一种新型亚稳定β钛合金的组织与性能研究

研究了一种新型的亚稳定β钛合金在α β两相区固溶时效处理(850℃×1h AC 600℃x6h AC)、β区固溶时效(880℃×lh AC 600℃×6h AC)、α β和β双重处理(850℃×0.5 h→880℃×0.5h AC 600℃×6h AC)3种热处理状态下的显微组织与力学性能.结果表明,850℃固溶处理没有改变原始加工态组织形貌;880℃固溶的显微组织为再结晶晶粒,低温时效后析出少量的α相;β (α β)双重处理后的显微组织为再结晶的β晶粒内析出较多的α相.无论在α β区还是在β区固溶时效处理,该合金都具有很好的强度短线塑性匹配关系,且达到了很高的强度级别;再结晶对于提高合金的断裂韧性有利,但从保持合金塑性的角度,固溶温度不宜选择在β温度区.因此将固溶温度定在α β两相区的接近β相变点的850℃是相对合理的.     

显微组织对一种新型高强β钛合金力学性能的影响

本文研究了两种不同显微组织对一种新型Ti-Al-Cr-Mo-W系高强、高韧β钛合金的性能的影响。研究结果表明,相变点之下固溶时效处理得到的含有等轴或短棒状初生α、细小片层次生α的混合组织的强度超过1400MPa ,断裂韧性达到50.7 Mpa.m1/2.,该性能表明合金与同类高强钛合金相比具有更优异的强-韧性匹配。β区固溶缓冷处理得到的魏氏组织相比于混合组织具有较低的强度和较高的韧性。     

Ti-Al-Cr两相钛合金的组织与性能研究

研制了一种Ti-Al—Cr两相钛合金。实验用合金采用真空自耗电弧熔炼,在α＋β两相区锻造成60mm-60mm的方棒。用金相法测试合金相变点为（970±5）℃。为了解热处理制度对合金显微组织和力学性能的影响,合金经过4种工艺制度进行热处理。用金相显微镜观测了不同热处理制度下的组织特征,并测试其力学性能。研究结果表明,相变点以下固溶处理得到双态组织,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,合金强度升高,塑性呈下降趋势。β固溶处理后得到魏氏组织,合金强度和韧性匹配高于相同热处理条件TC4合金水平。     

Ti-B20钛合金热轧棒材固溶时效处理后的组织与性能

研究了-种新型的Ti-B20合金在不同热处理状态下的显微组织与力学性能.结果表明,Ti.B20合金热轧棒材固溶处理后屈强比高,没有屈服降落现象,具有良好的拉伸塑性.固溶温度越高,合金强度越低,塑性越好.相变点以上固溶处理后,合金断面收缩率达55%,有利于深度塑性加工.合金时效强化能力较高.合金固溶时效处理后具有优异的强度、塑性匹配值,可以保证性能为:σb≥1400 MPa,δ≥8%.     

钛合金显微组织与性能定量关系的模型

提出利用软计算方法定量分析钛合金显微组织与性能的关系。在实现钛合金显微组织的定量分析和参数化表征的基础上,探讨以钛合金显微组织特征参数为输入变量、以性能为预测输出变量的组织与性能定量关系模型的构建方法。依据长期实践中得到的组织影响性能的定性规律及热加工工艺对组织特征的影响程度,提出定量关系模型显微组织信息预处理过程中组织特征参数评价取舍原则。运用人工神经网络建立Ti-17合金组织与室温拉伸力学性能的定量关系模型,研究建模的具体方法。该模型对各项性能指标具有较高的预测精度,说明提出的建模思想合理和模型构建方法可行     

一种新型低成本阻燃钛合金的微观组织与力学性能

研究了一种名义成分为Ti-25V-15Cr-5Mo-0.25Si-0.08C的新型低成本阻燃钛合金TF-X,通过三次真空自耗熔炼制备了φ120mm铸锭,经包套挤压得到φ25mm棒材,观察了铸锭和挤压棒材的微观组织,测试并分析了挤压棒材的室温和高温拉伸性能、热稳定性能、高温蠕变性能。结果表明：TF-X合金具有与TF550合金大致相同的微观组织;TF-X合金室温及高温拉伸强度高于TF550合金,并且具有很好的塑性;试验条件下,TF-X合金的热稳定性能低于TF550合金,熔炼过程中应该严格控制氧含量;TF-X合金在540℃/250MPa/100h条件下蠕变性能与TF550合金相当,显著高于Ti40合金。     

退火温度对新型高强耐蚀钛合金组织与性能的影响

本文研究了一种新型高强耐蚀钛合金材料,通过将三次VAR炉熔炼后铸锭进行热轧和退火处理,研究退火工艺对板材微观组织和性能的影响。研究发现,退火后整体组织分布均匀,随着退火温度的增加,条状α相减少,等轴α相增多,β转变组织长大、增多。在740℃退火时,条状的α相基本消失,β转变组织长大、增多并且粘连在一起,呈现典型的等轴组织形貌。随着退火温度的增加,板材的强度和洛氏硬度下降,塑性提高,腐蚀电流密度降低,腐蚀速率减慢,耐腐蚀性能增强。在740℃退火1h后,板材具有最佳的力学性能和耐腐蚀性能。     

新型高强韧Ti-Al-Fe-B系钛合金组织和性能研究

研究了Al元素(1%～3%,质量分数)的添加及热处理工艺对合金Ti-x Al-3.5Fe-0.1B组织和力学性能的影响。结果表明:Ti-x Al-3.5Fe-0.1B为α+β两相钛合金,随着Al含量由1%增加到3%,合金屈服强度由590 MPa提高到900 MPa,抗拉强度由808 MPa提高到1074 MPa,固溶强化明显,同时,延伸率达到15.4%。组织观察发现:随着Al含量的增加,片层状初生α相片层厚度减小,合金组织细化明显。另一方面,对Ti-3Al-3.5Fe-0.1B合金进行不同的热处理发现:双重退火后,合金的屈服强度进一步提高到1000 MPa,抗拉强度提高到1144 MPa,同时,塑性也提高到17.5%,合金具有优异的强韧匹配性。这主要是因为合金双重退火过程中,组织中生成的亚稳β相分解生成次生α相,次生α相尺寸小,位错在次生α相边界受阻。同时,次生α相在β基体上弥散分布,形成弥散强化,导致合金强度进一步提高。另一方面,组织中等轴α相的存在,对于塑性的提高起到了积极的作用。     

双重退火对BT25钛合金组织与性能的影响

研究双重退火时不同退火温度对BT25钛合金组织与力学性能的影响。结果表明:双重退火后的室温和高温拉伸性能都强于单一退火,具有良好的综合性能。双重退火时,随着第1退火温度的提高,初生等轴α相含量减少,颗粒逐渐增大,次生α相增多增大;合金的强度降低,塑性及韧性提高。随着第2退火温度的升高α颗粒尺寸稍有增大,球化程度进一步提高;合金强度、塑性及韧性变化不大,高温性能稳定。BT25钛合金采用(940~980)℃×1 h,空冷+(530~570)℃×6 h,空冷的双重退火工艺时,可得到较理想的显微组织和良好的综合性能。     

时效温度对一种新型β钛合金组织演变及力学性能的影响

采用d-电子合金设计法设计了一种β钛合金,Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe(wt.%)。在450℃~600℃范围内选取了多个时效温度进行时效处理,以研究时效温度对该合金组织演变及力学性能的影响。结果表明,当时效温度为500℃时,在ω辅助形核机制作用下,形成了尺寸和相间距更小的次生α相,在此细小的次生α相对β基体的强化作用下合金抗拉强度达到最大值,为1510MPa;同时,由于晶界α相的析出以及晶界无析出区的形成,导致合金的塑性极差,伸长率仅为4.6%。随着时效温度的升高,晶内细小的次生α相粗化。粗大的次生α相导致其相间距增大,并使可有效阻碍位错运动的α/β相界面减小。时效温度的升高使合金强度降低,但合金塑性提高。当时效温度升高至600℃,在β晶界处形成了向晶内平行生长的板条状次生α相,同时β晶粒内次生α相间距增大,使合金塑性明显提高,伸长率可达12.2%。     

锻造温度对TC11钛合金组织和性能的影响

通过OM和SEM研究了锻造温度对TC11钛合金的组织和性能的影响规律.结果表明,随着锻造温度的增加,TC11钛合金中α形态从等轴状过渡到短条状,其抗拉强度和屈服强度随锻造温度的增加而上升,断面收缩率和伸长率逐渐下降;而断裂韧性随锻造温度的增加而提高.     

TC4钛合金摩擦焊接头的力学性能及显微组织

对钛合金TC4（Ti-6Al-4V）摩擦焊接性能进行了较详细的试验分析。结合摩擦焊接参数的优化选择,叙述了该合金摩擦焊接过程的特点,讨论分析了其焊接接头的力学性能及焊合区的显微组织结构。试验结果表明,该合金具有良好的摩擦焊接性,在无特殊保护措施的条件下,优化工艺,可获得良好的焊接接头。由于TC4钛合金导热系数小,热塑性高,容易氧化,摩擦焊亦选用较小的规范参数。焊合区硬度略低于母材,拉伸度样断于母材,拉伸、冲击断口均表现出明显的韧性断裂特性。力学性能数据表明,用优化的规范参数,TC4钛合金可获得等强、等韧甚至超强、超韧于母材的摩擦焊接接头。TC4钛合金摩擦焊接接头焊合区组织为细密的网蓝状组织,焊合区与母材过渡区为双态组织。     

深冷处理对Al-Si合金组织和力学性能的影响

在液氮温度（-196℃）对Al-Si合金作了深冷处理，处理时间分别为72h、120h，并进行了力学性能试验和金相组织分析。试验结果表明，深冷处理显著提高了合金的强度和硬度，经适当时间的深冷处理，强度、硬度及伸长率三者能同时提高。初步的研究认为，深冷处理改善铝合金性能的机理主要是处理后合金中产生大量相互缠绕的位错和析出弥散强化相。     

固溶和时效温度对TC6钛合金显微组织与力学性能的影响

研究了不同温度的固溶和时效工艺对TC6钛合金显微组织和性能的影响。结果表明:800～840℃固溶后,合金由初生α相和亚稳β相组成,两相随着温度升高而长大,合金强度和塑性略有上升;880℃固溶后,亚稳β相依然保留到室温,然而在拉伸过程中出现应力诱变斜方马氏体α″相,导致双屈服现象;920～960℃固溶后,初生α相减少,大量的细针状斜方马氏体α″相在亚稳β相上析出,强度上升塑性下降;当超过β相变点固溶后,主要由粗大针状六方马氏体α?相组成,强度下降同时拉伸为脆性断裂。对于固溶样品经过不同温度时效处理,主要变化过程是亚稳β相分解为次生α相及其长大,300℃时效后,相比固溶态强度上升但塑性下降,亚稳β相中弥散析出次生α相及少量的ω相;当时效温度升高到400℃,强度继续上升接近最大值但塑性最差;500℃时效后,强度最高然而合金元素充分扩散,塑性得到提升;550℃时效后,强度有所下降但塑性明显提升,此时具有较佳的强塑性匹配;600～700℃时效后,初生α相聚集长大并且含量增加,次生α相在β基体上析出且逐渐长大为层片状,强度下降塑性进一步提升。     

激光增材修复Ti60钛合金显微组织及力学性能

本文对整体叶盘材料Ti60钛合金进行激光增材修复,研究其显微组织及力学性能。结果表明,热影响区组织呈现由基体区双态组织向修复区网篮组织的过渡特征,平均宽度约为900 μm。修复区主要由贯穿多个沉积层的外延生长的柱状晶组成,柱状晶内为分布均匀的α相网篮组织。三个区域内均弥散分布着Ti3(Sn, Al)小平面相,尺寸相近,其形貌和含量却因制备工艺凝固速度的不同而差异明显。三个区域硬度相当。拉伸试样断口特征表明激光增材修复Ti60钛合金的断裂机制为混合型断裂,平均抗拉强度和屈服强度分别为992.4 MPa和916.6 MPa,优于Ti60钛合金锻件强度标准,断后伸长率和断面收缩率的平均值为8.5%和14.6%,与Ti60钛合金锻件标准相差不大,达到实际工程应用要求。     

低温钛合金的研究现状

介绍了近年来前苏联、美国、中国低温钛合金的研究和应用现状。低温钛合金的应用主要集中在军事工业，民用较少，主要原因在于钛合金的价格比较昂贵。目前国内外对于低温钛合金的研究及应用处于低迷状态，主要应用的是TA7 ELI和TC4 ELI，但它们都有自身无法克服的缺点，因而限制了其应用。我国自主研制的低温钛合金尚缺乏完善的合金性能测试及数据积累。今后还需要对综合性能更为优异的新型低温钛合金如CT20等进行深入的研究、完善，并予以推广。     

热处理温度对等轴初晶TC4钛合金组织及性能的影响

研究了热处理温度对初始等轴组织TC4钛合金显微组织及力学性能的影响。随热处理温度的升高,合金的组织逐渐由等轴态转变为双态和β转变组织,同时其力学性能也随之发生变化。其中热处理温度在950~970℃之间时可获得综合力学性能较好的双态组织。研究结果表明,可通过调节热处理条件实现TC4合金的组织性能调控。     

TC4-DT合金不同热处理后的组织与性能

研究了热处理对TC4-DT合金棒材的显微组织、力学性能的影响。结果表明,经过（α＋β）区固溶处理后的TC4-DT合金显微组织为等轴状α相＋晶间β相构成的双相组织;在β区和α＋β）区双重处理后的显微组织为网篮组织。两相区固溶时效处理能明显提高材料的强度和塑性,可以得到比较好的综合力学性能。     

热连轧Ti-Al-Nb-Zr-Mo系钛合金无缝管电子束焊组织和力学性能

采用真空电子束焊接工艺对热连轧成型的8 mm厚新型Ti-Al-Nb-Zr-Mo系钛合金无缝管进行了环缝焊接试验,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行了测试分析。结果表明,该无缝管母材基体主要由初生α相、β转变组织和魏氏组织组成;焊接接头的熔合区由针状马氏体α′相、块状α相和魏氏组织组成,针状马氏体α′的尺寸从上至下逐渐减小;热影响区由初生α相和针状马氏体α′相组成。焊接接头显微硬度平均值大小依次为：熔合区>热影响区>母材,热影响区的显微硬度从近熔合区侧到近母材侧逐渐降低。焊接接头抗拉强度约为893 MPa, 断裂均发生在母材基体上,拉伸试样断后伸长率可达10%。熔合区的冲击功约可以达到母材的80%,弯曲试样弯曲角度可以达到180°并且无裂纹产生。