氢对多孔Ti6Al4V合金扩散连接质量的影响

文章通过采用Gleeble1500热模拟机进行真空扩散连接试验,研究了氢对多孔Ti6Al4V合金扩散连接质量的影响,并应用光学显微镜、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)及电子万能试验机对界面孔洞弥合率、界面组织形貌、抗弯强度和断口形貌进行分析。结果表明,真空扩散连接后的孔洞弥合率随着原始氢含量的增加而升高,但升高的趋势逐渐平缓;扩散连接后,原始氢含量较低的试样室温组织为α+片状(α+β),原始氢含量高的试样室温组织为条状α+等轴状(α+β);室温下,在一定的氢含量范围内,氢元素在多孔合金中以间隙固溶和氢化物状态存在,均起到了强化作用,使扩散连接后材料抗弯强度增加;随着剩余氢含量的增加,断口由韧性沿晶断裂逐渐转变为脆性沿晶断裂和解理型穿晶断裂两种断裂方式的混合,并且随着氢含量增加,穿晶解理断裂特征增多。     

热处理对Ti6Al4V2Cr1.5Mo合金组织与性能的影响

采用冷等静压+真空烧结(CIP)法制备Ti6Al4V2Cr1.5Mo合金。对经不同的固溶温度(860~950℃)和时效温度(480~600℃)热处理后合金的组织和力学性能进行研究。结果表明:随固溶温度的升高,合金的强度、伸长率和硬度都呈先升高后降低的趋势,在920℃时都达到最大值;在920℃固溶时,随时效温度的升高,合金的强度、伸长率和硬度也随温度的升高先升高后降低,在520℃时达到最大值,且组织形态为双态组织,固溶时产生的次生α相在时效过程中分解产生弥散的α+β相能提高合金的强度和硬度,α相的含量能保证合金良好的塑性,使合金有较好综合力学性能。因此,Ti6Al4V2Cr1.5Mo合金的最佳热处理工艺为固溶920℃(WQ)+时效520℃(AC),此时强度、伸长率和硬度分别为1169.6 MPa、8.3%和621.7 HV0.1。     

Ti6Al7Nb和Ti6Al4V合金的热氧化行为

在600～900℃温度下,0.5～72 h时间范围内空气气氛下对Ti6Al7Nb进行热氧化,根据增重曲线计算其氧化动力学规律,利用XRD、XPS分析表面氧化层的相组成、成分和价态,并以Ti6Al4V合金做为比照.结果表明,Ti6Al7Nb合金较Ti6Al4V合金抗氧化能力更强.同等氧化条件下,Ti6Al7Nb合金的氧化速率常数(k)更小.对短时间(1 h)氧化的样品的表面分析显示:各合金元素均以最高价态或稳定价态存在,其中Al和V被富集,而Nb则贫化;另外,Ti6Al7Nb合金和Ti6Al4V合金氧化层主要由金红石型TiO2(R-TiO2)组成,Al2O3相仅出现在900 ℃Ti6Al4V合金样品中.     

Ti6Al4V合金吸氢行为研究

研究了Ti6Al4V合金在不同置氢温度、保温时间和氢压下的吸氢行为,利用光学显微镜研究了氢在钛合金中的分布规律。研究结果表明,Ti6Al4V合金的氢含量是由置氢温度、保温时间和氢压来控制的。随着置氢温度的升高,氢含量先增加后降低。随着氢压的增加,氢含量直线增加。钛合金的吸氢过程实质上是氢的扩散过程,随着保温时间的增加,合金中的氢分布逐渐趋于一致。     

锻造粉末冶金Ti6Al4V合金的性能和组织研究

摘 要: 本文对粉末冶金Ti6Al4V合金进行不同方式的锻造,并对锻造前后的性能和组织进行分析。研究表明,锻造是提高粉末冶金钛合金致密度、提高力学性能的有效手段。一方面,对粉末冶金Ti6Al4V合金在不同温度下进行一次锻造变形,发现960℃锻造后合金塑性最高,延伸率达到15.44%;随着锻造温度升高,组织中等轴α不断减少,逐渐向网篮组织转变,塑性有所降低,但是由于粉末的原始颗粒边界对晶粒长大的阻碍作用,在1150℃锻造后粉末冶金Ti6Al4V合金的晶粒没有明显长大,小于20μm的晶粒约占71%。晶粒尺寸小,有利于材料的塑性,其延伸率仍达到14.30%。因此,粉末冶金Ti6Al4V合金比传统熔铸钛合金具有更宽的锻造温度窗口。另一方面,对粉末冶金Ti6Al4V合金在不同温度下进行二次锻造变形,首先在高温锻造,利用小变形量的高温锻造来提高粉末钛合金的致密度,然后在低温进行二次锻造,获取需要的组织。经过两次锻造变形的Ti6Al4V合金的延伸率均大于17%,抗拉强度大于990MPa,屈服强度大于960MPa。     

压痕诱发的Ti6Al4V合金塑性变形行为

采用有限元软件研究了Ti6Al4V合金的压痕塑性变形行为,得到压头尖端与工件接触面正下方区域的等效应力和等效应变分布.在有限元模拟中,网格划分越细密,精确度越高,但会消耗极大的计算资源.因此,在本模拟试验中,采用由稀疏到细密的网格划分方式,先对整体进行划分,随后对需要进行详细分析的局部区域进行网格细化,从而达到优化模型...     

Ti6Al4V合金离子渗Mo组织结构及其腐蚀性能研究

利用等离子表面合金化技术在Ti6Al4V合金基体上制备渗Mo改性层，并与Ti6Al4V基材对比考察在0.5mol／L HCl溶液中的电化学腐蚀性能及在沸腾的37％HCl中的化学腐蚀性能．结果表明，与基材相比Mo改性层在0.5mol／LHCl溶液中的自腐蚀电位提高，腐蚀速率增大；在37％HCl中腐蚀速率明显降低．     

Ti6Al4V合金表面等离子渗Mo及其力学性能研究

研究了Ti6Al4V合金表面等离子渗Mo改性层的制备,并用SEM、XRD、EDS、SMM、纳米压痕仪、划痕试验机以及球-盘磨损试验机等研究了改性层的表面形貌、组织、相组成、显微硬度、强韧性、膜/基结合力及其耐磨性等力学性能。结果表明:改性层表面致密,具有高的表面硬度、弹性模量和结合强度,耐磨性较渗Mo处理前显著提高。     

基体温度对Ti6Al4V表面渗Mo合金层性能的影响

利用双层辉光离子渗金属技术在Ti6A14V表面渗Mo，形成了表面改性合金层，就910—990℃渗Mo时基体温度对表面合金层性能的影响进行了研究。结果表明，渗Mo后的表面合金层由扩散层和沉积层组成，沉积层呈(211)晶面的择优取向。随着基体温度的升高，扩散层的厚度增加，并且合金层表面粗糙度增大。渗Mo后的表面合金层硬度较基体Ti6A14V的大大提高，而基体温度变化对合金层硬度没有明显影响。用涂层压入仪对沉积层和扩散层间的结合强度进行了评定。研究表明，随着基体温度的升高，临界压入载荷Pc增大，沉积层和扩散层间的结合强度增大。     

Ti6Al4V合金热浸镀铝的空蚀行为研究

采用热浸镀法在Ti6Al4V合金表面制备Ti Al3涂层,并在550℃真空保温5 h。对热浸镀后材料与Ti6Al4V合金进行了空蚀试验对比。通过X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度测量等手段研究了涂层的组织形态和耐空蚀性能。结果表明:热浸镀铝比Ti6Al4V合金空蚀累积质量损失低,具有更好的抗空蚀性能,这与Ti6Al4V合金表面形成的Al3Ti的强化作用有关。热浸镀铝和Ti6Al4V合金空蚀20 h后横截面显微硬度都降低,发生了加工软化现象,使得材料表面逐渐脱落。     

热处理对Ti6Al4V2Cr1.5Mo组织和性能的影响

采用冷等静压+真空烧结（CIP）法制备Ti6Al4V2Cr1.5Mo合金。对经不同的固溶温度（860~950 ℃）和时效温度（480~600 ℃）热处理后合金的组织和力学性能进行研究。结果表明：随固溶温度的升高,合金的强度、伸长率和硬度都呈先升高后降低的趋势,在920 ℃时都达到最大值;在920 ℃固溶时,随时效温度的升高,合金的强度、伸长率和硬度也随温度的升高先升高后降低,在520 ℃时达到最大值,且组织形态为双态组织,固溶时产生的次生α相在时效过程中分解产生弥散的α+β相能提高合金的强度和硬度,α相的含量能保证合金良好的塑性,使合金有较好综合力学性能。因此,Ti6Al4V2Cr1.5Mo合金的最佳热处理工艺为固溶920 ℃ (WQ)+时效520 ℃ (AC) ,此时强度、伸长率和硬度分别为1169.6 MPa、8.3%、621.7 HV0.1。     

Ti—6Al—4V合金加工

Ti-6Al-4V合金是用途最广泛的钛合金，在航空、汽车、能源、舰船、化工、医疗器械及体育用品等所有应用领域中，该合金占到50%以上。在航空业中，Ti-6Al-4V合金用作重要的零部件，从隔板、机翼、机架到压气机盘、发动机、叶片、气瓶。例如，Ti-6Al-4V在美国F22“猛禽”战斗机总重中占36%。因此，对Ti-6Al-4V零部件进行设计并改进热加工工艺有助于大大降低成本。1 Ti-6Al-4V合金的级别Ti-6Al-4V合金根据间隙元素含量被划分成两种级别，它们之间的主要差异是氧含量不同。工业级Ti-6Al-4V中氧的质量分数为0.16%~0.20%；超低间隙(ELI)…     

Ti6Al4V合金切削过程微观组织演化分析

针对切削钛合金(Ti6Al4V)在高温、高应变率的过程中发生微观组织的变化,进一步地探究切削参数和材料多物理场对钛合金切削过程晶粒细化及规律的影响,采用数值模拟与实验相结合的方法来研究钛合金切削过程中的有限元建模和微观组织演变过程.结果表明:所建立的基于John-son-Mehl-Avrami-Kolmogorov模型...     

β退火参数对Ti6Al4V合金组织和性能的影响

钛合金β退火产生的片层组织可以显著提高材料的损伤容限性能.通过不同的β退火温度和冷却速率试验研究了β退火参数对Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响.结果表明:β退火温度在Tβ+10℃～Tβ+50℃范围内,随着退火温度的提高,β晶粒尺寸不断长大,温度提高到Tβ+50℃,合金强度、塑性降低明显;β退火保温时间基本与退火温...     

置氢质量分数0.15%Ti6Al4V合金扩散连接

采用真空扩散连接技术对置氢质量分数0.15%Ti6Al4V合金进行了焊接.利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射分析手段研究了置氢质量分数0.15%Ti6Al4V合金母材焊接前后的相组成、接头界面结构及连接工艺参数对界面扩散孔隙的影响.结果表明,焊前母材组织为长条状α 片层状(α βH),焊后母材组织为等轴α 粗片层状(α β) β相上α'马氏体,在扩散连接过程中,α相中V元素扩散到βH相中,βH相中Al元素扩散到α相中.随着连接温度的升高,连接时间的延长和连接压力的增大,界面的扩散孔隙逐渐减少,当连接温度达到850 ℃,压力为12 MPa,连接时间为60 min时,扩散孔隙消失,接头抗剪强度高达543 MPa.     

Ti6Al4V合金精铸件疲劳性能试验研究

采用Ti6Al4V合金精密铸件解剖后加工的方法，进行了400MPa、460MPa和520MPa三种不同应力水平下的疲劳性能试验研究。疲劳试验载荷采用三角波和轴向循环加载，加载系数K=0．4，应力比R=0．1，且在等幅应力下进行。结果表明，400MPa应力水平下，铸造Ti6Al4V合金疲劳寿命能达到10^6周次。但是随着应力水平的提高，疲劳寿命急剧下降且数据分散性大。断口观察和分析显示，疲劳源区不同类型的缺陷，是影响合金疲劳性能的主要原因。     

Ti6Al4V合金显微组织对超声声速的影响

通过对Ti6Al4V合金棒材在β相区、α+β两相区热处理后的显微组织观察和纵向超声声速值测量、分析,研究了合金显微组织对超声声速的影响。结果表明,Ti6Al4V合金在相变点以上加热,随着冷速的降低,次生α析出长大为粗大片层状,声速值也随之提高;在相变点以下加热,组织中的初生α相含量对超声声速值的影响不明显,次生相的形貌对超声波声速起决定作用,其中规则片层次生α 相的析出有利于超声声速值的提高。     

Ti6Al4V合金超声深滚层的组织结构特征

采用超声深滚技术对Ti6Al4V合金进行表面机械强化处理,使用扫描电镜、硬度分析、X射线衍射和透射电镜等分析手段研究超声深滚处理Ti6Al4V合金表面层的组织结构特征。结果表明：超声深滚处理后,材料表层组织严重细化,形成了纳米结构层,表面晶粒尺寸小于20 nm。晶粒细化层的深度约为0.15 mm,在0.15 mm深度处,虽然晶界结构保持完整但晶粒内部位错密度增加。分析了组织结构细化对于改善疲劳性能的意义     

Ti6Al4V合金上类金刚石膜的摩擦学性能及腐蚀行为

采用离子束沉积技术在医用Ti6Al4V合金表面制备类金刚石薄膜(DLC),利用原子力显微镜、Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)及UMT-2摩擦磨损试验机对薄膜的形貌、结构、摩擦学性能进行表征。采用动电位极化对涂层前后基底的耐腐蚀性能进行测试。结果表明:制备薄膜为类金刚石碳结构,基底偏压对薄膜形貌、结构有较大影响;偏压为-100V时制备的薄膜表面粗糙度低(6.5nm),sp3/sp2比值高,摩擦学性能优异;经DLC膜保护的合金基底耐腐蚀性能获得明显改善。