TC4/TA15异种钛合金激光焊焊缝的显微组织和高温力学性能（英文）

研究不同焊接工艺参数条件下TC4/TA15异种钛合金激光焊接接头的显微组织和高温力学性能。结果表明:TC4/TA15异种激光焊焊缝熔合区由含针状α’马氏体的粗化β柱状晶组成,热影响区主要由初始α相和β转变相组成,TA15侧热影响区的宽度窄于TC4侧热影响区的宽度。TC4/TA15异种接头的屈服强度和抗拉强度随温度的升高而降低,高温拉伸强度从高到低的顺序为TA15母材>异种接头>TC4母材,800°C时塑性变形程度最高。TC4/TA15异种接头横截面的最高显微硬度位于焊缝中心,热处理后接头的显微硬度整体降低,但硬度分布特征未发生改变。异种接头的高温拉伸断裂均发生在TC4母材侧,并在拉伸过程中发生明显颈缩,微观断口呈现韧性断裂特征。     

激光修复TC4钛合金显微组织与力学性能（英文）

以低氧TC4粉末为熔覆材料,采用激光修复技术制备了TC4钛合金面修复试样,对比研究了锻件和修复试样(沉积态)的显微组织和力学性能。结果显示:修复试样的组织宏观上分为锻件基材区、热影响区和激光沉积区,3个区域中热影响区的显微硬度最高,沉积区和锻件基材的显微硬度相当。锻件试样的强度及塑性均略高于修复试样,同时发现40%修复试样(即拉伸试样承受载荷部位横截面上沉积区所占的面积分数为40%)的强度略低于50%修复试样,塑性则高于后者。表明采用低氧TC4粉末为熔覆材料时,有利于修复试样沉积区和基材区强度和塑性的匹配,从而提高修复试样的综合性能。对拉伸断口进行扫描电镜观察发现,锻件试样拉伸失效后断口呈现出典型的韧性断裂特征,而修复试样的断口则表现复杂,从沉积区到锻件基材区呈现出解理台阶到韧窝的连续变化特征,同时断口形貌与显微组织呈现出很好的对应关系。     

TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织和力学性能

研究TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC4/TA17异种钛合金激光焊接头焊缝的显微组织为片状α′马氏体,TC4侧靠近母材的热影响区和TA17侧靠近母材的热影响区只发生α相向β相转变,TC4侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+针状α′马氏体,TA17侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+片状α′马氏体。TC4/TA17异种钛合金激光焊接头的显微硬度呈不对称分布,焊缝的显微硬度最高,TA17母材显微硬度最低。TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头断裂在TA17母材,断口呈现韧性断裂形貌。     

激光修复TC4钛合金显微组织与力学性能

本文以低氧TC4粉末为熔覆材料,采用激光修复技术制备了TC4钛合金面修复试样,对比研究了锻件和修复试样(沉积态)的显微组织和力学性能。结果显示修复试样的组织宏观上分为锻件基材区,热影响区和激光沉积区,三个区域中热影响区的显微硬度最高,沉积区和锻件基材的显微硬度相当。锻件试样的强度及塑性均略高于修复试样,同时发现40%修复试样(即拉伸试样承受载荷部位横截面上沉积区所占的面积分数为40%)的强度略低于50%修复试样,塑性则高于后者。表明采用低氧TC4粉末为熔覆材料时,有利于修复试样沉积区和基材区强度和塑性的匹配,从而提高修复试样的综合性能。对拉伸断口进行扫描电镜观察发现,锻件试样拉伸失效后断口呈现出典型的韧性断裂特征,而修复试样的断口则表现复杂,从沉积区到锻件基材区呈现出解理台阶到韧窝的连续变化特征,同时断口形貌与显微组织呈现出很好的对应关系。     

TC4钛合金激光焊缝成形与显微组织分析

针对2mm厚的TC4钛合金板材,在无填充材料和不开坡口条件下对其进行激光焊接。利用光镜和扫描电镜分析了其焊缝成形与显微组织形貌。结果表明:激光焊条件下,焊接工艺有很宽的适用窗口;其焊缝易腐蚀区表现出三种形态:梯形、双曲线和锥形;焊接过程中,易在接近上下表面的焊缝中部和熔合线出现气孔;焊缝显微组织主要是典型的α相+β相+针状α’马氏体的混合组织,发现明显的粗大的β相晶界,在长时间腐蚀条件下可见不同尺度的孪晶。     

TC4钛合金激光叠焊成形及显微组织

研究TC4钛合金激光叠焊成形及焊缝显微组织特征,提出表征叠焊接头焊合程度的指标--焊合率ψ.研究结果表明:焊缝熔宽随着激光功率的升高和焊接速度的降低逐渐增加,上板焊缝熔宽大于下板焊缝,而连接焊缝处的熔宽最小;焊合率随着叠焊两板间间隙的增加或焊接线能量的升高而降低;焊缝组织为针状马氏体α'组成的"网篮"组织,上板焊缝中马氏体分布更密集;热影响区中存在少量细小马氏体组织,且呈梯度分布.由于马氏体的界面增强效应,使焊缝横向显微硬度沿焊缝中心向母材逐渐降低,且上板焊缝显微硬度略高于下板焊缝.     

碳纳米管对TC4钛合金激光焊焊缝成形和组织的影响

选取羟基化多壁碳纳米管作为表面活性剂对TC4钛合金进行活性CO2激光焊接,焊后测量并计算了焊缝的熔深、熔宽及深宽比,观察分析了焊缝显微组织,测定了接头硬度和焊缝的物相组成。结果表明：TC4钛合金表面涂覆质量分数为4%的碳纳米管溶液,形成的涂覆层均匀致密;在给定焊接参数条件下,该涂覆层可使焊缝熔深增加约6%,熔宽降低约4%,深宽比增加约10%;涂覆碳纳米管可以增加激光吸收率,使得焊缝温度升高、冷却速率增大,因而涂覆碳纳米管的焊缝β晶粒较细,晶内的α′相较未涂覆碳纳米管的短小;碳纳米管对焊缝硬度和焊缝的物相组成无明显影响。     

TC18钛合金的微观组织和力学性能（英文）

使用真空自耗电弧炉制备了Ti-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr(TC18)钛合金,然后进行了热加工和热处理。对热处理后材料的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,TC18合金热处理后,初生α相呈现出球形、近似等轴、盘状以及短棒状等多种形貌,这和α的晶界偏析有关。拉伸试验中合金表现出了良好的强度和塑性,而材料的屈/强比值却高达0.95。这说明拉伸过程中试样位错强化增长相对缓慢。研究认为,拉伸过程中晶界吸收了增殖的位错,这是导致材料高屈/强比的首要原因。     

热变形TA15钛合金的显微组织和室温力学性能

通过等温恒应变速率压缩实验和X射线衍射、电子背散射衍射和透射电镜,研究了β区加热后在不同的变形温度和变形速率下变形水冷后TA15钛合金的微观组织;通过室温拉伸试验,对其抗拉强度和延伸率等性能进行了测试。结果表明,在α+β两相区压缩变形时,β转变组织中α相产生球化;水冷后发生β→α'马氏体相变。合金由球化α相、片状次生α相和针状马氏体α'相组成。在β相区压缩变形水冷后,合金主要为针状马氏体α'相。在相变点之上或之下的温度区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度降低,延伸率增加;在相变点附近的温度过渡区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度略有升高,延伸率降低。在相变点附近的两相区变形能获得较好的室温强塑性匹配。     

TC4钛合金激光焊/超塑成形四层结构显微组织分析

成功采用激光焊/超塑成形组合工艺制作四层板结构件,分析了超塑性变形前后激光焊缝显微组织变化及其原因,并与扩散焊/超塑成形组合工艺制作的四层板结构件组织结构进行了对比.结果表明:激光焊缝组织发生α'→α+β转变,并在应力应变作用下细长针状组织转变成粗短的层状组织,使焊缝具有承受超塑性变形的能力,同时有利于降低接头的脆性和硬度,提高零件的使用寿命;与扩散焊/超塑成形组合工艺相比,激光焊/超塑成形组合工艺大大降低了零件加工过程的高温持续时间,减小了工件的晶粒尺寸.     

TC4钛合金激光焊对接接头超塑变形显微组织

采用金相显微镜观察了钛合金激光对接接头超塑性变形前后各区域显微组织,并分析其形成机理.结果表明,变形温度的增加或应变速率的降低有利于TC4合金接头超塑变形,母材晶粒发生一定程度的长大,且α相的数量相对减小,而晶间β相数量逐渐增加,两相都有等轴化趋势;焊缝超塑性变形时,针状组织增厚成为片层状.变形过程中片层组织被打断,片层长度变短,具有球化的趋势;超塑性变形后焊缝截面显微硬度最大为380 HV,与变形前焊缝相比降低约50 HV,满足实际承载需求.     

退火温度对TA15钛合金显微组织和力学性能的影响

TA15钛合金产品通常都要进行退火处理。为揭示退火温度对其显微组织和力学性能的影响,对?350 mm的TA15钛合金试棒分别进行了在760℃、800℃和840℃保温2 h空冷至室温的退火。随后采用扫描电镜和电子万能拉伸试验机检测了试棒的显微组织、室温和高温拉伸性能以及拉伸断口的形貌。结果表明：随着退火温度的升高,β相转变的组织增多,细小的α相充分球化且杂乱分布;随着退火温度的升高,合金的室温抗拉强度升高,室温屈服强度先升高后略微降低,断后伸长率降低,而高温抗拉强度和屈服强度均升高,塑性变化不大,拉伸断口的韧窝变大变浅,以韧性断裂为主。     

Fe元素对TA15钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了添加少量的Fe元素（〈0.2%,质量分数）对TA15钛合金力学性能的影响。对比分析了未添加Fe元素的TA15合金和添加了0.20%的Fe元素的TA15合金（TA15-Fe）的拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性、高温持久性能,并利用能谱仪测试了合金中主要元素的分布情况。研究结果表明：添加少量Fe元素对TA15钛合金的显微组织没有明显影响;两种合金的冲击韧性和室温、高温断裂韧性也基本无差异;而TA15-Fe钛合金的室温、高温抗拉强度较TA15钛合金提高约15 MPa,但在500℃下的持久寿命显著降低。这是由于Fe元素在β相内富集,起到固溶强化作用,从而提高了合金的抗拉强度;到了500℃Fe元素扩散迅速,从而加速了基体内原子和空位的运动,导致持久过程中位错攀移阻力下降,因此持久寿命降低。     

冷变形和热处理对TC21钛合金显微组织和力学性能的影响（英文）

研究冷变形、不同冷却速率的固溶处理以及时效处理对TC21钛合金(6.5Al-3Mo-1.9Nb-2.2Sn-2.2Zr-1.5Cr)显微组织、硬度和磨损性能的影响。对退火后试样进行15%(高度降低)的室温冷变形处理;然后,将样品在920°C下进行15min固溶处理,再分别进行不同冷却速率的水淬(WQ)、空冷(AC)和炉冷(FC)至室温;最后,将样品在590°C下时效4 h。结果发现,对于经固溶处理、空冷和时效处理后的样品,其残余β相中有二次α片状晶体析出。WQ和时效处理样品的硬度最高,为HV 470,这是由于存在大量残余β相(69%),而FC样品的硬度最低,为HV328。固溶处理后再时效处理可显著提高试样的耐磨性能,经水淬和时效处理后试样的耐磨性能可达到退火试样的122%。     

TC4钛合金激光拼焊接头显微组织及力学性能分析

文中系统分析了TC4钛合金激光拼焊接头的显微组织与力学性能.结果表明,TC4钛合金激光焊缝组织为粗大的柱状晶,晶粒内部是针状马氏体交织成的网篮状组织;热影响区组织为α+β+针状α′组织,且分布不均匀,靠近熔合线的区域晶粒更粗大,针状马氏体数量更多分布更密集.0.8 mm厚TC4钛合金薄板拼焊工艺参数为焊接功率1100～1 300 W,焊接速度1.5～3.0 m/min.焊缝力学性能优良,拉伸试样均断裂于离焊缝中心较远的母材上,母材和焊缝断口形貌都显示韧窝断口特征,且焊缝断口韧窝相对更较小.     

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。     

TA15钛合金电子束焊焊接接头力学性能

钛合金材料以及相关制造技术是实现飞机先进性的重要基础之一,电子束焊接是钛合金板材一种先进的焊接形式.对TA15钛合金板材电子束焊接试样进行了金相分析和静力试验、疲劳试验和扫描电镜(SEM)分析.结果表明,TA15板材电子束焊焊接接头的焊缝、热影响区和母材的微观组织差别明显;焊缝韧性降低,抗拉强度高于母材;热影响区尺寸较小,在1～2 mm左右,是焊接接头的薄弱部位;疲劳裂纹大多萌生于焊接热影响区区域,疲劳破坏试样断口的SEM分析表明,疲劳裂纹大多起源于焊接热影响区的气孔处.     

激光快速修复TC18钛合金的显微组织和拉伸力学性能

针对TC18合金在服役过程中的损伤特点,对TC18合金锻件的体损伤进行了激光快速修复研究。首先分析激光修复区的显微组织状态,然后对两类不同体损伤的标准试样和耳片完成激光修复并进行拉伸力学特性分析。结果表明：激光修复区组织为粗大β柱状晶内分布为细小的网篮组织;修复试样的强度高于基体,而塑性则低于基体;修复耳片的失效位置发生在修复界面处,且强度略低于基体。     

激光熔化沉积TC2钛合金显微组织及力学性能

采用激光熔化沉积直接成形技术制备了TC2钛合金中空薄壁盒,通过光学显微镜和X射线衍射仪分别分析了显微组织和相组成,并测试了室温拉伸性能.结果表明,激光熔化沉积TC2钛合金具有细小的网篮组织和优异的室温拉伸性能,但其塑性存在明显的各向异性,纵向伸长率较横向提高约42.5%.     

TC4-DT钛合金热机械处理后的组织特征和力学性能（英文）

研究热机械处理(两相区变形加普通退火、双重退火、固溶时效以及三重退火)对TC4-DT钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,热机械处理对显微组织参数影响显著,随着退火和时效温度的升高及冷却速度的降低,初生α相的体积分数和原始β晶粒的尺寸降低,而晶界α和次生α相的宽度却升高。由于固溶时效处理获得了大量的β转变组织和细小的晶界α相和次生α相,合金强度最高,但伸长率不及其它条件的,其断裂强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率分别为1100 MPa、1030 MPa、13%和53%,双重退火获得了良好的强度和塑性匹配,合金力学性能分别为940 MPa、887.5 MPa、15%和51%。组织参数和性能的关系表明,随着β转变组织的增多和原始β晶粒尺寸的增大,材料的强度和断面收缩率升高,而晶界α相和二次α相的宽度对力学性能的影响却呈相反趋势。此外,晶界α相含量的减少和原始β晶粒尺寸的降低有助于塑性的提高。