细晶Ti-6Al-4V宽幅板材的超塑性变形机理及组织演变

通过恒应变速率拉伸试验,在1103~1223 K温度范围、3.2×10-4~1×10-2s-1应变速率范围内,研究了Ti-6Al-4V宽幅板材的超塑性,在实验中获得了100%-604%的延伸率。分析了组织演变和变形机理,结果表明,其主要变形机理为晶界滑移,以晶内位错运动和β相的晶内滑移为协调机制。实验中还发现在低温下变形时,Ti-6Al-4V宽幅板材存在各向异性,当在高温下变形时,各向异性不太明显。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形及微观组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti-6Al-4V合金的高温变形力学行为和超塑性,并对试样断口附近的组织进行了观察。结果表明,随着变形温度的升高或初始应变速率的降低,Ti-6Al-4V合金的流动应力明显减小;Ti-6Al-4V合金的最佳超塑性变形工艺参数为880℃/0.001s-1,最大延伸率为689%,峰值应力仅为30.03MPa;在超塑性拉伸过程中,试样变形区发生明显的动态再结晶,使片层状的α相晶粒破碎、细化和等轴化,促进超塑性的增加;随着变形温度的提高、变形量增大和变形时间的加长,再结晶α相发生了聚集长大,从而使显微组织明显粗化。对于双态组织的两相钛合金,最佳超塑性变形温度应低于或等于片层状α→β转变的终了温度。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形中的组织演变及变形机制

920℃、应变速率为1×10.3和2×10.4 s.1时,对不同初始晶粒尺寸(2.6、6.5和16.2 μm)的Ti-6Al-4V合金进行超塑性拉伸变形.采用光学显微镜、透射电镜观察变形后的显微组织.结果表明,初始晶粒尺寸的不同对超塑性变形中的组织演变及变形机制有着显著的影响.拉伸变形中晶粒明显粗化,变形诱发晶粒长大是超塑性变形组织的重要特征之一;随着变形程度的增大,应变诱发的晶粒长大显著增大,并且远大于静态长大的增幅.对于细晶粒材料(2.6和6.5 μm),位错运动协调的界面滑动是其变形的主要机制.而对于晶粒较粗的材料(16.2 μm),超塑变形机制是晶界滑动与晶内位错运动的共同作用.随着晶粒尺寸的增大,以晶界滑动为主的变形方式逐渐转向以晶内位错运动为主.     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形时的组织演化

利用光学显微镜和扫描电镜对超塑性拉伸后的细晶Ti-6Al-4V合金分别进行了断口形貌分析和组织演化规律研究。结果表明:细晶Ti-6Al-4V合金室温拉伸时,断裂方式为准解理断裂;超塑性拉伸时,试样断裂的主要形式是韧窝-空洞聚集型断裂。在初始应变速率不变的条件下,随着拉伸温度的升高,α相晶粒尺寸增大,β相数量增多,空洞数量减少,且在840℃至930℃拉伸时,α相晶粒仍保持等轴状态,但在较高温度(960℃)拉伸时,α相晶粒被拉长,部分区域出现网篮组织。在拉伸温度不变时,随着初始应变速率的降低,α相晶粒尺寸增大,β相增多,空洞数量减少。高温(960℃以上)拉伸时,β相颗粒具有良好的塑性和较低的硬度,丰富的β相有利于晶界协调滑动,并对空洞的产生具有抑制作用。     

Ti-6Al-4V钛合金超塑成形连续动态再结晶机理及亚晶粒转动（英文）

研究Ti-6Al-4V合金在超塑性成形过程中的连续动态再结晶机理,并重点研究取向差演变机制。在温度为890、920和950℃,应变速率为10^-4～10^-2 s^-1的条件下进行拉伸试验,采用电子背散射衍射与本构模型相结合的方法描述显微组织演变。几何必需位错在小角晶界处形成过程中起作用。此外,小角晶界转化为大角晶界的机制包括：(1)大角晶界向小角晶界的迁移;(2)由动态回复不充分的残余位错在小角晶界处聚集;(3)亚晶粒的旋转也会促进晶粒形核。基于物理本构模型的计算结果,验证在小角晶界转变为大角晶界前亚晶粒会发生旋转。特别地,在晶界角取向差的演化过程中,位错运动在取向差达到饱和值前起主导作用,否则亚晶粒旋转将起主导作用。     

电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的组织与性能（英文）

电子束快速成形是一种利用金属丝材沉积直接制造金属零件的新型增材制造技术。用电子束快速成形方法制备了Ti-6Al-4V合金,对其显微组织和快速成形态、退火态、热等静压态下的力学性能进行了研究。电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的低倍组织典型特征为沿堆积高度方向生长的贯穿多层沉积层的粗大柱状晶以及分布于层间及堆积路径间的明暗相间的带状条纹。各种状态下室温拉伸性能均有明显的方向性,其中X向、Y向强度较高,Z向强度低但塑性较好;消应力退火处理对室温拉伸性能没有明显影响;热等静压处理后材料的抗拉伸强度显著降低,但具有良好的塑性与韧性,同时能够明显降低高周疲劳性能数据的分散性。快速成形态及退火态室温拉伸性能均可满足AMS4999标准的要求,但与锻件标准HB5432相比仍有差距。     

Ti-6Al-4V钛合金光纤激光叠焊（英文）

Ti-6Al-4V钛合金蒙皮和骨架叠焊在航空航天器制造领域有着广泛应用。采用4 k W ROFIN光纤激光器对其进行激光叠焊,利用数码显微镜、光学显微镜、扫描电镜和万能试验机研究激光焊接工艺参数对叠焊焊缝几何尺寸、气孔数量、显微组织和力学性能的影响。结果表明,三管侧吹保护气嘴优于单管侧吹保护气嘴,气流量≥5 L/min时可获得无氧化的焊缝;间隙控制在0.1 mm范围内能有效抑制气孔生成,重熔能有效地减少焊缝中已有的气孔;当激光焊接功率、焊接速度和离焦量分别为1700 W、1.5 m/min和+8 mm时可制得气孔最少、剪切强度最高的叠焊接头。     

β锻造Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性（英文）

研究β锻造Ti-6Al-4V(Ti64)合金拉伸性能和断裂韧性的各向异性。对饼材不同取向的显微组织和晶体学织构进行分析,同时研究取样方向对拉伸性能、断裂韧性的影响。结果表明,Ti64饼材原始β晶粒呈扁平状。室温下合金主要由α相构成,β锻造后β→α相变产生的多个α相变体导致α相织构强度较低。力学性能各向异性的主要影响因素为原始β晶粒形貌以及与α织构相关的滑移。采用J积分阻力曲线法测定合金的起裂韧性,并将起裂韧性KJIC分为内在韧性和外在韧性。内在断裂韧性各向异性主要与原始β晶粒对裂纹尖端塑性区范围的影响相关;外在断裂韧性主要与α片层与集束对裂纹曲折程度的影响相关。     

热拉伸蠕变成形Ti-6Al-4V板材的工艺参数优化（英文）

热拉伸蠕变是一种加工常温难成形薄壁金属坯料的新技术。采用四因素、三水平正交表,优化了热拉伸蠕变Ti-6Al-4V板材的4个工艺参数:温度、拉伸速率、补拉伸量和保温时间。正交试验结果表明:温度是影响回弹角的最重要因素;沿拉伸方向成0°方向的变形材料屈服应力增加,沿45°和90°方向的屈服应力围绕未变形材料的屈服应力小范围波动。经过热拉伸蠕变成形,变形材料微观组织中a相由短细晶粒变成长细晶粒,变形材料显微硬度在成形前后变化很小。综合回弹角、屈服强度指标正交分析结果和材料微观组织变化情况,得出了热拉伸蠕变复合成形的优化工艺参数为:温度700°C,拉伸速率5 mm/min,补拉率2%,保温时间8 min。     

Ti-6Al-4V钛合金板材焊接工艺优化

采用电子自动化激光焊接的方法,研究了不同焊接功率和焊接速度对Ti-6Al-4V钛合金板材的焊接成形性、显微组织和力学性能的影响。结果表明,当激光功率或焊接速度相同时,焊缝熔宽、焊缝背面宽度及焊缝横截面积都会随着激光功率与焊接速度的增大而增大;焊接接头抗拉强度受焊缝成形的影响大于焊缝显微组织的影响,接头的抗拉强度与咬边锐度呈反比。     

异步热轧对钛合金Ti-6Al-4V微观组织及力学性能的影响（英文）

通过异步/同步热轧实验研究了异步热轧工艺对钛合金显微组织和力学性能的影响。实验表征了试样的显微组织、力学性能、断口形貌和微观取向。结果表明,复杂应变路径较之简单应变路径能更好地细化晶粒,同时提高强度和塑性,并且表层晶粒小于中心晶粒。异步轧制工艺相比同步轧制能更好地获得细小晶粒。异步轧制试样的强度及塑性值高于同步轧制试样相应值,提高异步速比可提高强度及塑性值。异步轧制试样的塑性变形机制可能是滑移,而同步轧制试样塑性变形机制为滑移或孪晶。     

Ti-6Al-4V宽幅薄板叠轧工艺研究

介绍了在3.3 m四辊可逆式轧机上采用β区开坯,经β处理后在α+β区成形轧制,或者在α+β区开坯,在α+β区成形轧制的两种工艺,运用包覆叠轧法研制Ti-6Al-4V合金宽幅薄板的过程.并讨论了轧制方式、变形量等和热处理制度对Ti-6Al-4V宽幅薄板性能和组织的影响.     

魏氏组织Ti-6Al-4V合金应力松弛行为及机理

利用弯曲应力松弛方法研究了魏氏组织Ti-6Al-4V合金200℃．400℃和600℃时的应力松弛行为，并利用TEM研究了应力松弛前后微观组织变化：宏观热力学参数结合微观组织观察初步探讨应力松弛机理。研究表明：应力松弛开始时应力下降较快．随时间延长．应力下降速率降低．最后趋于应力松弛极限。TEM微观组织观察结果结合表现应力指数分析表明：200℃和400℃应力松弛变形机制为位错蠕变，a型位错滑移：而600℃变形机制则为回复蠕变和原子扩散的共同作用机制．a型和a＋c型或c型均开动．产生滑移和攀移。     

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。     

离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织与力学性能的影响（英文）

研究在石墨型中不同立式离心力场下离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织及性能的影响。实验过程中铸型的旋转速度主要考虑了3种情况:0,110及210 r/min。结果表明:晶粒尺寸及片层厚度随铸件模数的减小和离心力的增加而减小,抗拉强度随铸件模数减小和离心力增加而明显增大,但铸件延伸率呈现相反的变化趋势。同时给出了重力系数、铸件模数与Ti-6Al-4V合金组织和力学性能之间的定量关系。作为与重力场下石墨型中Ti-6Al-4V合金铸件对比分析,研究了金属型中Ti-6Al-4V合金阶梯铸件组织的变化情况。研究发现:2种铸型中浇铸的合金铸件晶粒尺寸、片层厚度随冷却速度的变化趋势基本一致,结合2组实验数据,给出了重力场下Ti-6Al-4V合金铸件组织随冷却速度变化的定量关系。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形下显微缺陷行为正电子湮没研究

本文用正电子湮没多普勒展宽S线形参数法系统研究了形变量,形变速率和形变温度对Ti-6Al-4V合金超塑形变状态下显微缺陷行为的影响。在最佳超塑形变温度和形变速率下,空位密度随应变增加而增大,位错密度未见明显变化。在最佳超塑形变温度和确定应变下,空位密度随形变速率增大而增加,但未见位错密度的明显变化。在确定的形变量和形变速度下,空位密度随温度增加而增加,位错密度则降低。在900～950℃范围的S参数值陡然下跌,这是由于此温度区间发生了动态回复与动态再结晶过程。     

电弧增材制造Ti-6Al-4V钛合金在不同扫描策略下的初生β晶组织宏观形态演变（英文）

基于电弧增材制造的方法,研究了不同沉积方向及层间间隔时间对电弧增材制造Ti-6Al-4V钛合金直壁墙的宏观组织特征的影响。双向扫描和单向扫描分别获得了竖直生长和倾斜生长的柱状初生β晶组织。通过增加层间间隔时间至120 s获得了全等轴初生β晶组织。结果表明,底部的等轴初生β晶组织的形成是由于发生了再结晶。等轴初生β晶组织的晶粒大小同时受到热循环和再结晶两方面因素的共同作用。     

Ti-6Al-4V合金等温锻造过程微观组织演变研究

将原始组织为网篮组织的Ti-6Al-4V合金在β单相区(1010℃)保温30 min并淬火处理可以获得α'马氏体组织。研究了初始组织为α'马氏体的Ti-6Al-4V合金在2步等温锻造过程中微观组织演变规律。结果表明:经过960℃的第1步等温锻造后,合金中马氏体相分解转变为α+β片层组织,部分片层组织发生弯曲、碎化,形成等轴晶粒,同时,合金中残留大量片层组织。800℃第2步等温锻造后,残余片层全部碎化,再结晶转变为等轴α相,获得晶粒尺寸为1.3μm的均匀等轴组织。     

机械合金化制备纳米晶Ti-6Al-4V合金

采用机械合金化制备Ti-6Al-4V粉末。结果表明:采用机械合金化可以制备纳米晶Ti-6Al-4V合金粉,其反应机理以扩散为主,该固态反应是缺陷能和碰撞能共同作用的结果;随球磨时间延长,部分V固溶于Ti中形成置换固溶体Ti(V),球磨过程中没有中间相生成。球磨40 h后都能获得纳米晶,60 h的粉末为纳米晶和非晶的混合物,晶粒尺寸小于60 nm;60 h后晶粒尺寸变化缓慢。球磨后Ti、Al、V的原子比近似为90:6:4,与Ti-6Al-4V元素成分一致。     

Ti-6Al-4V中温应力松弛行为建模及模拟研究（英文）

应力松弛是钛合金在升高温度和加载条件下的一个显著特性,也是热校形和热处理的理论基础。因此研究了一种Ti-6Al-4V钛板在923~1023 K温度范围内、几种应变水平下的拉伸应力松弛行为。结果表明,应力松弛速率随着温度的升高而增加,材料中的残余应力经过一段时间之后趋向应力松弛极限;另外,在相同温度下,不同应力水平的应力松弛极限相同。进而,建立了一种描述应力松弛行为的显式三次延迟函数,本构精度高达97%,可用于工艺设计及理论分析。最后,基于应力松弛和蠕变的关系,提出了一种隐式蠕变型本构方程描述应力松弛行为,并将识别的材料参数输入ABAQUS,数值模拟了Ti-6Al-4V的热应力松弛行为,发现模拟的应力变化规律符合应力松弛曲线,证明了蠕变型本构方程对应力松弛模拟的适用性。