为99.43%、4030 MPa、903 MPa、1148 MPa和3.3%。与Ti-6Al-4V试样相比,其数值分别提高了0.37%、13.8%、38.07%和17.14%。强化机制主要是组织转变、晶粒细化和弥散强化。随着YbB₆含量的增加,断裂方式主要为韧性断裂和脆性断裂。     

Microstructure Evolution and Phase Transformation of Ti–6.5Al–2Zr–Mo–V Alloy During Thermohydrogen Treatment

Thermohydrogen treatment(THT) is an effective way to refine microstructure and improve the mechanical properties of the titanium alloys.In the current work,as-cast Ti–6.5Al–2Zr–Mo–V alloy was hydrogenated with different hydrogen contents and processed solution aging.Accordingly,the microstructure evolution and phase transformation were analyzed.Results show that during solution aging,eutectoid decomposition occurs and the product is a mixture of coarse primary a,fine eutectoid product and undecomposed bH.The size of primary a is closely dependent on the hydrogen content,and large primary a can be obtained at medium hydrogen content.Further,the influence of hydrogen content on the growth of primary a phase was revealed.The primary a is much fine,and the eutectoid product is relatively homogeneous with 0.984 wt% H.After THT,the ultimate strength is beyond 1,100 MPa that has increased by 23.15% compared with that in as-cast state.