退火温度对TC4ELI钛合金大规格环材组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、万能材料试验机和金属摆锤式冲击试验机研究了退火温度对TC4ELI钛合金大规格环材(Φ3384 mm/Φ3300 mm×1950 mm)的显微组织和力学性能的影响.显微组织分析结果表明:退火温度在850℃以下时,TC4ELI钛合金大规格环材退火后的显微组织与热加工态的显微组织基本相同;900℃退火后,TC...     

氧含量对TC4 ELI钛合金棒材组织及力学性能的影响

采用自主制备的两种氧含量的TC4合金铸锭,通过开坯-锻造-退火等工艺制备出间隙元素含量远远低于GB/T 13810-2017及UNS R56401要求,性能优异的TC4 ELI钛合金棒材.通过化学分析、金相显微镜、拉伸试验和扫描电镜研究其性能,结果表明,经过开坯-锻造-退火,钛合金棒材氧氮氢等间隙元素含量较铸锭有较明显...     

TC4钛合金轧板的织构对动态力学性能影响

利用分离式Hopkinson压杆试验装置,对具有不同织构特征的TC4合金试样进行动态压缩试验,分析织构特征对钛合金轧板各方向动态力学性能的影响。结果表明,900℃轧制板材的主织构为{1219}<12391>±30°RD,织构强度为10.557,在φ1=15°时出现峰值,有一定的织构分散,其中晶面{1219}平行板材的轧面,与基面{0001}夹角26.6°,晶向由〈1010〉向〈6 331〉方向漫散;950℃轧板的主织构为{1219}〈5321〉±20°RD,织构类型与900℃轧板相似,但织构强度为6.387,相对900℃轧板较弱,晶向由〈7341〉向〈4311〉方向漫散,在φ1=35°出现峰值;1050℃轧制板材的主织构为{12 19}〈1010〉,织构比较集中,织构强度为15.333,晶向〈101-0〉平行板材的轧向,与c轴为90°夹角。950℃轧制的TC4板材,织构强度较弱,其轧向(RD)、横向(TD)、法向(ND)的动态流变应力和动态均匀塑性应变差别不明显。900℃和1050℃轧制的TC4板材,由于织构强度较高,轧板存在明显的各向异性:TD方向的动态流变应力最高,ND次之,RD最低;RD方向的动态均匀塑性应变最大,ND次之,TD最小。     

在超低温下使用的TC4 ELI钛合金锻棒的研制

在低温下,TC4 ELI钛合金只能在-196℃下使用。根据某工程的实际需要,开发超低温(-253℃)用TC4ELI钛合金锻棒。从控制氧含量和提高合金纯洁度入手,并在锻造工艺上采用最新"三三一"镦拔组合变形工艺来提升锻棒的组织均匀性,来提高强度和塑性。实验结果表明:高纯洁度是提高TC4 ELI钛合金在-253℃下塑性的基础;"三三一"镦拔变形工艺制得100 mm棒材的超低温力学性能较好,其Rm为1 480～1 510 MPa,Rp0.2为1 240～1 290MPa,A为12.67%～18.67%,Z为27.8%～33.3%,满足工程技术性能指标要求(J901-01-2009)。     

VAR熔炼制备超大规格TC4 ELI钛合金铸锭研究

舰船和海洋领域对钛合金材料的需求呈大型化发展趋势,铸锭作为锻件和板材的母材,其大型化也势在必行。为满足大型铸锭的工业化生产,采用有限元分析法对真空自耗电弧熔炼（VAR）超大规格TC4ELI钛合金一次锭和成品锭的熔炼过程进行了数值模拟研究。结果表明,一次锭熔炼过程中稳弧电流和稳弧周期直接影响熔池中夹杂物的运动轨迹;对于TC4 ELI钛合金一次锭熔炼,较为合适的稳弧参数为稳弧电流30 A,稳弧周期40 s;成品锭熔炼时,降低熔炼电流,增大稳弧电流和稳弧周期,即加强VAR熔炼过程中的搅拌有助于提高铸锭成分均匀性和表面质量。根据数值模拟结果进行了12.8 t级超大规格TC4 ELI钛合金铸锭的工业化生产,所得铸锭表面质量良好,成分均匀。     

TC4ELI钛合金低周疲劳性能研究

研究了具有网篮组织的TC4ELI钛合金材料在不同应变幅值下的低周疲劳性能,给出了TC4ELI钛合金在低周疲劳下的循环应力-应变曲线,拟合出循环应变硬化指数、循环强度系数以及应变-寿命特征系数,并通过光学显微镜进行金相分析,通过扫描电镜进行断口形貌分析。结果表明,TC4ELI钛合金呈现出循环软化的特性;距离疲劳断口1.5 mm处的组织形态与断口处无明显变化,疲劳裂纹以穿晶方式扩展直至断裂;随着应变幅值增大,韧窝变大变深,韧性断裂特征变得更加显著。     

不同组织形态TC4钛合金力学性能研究

对常见几种组织形态的TC4钛合金的拉伸性能、硬度进行了测试.利用金相显微镜观察各试样的显微组织特点,利用扫描电子显微镜分析拉伸断口形貌,并对几种组织形态力学性能存在差异的原因进行了分析.实验结果表明:具有双态组织的3#试样的强度与塑性匹配最好,且强度最高;5#试样所具有的魏氏体组织,在提高了拉伸力学性能指标的同时,硬度...     

深潜器载人舱用TC4 ELI钛合金半球壳的研制

通过计算机模拟技术和借鉴钢材半球壳成形工艺设计了深潜器载人舱用钛合金半球壳的整体冲压成形模具及成形工艺,并以钢材、纯钛的半球壳整体冲压预成形试验来优化工艺参数,最终成功冲压出深潜器载人舱用TC4ELI钛合金半球壳。经检测,整体冲压成形的TC4 ELI钛合金半球壳尺寸和力学性能均满足深潜器载人舱用钛合金球壳设计指标,可用于制造4 500 m深潜器载人舱。     

不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织与力学性能的影响

研究了α+β两相区锻造、近β锻造和β锻造3种不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4钛合金经α+β锻造、近β锻造和β锻造3种工艺锻造后,分别获得等轴组织、混合组织以及片层组织;3种组织的强度相当,等轴组织和混合组织的塑性较好,混合组织和片层组织的冲击韧性较好。采用近β锻造方式,可使TC4钛合金棒材获得最佳的综合性能。     

激光快速成型TC4钛合金的力学性能

金属零件的激光快速成型是结合CAD／CAM、高功率激光熔覆和快速原型制造的先进技术。研究了用激光快速成型技术制造TC4钛合金的力学性能，分析了低温退火和热等静压处理对力学性能的影响，并且测量了成型后试件的含氧量，观察了拉伸试件的断口形貌。研究结果表明激光快速成型制造的TC4钛合金的力学性能高于铸造组织的力学性能，达到了锻造组织的力学性能。     

热处理对Ti-6Al-4V ELI合金厚板组织与性能的影响

研究了热处理对Ti-6Al-4V超低间隙（ELI）合金厚板组织与性能的影响。结果表明，Ti-6Al-4V ELI合金经α＋β区热处理后得到双态组织，强度、塑性都较高；经β区热处理后得到片层组织，细片层组织强度较高。片层粗化后，强度降低。当片层尺寸小于某一临界值（-5μm）时，延伸率随着片层的粗化升高，当片层继续粗化时，延伸率反而下降。     

Ti-6Al-4V ELI合金板材的显微组织与力学性能研究

研究了Ti-6Al-4V ELI合金板材的显微组织与力学性能。结果表明:双态组织,强度、塑性都比较高;而对于片层组织,随着片层的粗化,强度降低,延伸率先升高后降低,面缩呈下降趋势。片层粗化,抵抗裂纹穿越、迫使裂纹拐弯能力增大,提高了断裂韧性。     

大口径TC4钛合金管材的挤压组织与性能

采用16.3 MN卧式挤压机对TC4钛合金管材进行热挤压,研究了热挤压后管材不同部位的显微组织和力学性能。结果表明,TC4钛合金通过挤压变形可以获得均匀、细小的两相区加工组织。沿管材壁厚方向,外壁、中心和内壁的晶粒尺寸逐渐变大。但沿管材纵向,头部、中部、尾部的晶粒尺寸基本一致,这种组织均匀性保证了管材头、中、尾不同部位具有均匀一致的力学性能。     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

退火制度对TC25钛合金棒材组织和力学性能的影响

研究了不同退火制度对TC25钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明：TC25钛合金棒材组织随退火温度的升高逐渐由等轴组织转变为双态组织,经920~940℃/1 h AC＋550℃/6 h AC双重退火处理后获得等轴组织,经960~980℃/1 h AC＋550℃/6 h AC双重退火处理后获得双态组织。TC25钛合金棒材的较佳热处理温度为960~980℃/1 h AC＋550℃/6 h AC,经该制度处理后棒材的室温拉伸性能和高温（500℃）拉伸性能均优良。     

分模方式对TC18钛合金模锻件组织及力学性能的影响

针对实际生产中TC18钛合金模锻件存在的成形难和组织、性能不稳定的问题,对锻件分模面位置和结构进行了调整,并进行实验验证。结果表明,采用顶部分模方式可以大大改善金属的流动性,减少锻造火次,提高生产效率,同时锻件组织较采用中间分模得到的更加均匀,强度和断裂韧性得到了提高,塑性也保持了较高的水平,具有良好的综合性能。     

锻造变形量对TC4-DT钛合金锻件组织与力学性能的影响

TC4-DT钛合金是一种高强高韧损伤容限型钛合金,常被用于新型飞机制造中,而变形量会对该合金的组织产生重要影响,并最终决定其力学性能。为此,本实验以300 mm×180 mm的TC4-DT钛合金棒材为原料,进行3种不同变形量的锻造变形,研究锻造变形量对锻件组织和力学性能的影响。结果表明:变形量太大或太小均会引起锻件内部显微组织不均匀,同时引起锻件不同部位力学性能存在较大的偏差,经综合分析确定TC4-DT钛合金合理的锻造变形量为35%左右。