快凝钛合金中富Nd弥散相的析出及其长大规模

系统研究了热处理对Ｔｉ－５Ａｌ－１．５Ｎｄ，Ｔｉ－５Ａｌ－４Ｓｎ－１．５Ｎｄ（质量分数，％）两种钛合金中析出相长大规律的影响．结果表明，含Ｎｄ的钛合金的快凝态基体中分布着大量近球状的析出相，并沿晶体的晶界、亚晶界、位错线等处呈串状析出．在６５０－８００℃温度范围内经不同时间热处理后，析出相逐渐聚集长大，但长大速度都很慢．Ｔｉ－５Ａｌ－１．５Ｎｄ合金中析出相为立方的Ｎｄ_２Ｏ_３，其长大激活能为１１７ｋＪ／ｍｏｌ．加入Ｓｎ后，析出相的分布更加弥散，析出相中Ｎｄ和Ｓｎ的平均原子比为１．３７：１，经衍射花样的标定，判定为正交的Ｎｄ_５Ｓｎ_４，其长大速度更慢，长大激活能为１７０ｋＪ／ｍｏｌ．     

TC21钛合金β锻造大块α相研究

采用光学显微镜,电子探针能谱仪以及显微硬度测定等方法研究了TC21钛合金β锻造大块α相的组织特征,形成机理以及锻造加热温度和保温时间对它的影响。结果表明,合金中大块α相不仅在形态上与正常α条不同,而且在成分上也有一定的差异。组织中的大块α相数量和形成位置与加热温度和保温时间有关,随着加热温度的升高,晶界附近的大块α相数量减少,原始β晶粒内的大块α相数量增多;随着保温时间的延长,晶界上的大块α相数量增多,晶内的大块α相数量变化不大。     

快凝钛合金中富Nd弥散相的析出及其长大规律

系统研究了热处理对Ｔｉ－５Ａｌ－１．５Ｎｄ，Ｔｉ－５Ａｌ－４Ｓｎ－１．５Ｎｄ（质量分数，％）两种钛合金中析出相长大规律的影响．结果表明，含Ｎｄ的钛合金的快凝态基体中分布着大量近球状的析出相，并沿晶体的晶界、亚晶界、位错线等处呈串状析出．在６５０－８００℃温度范围内经不同时间热处理后，析出相逐渐聚集长大，但长大速度都很慢．Ｔｉ－５Ａｌ－１．５Ｎｄ合金中析出相为立方的Ｎｄ_２Ｏ_３，其长大激活能为１１７ｋＪ／ｍｏｌ．加入Ｓｎ后，析出相的分布更加弥散，析出相中Ｎｄ和Ｓｎ的平均原子比为１．３７：１，经衍射花样的标定，判定为正交的Ｎｄ_５Ｓｎ_４，其长大速度更慢，长大激活能为１７０ｋＪ／ｍｏｌ．     

3 GPa压力热处理对TC6钛合金中β→α相转变动力学的影响

利用差示扫描量热仪测试了TC6钛合金经3 GPa压力下1000 ℃保温15 min高压热处理前后在不同冷却速率下的β→α相变温度和转变时间,并计算其相变激活能和Avrami指数,结合显微组织分析,探讨了3 GPa热处理对TC6钛合金中β→α相变动力学的影响。结果表明：3 GPa热处理能降低TC6钛合金β→α相变温度,缩短相变时间,随着相变体积分数的增大,高压处理样品的相变激活能先低于后高于未经高压处理样品的,但对β→α 相变机制影响不大。     

初生α相含量对TC4 ELI钛合金动态应力应变行为的影响

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对低间隙Ti-6Al-4V(TC4 ELI)钛合金中4种初生α相含量不同的等轴组织在不同应变速率(2 000、3 000和4 000 s 1)下进行动态压缩试验,通过动态压缩试验得到材料的动态真应力—应变(σ—ε)曲线,并利用金相显微镜(OM)等对试验后发生剪切失效破坏试样的端面进行观察分析。结果表明:随着初生α相含量的增加,TC4 ELI的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功(E)的变化规律不明显,在4 000 s 1应变速率加载条件下,4组试样均发生剪切失效破坏,在失效试样的端面观察到几乎呈同心的圆弧形白亮绝热剪切带(ASB),部分剪切带发生分叉,裂纹在剪切带内形核、长大和聚合,最终导致试样断裂。     

TC6钛合金加热和冷却过程中的相转变研究

采用迅速水冷保留高温组织状态的方法,研究TC6钛合金在两相区加热和冷却过程中的相转变。结果表明:在加热过程中,次生α相会在700~850℃时优先固溶,初生α相在900℃时才会固溶,能谱分析结果表明,初生α相中Al元素浓度高于次生α相中Al元素浓度,因此初生α相在高温下更加稳定。在冷却过程中初生α相优先长大,而次生α相由于是通过形核长大,表现为在较低温度段才开始析出,且次生α相析出会降低初生α相的长大速度;进一步研究发现,冷却过程中次生α相析出温度会随着保温温度的降低而逐渐降低。     

两相区热处理制度对TC18钛合金等轴化规律的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜研究了TC18钛合金两相区热处理过程中的等轴化规律。结果表明,随两相区加热温度的提高,等轴化速度加快;延长两相区的保温时间,也可以实现等轴化;当温度靠近相变点时,延长保温时间,等轴化效果减弱。两相区保温等轴化的驱动力来源于加工过程畸变能和α→β的相转变。     

TC21钛合金β单相区晶粒长大行为研究

研究了高损伤容限型钛合金TC21在单相区不同司加热温度和不同加热时间条件下的β晶粒长大行为.结果表明.在单相区加热.TC21钛合金β晶粒等温长大曲线近似满足抛物线规律.在970、980和990℃等温退火时,晶粒长大指数n分别为0.38、0.34和0.32；晶粒长大激活能为283 KJ/mol.     

TC6钛合金的宏观偏析分析

介绍了在光学显微镜下某些TC6钛合金棒上白亮块的各种形貌,测定了不同形貌白亮块的显徽硬度,并用电子探针进行了鉴别,分析了产生宏观偏析的原因。     

新型TC21钛合金相变行为和相组成研究

采用X射线衍射(XRD)对TC21钛合金β热处理后,经不同冷却速率冷却及双重退火后的相结构进行了分析,并用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对显微组织和相的形貌特征进行了观察研究。结果得出,TC21钛合金在β处理时经炉冷和水冷后,合金由α和β两相组成。空冷状态下,合金主相为α β,并有少量Nb3Si相析出。实验证明,冷却速率主要影响α和β相含量的比例,相的组成基本不受冷却速率的影响。合金经970°,30min,空冷 600℃,4h退火后,仍由α相和β相组成,没有发现新的析出相,但观察到转变β相中存在次生析出的细小针状α相。     

脉冲磁场对TC4钛合金析出行为及力学性能的影响

为了探讨脉冲磁场对TC4钛合金析出行为的影响,在其时效过程中施加了脉冲磁场,分别在形核阶段和长大阶段进行观察与分析,利用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机研究脉冲磁场在TC4时效过程中对显微组织、强度和塑性的的影响,并通过经典形核理论及扩散理论分析了脉冲磁场在时效过程中的作用机制。结果表明,由于脉冲磁场的加入,TC4析出速度明显提高,相同时间下析出相的体积分数增加,在保证力学性能的前提下,降低了时效所需的时间。施加脉冲磁场时效2 h相较于未施加脉冲磁场4 h延伸率塑性提高了21.68%,抗拉强度基本一致。在脉冲磁场和温度场耦合作用下时效,可使TC4提前（2h）进入过时效阶段;在拉伸断口方面,施加脉冲磁场在2h前断口形貌为韧窝断口,但当时间增加至2 h后,断口逐渐转变为准解理断口形貌,表明脉冲磁场可以加速时效进程。分析认为,脉冲磁场通过磁吉布斯自由能促进了TC4在时效过程中次生相的析出及长大,是由于降低临界形核功和促进原子扩散的协同效应所致。     

TB17钛合金初生α相对元素重分布和时效析出的影响

对TB17钛合金进行了亚β固溶处理(固溶温度800℃-835℃,固溶时间0.5h-9h),采用电子探针分析了Al、Mo、Nb元素在初生α相和β基体中的分布,研究了合金亚β固溶时初生α相析出、元素重分布规律及其对时效次生相的影响。结果表明,合金亚β温度固溶时以晶内析出针状初生α相为主,晶界析出少量片层状初生α相。初生α相析出量随亚β固溶温度升高而降低,固溶温度高于825℃时基本不析出α相。初生α相尺寸随固溶时间延长而增大,固溶时间超过2h后,初生α相析出量达到稳态。Al元素倾向于在初生α相中富集,Mo和Nb元素则倾向于β基体富集。初生α相中心部位Al元素浓度较高,边缘部位较低,而Mo和Nb元素中心部位则浓度较低,边缘部位较高。增加初生α相析出量,会使β基体Al浓度降低,Mo、Nb元素浓度升高。初生α相较少(2%)时初生α相周围的次生α相以针状或片层状形貌为主,远离初生α相区域的次生α相以似网篮结构为主,初生α相较多(10%)时次生α相均以片层状形貌为主。     

α相形态与含量对TA15钛合金力学性能的影响

通过对比分析具有不同初生α相含量和次生α相形态的TA15钛合金的力学性能,对该合金初生α相含量及次生α相形态与力学性能之间的关系进行了初探。结果表明：TA15钛合金中初生α相含量和次生α相的形貌对强度有较大的影响,对塑性的影响则不明显。初生α相含量增加,合金强度有所下降。当初生α相含量高于40％后,含量再增加对合金塑性提升并无益处。片层α相厚度增加和其排列有序度的增强使合金的强度有所提升,但片层α相厚度的进一步增加会使合金的强度下降。     

等温锻造温度对TC6钛合金组织和性能的影响

研究了TC6钛合金在1×10-2s-1恒应变速率、60%大变形、不同温度等温变形时,温度变化对合金组织、室温拉伸和450℃时拉伸性能的影响.结果表明,随等温变形温度的升高,初生α相含量减少,但直径增大,等轴程度增加;925、940℃等温变形热处理后形成等轴组织,955℃等温变形热处理后形成双态组织,985℃等温变形热处理后形成魏氏组织;940℃变形试样的室温拉伸强度最好,而955℃变形试样的室温拉伸塑性最好.综合分析可知,TC6合金在940～955℃能获得较好的强度、塑性匹配.     

TC6钛合金焊接工艺

根据TC6钛合金组件的焊接和应用,研究了TC6材料的焊接工艺性。分别从组件的结构和技术要求、TC6钛合金的成分方面分析了TC6的焊接性,并对比试验了两种不同的焊接工艺方案获得的焊接接头。结果表明:采用焊前预热和焊后热处理的焊接工艺方案所获得的焊接接头比不采用以上措施获得的焊接接头更为合理,应用更安全、可靠。     

TC4钛合金降温压缩变形行为

研究了TC4钛合金不同应变速率和降温速率时降温压缩过程的流变行为,发现降温压缩瞬时温度下的材料流动应力低于相同温度下的恒温压缩流动应力。经过XRD检测方法分析不同热和变形历史条件下试样的相含量得出,虽然降温和变形过程都促进了β相向α相的转变,但由于降温压缩试样的初始温度较高,变形后其β相的含量高于相同温度的恒温压缩试样,导致降温压缩流动应力较低。通过引入降温影响因子改进了混合物法则,准确地表征了降温过程流动应力与相含量之间关系。     

时效处理对近α钛合金中α2相析出的影响

对近α钛合金中α2有序相在时效处理过程中析出的现象、规律进行研究,揭示了时效温度、时效时间、时效方式对α2相析出生长的影响作用.研究结果表明,不同时效温度将影响α2相析出的分布特征并导致α2相生长速度差别以及影响α2相完全析出的时间.     

粉末TC4钛合金热压缩动态软化行为分析

通过热模拟压缩实验获得的应力应变曲线表明粉末TC4钛合金在温度为850~950℃,应变速率为0.1~10s_^-1范围内变形时具有加工硬化和连续的动态软化特性,建立了材料本构方程,很好的描述了粉末TC4钛合金的流变行为。进一步对动态软化行为进行了分析,并计算了各种因素对软化的影响程度。结果表明：变形温度越低,应变速率越小,流动软化程度越大;在应变速率为1s_^-1和10s_^-1时,主要是变形热导致流动软化;当应变速率为0.1s_^-1,温度为850℃和900℃时,有变形热、动态相变和α相形态演化三种软化因素,且温度越低,α相形态演化导致的软化占比越大,温度增加,动态相变软化所占比例增加;当应变速率为0.1s_^-1,变形温度为950℃时,有变形热和动态相变两种软化因素,变形量增加,动态相变软化所占比例增大。     

TC6钛合金高温变形力学行为研究

在Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机上对TC6钛合金在温度 80 0～ 10 4 0℃、应变速率 10 - 3～ 5 0s- 1、最大变形程度 5 0 %条件下的高温变形行为进行了研究。研究结果表明合适的工艺参数范围为变形温度 92 0～ 95 0℃、应变速率 1 0～ 1× 10 - 3s- 1。在分析其变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上提出了一种本构关系回归模型