Ti-6Al-4V合金锭的电子束冷床炉熔炼

1998年 ,东邦钛公司在日立工厂安装了 2 0 0 0kW电子束冷床炉 (EBCHM ) ,这是日本国内首台专用于钛熔炼的电子束冷床炉 ,已经开始熔炼纯钛 ,以生产薄板、厚板、棒材等 ,原料主要用海绵钛、车屑及各种钛残料的混合料 ,铸型为 6 75mm×1370mm ,70 0mm× 10 0 0mm 2种四角型水冷铜坩埚 ,铸锭重量分别为 10t和 8 5t。EBCHM炉由于Al等元素与钛的蒸气压差异大 ,因此 ,成分控制困难 ,过去没有用于钛合金的熔炼。但EBCHM炉能充分利用残料 ,有效防止高密度夹杂 ,凝固偏析小 ,铸锭质量好 ,为此 ,东邦钛公司从2 0 0 1年开始着手开发用于钛合金的…     

高压EIGA法制备Ti-6Al-4V合金粉末及其3D可打印性（英文）

采用电极感应熔炼气雾化(EIGA)设备制备Ti-6Al-4V合金粉末,研究高压(5.5～7.0 MPa)雾化压力对粉末特性和显微结构的影响,并分析激光打印(LMD)件的力学性能。结果表明:所制备的粉末粒径分布在1～400μm,随着雾化压力的增加,粉末的平均粒径逐渐减小。在气压6.0和6.5 MPa下制备的粒径分布在100～150μm范围内的粉末具有较好的流动性。粉末的氧含量随着压力的升高而增加,但均在0.06%～0.20%较低范围内。LMD制备的TC4试样主要由具有魏氏结构的α和β两相组成,其极限抗拉强度和屈服强度分别约为1100 MPa和1000 MPa。EIGA法制备的钛合金粉末具有良好的3D可打印性,LMD制备的TC4合金的力学性能超过铸造或锻造件的。     

3D打印Ti-6Al-4V钛合金表面纳米孔洞制备技术

目的 通过3D打印技术制得钛合金,并构建出微米级多孔粗糙表面,再通过阳极氧化表面处理技术在微米级多孔粗糙表面构建出纳米级结构.方法 首先,通过高压水处理与酸蚀处理相结合的方法,对3D打印钛合金表面进行前处理,去除不良结合的球形粉末颗粒,降低3D打印钛合金表面的粗糙度及各向异性.然后,通过阳极氧化处理,在3D打印钛合金表...     

两种3D打印用雾化Ti-6Al-4V粉末的对比研究

本研究分别利用水冷铜坩埚真空感应熔炼气雾化(VIGA-CC)和等离子旋转电极(PREP)两种技术制备出球形Ti-6Al-4V合金粉末,作者利用SEM、同步辐射CT扫描-三维重建和氩气含量测试等分析手段对不同粒径的Ti-6Al-4V合金粉末的孔洞缺陷和氩气含量、硬度值进行了表征。实验结果表明, VIGA-CC粉末粒度分布宽,细粉收得率较多,粉末粒度分布在40~180 μm之间, PREP粉末的粒度分布较窄,主要集中在110~180 μm之间;金属粉末内部的孔隙率、气体含量和孔尺寸随着粉末粒度的增大而增大,且同一粒径范围内VIGA-CC粉末的气孔概率多于PREP粉末;随着粉末粒径减小,粉末截面组织逐渐细化,其硬度值逐渐升高,整体上VIGA-CC粉末硬度值高于PREP粉末。     

微量氢对电子束焊接Ti-6Al-4V钛合金疲劳寿命的影响

对Ti-6Al-4V钛合金电子束焊接试样进行高温气体渗氢,研究了置氢对显微组织形态的影响,并对微量氢对Ti-6Al-4V疲劳寿命的影响进行考察。显微组织研究结果表明:置氢浓度低于0.120 wt%时,氢以固溶态存在于合金中,并未形成氢化物;位错在次生的α、β相区聚集,α/β相界往往是裂纹萌生的根源。疲劳实验结果表明:随置氢浓度的增加,疲劳寿命大幅下降;这是由于微量氢的存在降低了Ti-6Al-4V的韧性,并加速疲劳裂纹的扩展,从而降低了疲劳寿命。     

电子束焊工艺参数对Ti-6Al-4V钛合金接头组织与性能的影响

采用不同的电子束焊工艺参数对Ti-6Al-4V钛合金进行电子束焊接试验.通过拉伸试验、显微硬度测试、金相组织检验、扫描电镜分析等方法,对获得接头的力学性能、显微组织进行了研究.结果表明,在最佳工艺参数下进行Ti-6Al-4V合金的真空电子束焊,获得了力学性能良好的焊接接头,接头抗拉强度达最大值;采用圆形扫描电子束焊获得接头的性能有所降低,直线扫描的效果明显优于圆形扫描.焊接接头的组织中各种相的相对含量及分布状态随工艺参数的改变而发生变化,在最佳工艺参数(I=11 mA,U=60 kV, v=800 mm/min,直线扫描)下,接头的组织更加细密,其中的α′马氏体针状组织呈篮网状交错分布.     

冷却速率对β-退火Ti-6Al-4V合金循环变形的影响

自β相区温度冷却，冷却速率对钛合金机械性能有重要影响。为此，对采用在两相区形变热处理来控制组织已进行了广泛研究，但对循环变形的影响尚缺乏研究。西班牙的F．Igi1等人研究了Ti-6Al-4V合金的组织对其循环变形行为的影响。研究中利用950℃锻造的φ12mm棒，经700℃退火后空冷，其组织为等轴“和被残存β相所包围的魏氏片组成。合金成分和组织都符合ASTMF136-84外科用Ti-6Al-4V ELI标准。按ASTM     

电子束焊接热输入对Ti-6Al-4V组织结构的影响

利用SEM、TEM和显微硬度等方法对TC4的接头焊缝区域进行了分析。结果发现焊接热输入能量的大小与分布模式对焊缝晶粒尺寸有重要影响,焊接热输入为48.0 kJ/m表面聚焦模式时,焊缝组织较为均匀,晶粒尺寸为350 μm。随着焊接热输入的逐渐增大,焊缝结晶形态由等轴晶向柱状形态演化,粗大的针状α+β相和马氏体α'相从单向长针状转换为多向短针状。电子束的热输入模式亦对焊缝金属中的位错分布及形态有较大影响,随着热输入的增大,焊缝中产生的位错密度逐渐增大,但与母材相比仍然较少。焊缝处显微硬度随电子束焊接热输入模式的不同会有明显的变化,这可能与焊缝中形成针状α+β相的形态及分布方式有关。焊接热输入为48.0 kJ/m表面聚焦模式时显微硬度的分布较为均匀化(404-480HV)。     

电子束焊接Ti-6Al-4V合金接头的疲劳裂纹尖端微区形态

通过对Ti-6Al-4V合金板材预制一定深度的疲劳裂纹,研究母材与焊缝区疲劳裂纹尖端的TEM显微形态。结果表明:经历疲劳循环后,位错密度大大增加,α/β相界面位错密度高,易成为位错形核的源区;在周期性疲劳载荷的作用下,位错以源区为原点呈放射状向四周发散运动;在焊缝区马氏体板条之间的细碎相之间,位错聚集严重,说明细碎相也易成为位错萌生的源区,从而成为疲劳裂纹形核的源区;在焊缝区马氏体板条宽度越窄,位错聚集密度越高,易成为疲劳裂纹萌生的位置。此外,TEM观察证实了裂纹尖端存在一定尺寸的塑性变形区。通过焊接接头分区的TEM对比分析,获得焊缝区比母材区更易萌生疲劳裂纹的相关证据。     

Ti-6Al-4V线性摩擦焊实验研究

线性摩擦焊接作为一种先进的固态连接技术,凭借其高效、优质的特点正逐渐引起人们的重视。尤其是在高推重比飞机发动机整体叶盘制造与维修领域,它已经成为最经济、实用的加工技术之一。以航空工业中广泛应用的Ti-6Al-4V合金为实验材料,进行了线性摩擦焊的实验。描述了线性摩擦焊接工件飞边的宏观形态,得出了金属挤出物的规律。初步分析了典型工件焊缝区和热影响区的显微组织。结果表明,焊缝区为高度弥散的网状组织,热影响区为拉长的α相晶粒夹杂着破损的β相晶粒。     

铸造Ti-6Al-4V合金的疲劳性能研究

通过铸造Ti-6Al-4V合金疲劳性能试验,绘制出了铸造Ti-6Al-4V合金在不同应力比下裂纹扩展速率da／dN-△K曲线。根据logda／dN和log△K的拟合曲线方程,计算出Paris公式下材料常数c、n值。经SEM对铸造Ti-6Al-4V疲劳断口进行分析,发现随着应力比R的增大,疲劳条带越宽,裂纹扩展速率越大。     

Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V by Electron Beam Rapid Manufacturing

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。     

铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

按照GB6398-1986试验标准,采用紧凑拉伸试样(CT)测定了铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展速率da/dN,采用扫描电镜(SEM)等现代技术对断口形貌进行观察,分析了不同应力比(R值)条件下的疲劳裂纹扩展特性。结果表明,应力比R对铸造Ti-6Al-4V钛合金的裂纹扩展速率影响较大,应力比R越大,裂纹扩展速率越大。在裂纹预裂区和快速扩展区的断裂机理主要是以微区解理断裂为主,稳态扩展区主要是以疲劳条带扩展机制为主,同时也存在微区解理断裂机制。     

大变形热轧Ti-6Al-4V合金棒材力学性能的研究

通过大变形热轧试验,获得了一种新的Ti-6Al-4V合金细晶棒材.与粗品棒材一起分别测试了其拉伸性能和冲击韧度,观察了断口形貌.结果表明:细晶组织Ti-6Al-4V合金棒材具有较高的塑性和冲击韧度,拉伸强度变化不大.断口观察发现其拉伸断口平坦,塑坑较浅,但伸长率与粗晶粒棒材相比反而提高,且属于韧性断裂.     

激光快速成形Ti-6Al-4V合金力学性能

采用实验研究的方法，对激光快速成形Ti-6Al-4V合金的力学性能进行了探讨。结果发现：和锻造件相比，激光快速成形沉积态Ti-6Al-4V合金的拉伸性能具有高强低塑特点和更显著的各向异性；成形试样的组织、氧含量和冶金缺陷都将影响到拉伸性能，其中组织的影响最显著，其次为氧含量和熔合不良缺陷：对于氧含量符合GJBGJB2921-1997标准的激光快速成形Ti-6Al-4V合金，经固溶时效热处理后所获得的网篮组织综合性能最好，不论是强度指标还是塑性指标都高于锻件标准。     

Ti基钎料真空钎焊Ti-6Al-4V

在温度1223K、时间1－30min钎焊参数条件下，应用Ti基钎料对Ti-6Al-4V进行了真空钎焊。结果表明，接头强度较高，因钎焊温度较低母材基本上保留了原始组织。同时表明Ti-Zr-Cu钎料大幅度增加w(Cu)易造成钎缝中心区域生成连续分布的Ti2Cu TiCu,严重影响接头强度。     

Ti-6Al-4V高能束焊对接板超塑性研究

通过单向热拉伸试验和超塑自由胀形试验研究了0．8mm厚Ti-6Al-4V激光焊接、真空电子束焊接和等离子弧焊接对接板在925℃的超塑性能。结果表明，激光焊和真空电子束焊对接板均具有良好的超塑性能，且前者略优于后者；等离子弧焊对接板单向拉伸不具有超塑性能，但可以进行超塑胀形。这和它们的输入能量密度有关，能量密度愈高，焊缝的冷却速率愈快，焊缝组织愈细，超塑性能也愈好。最后根据试验结果，采用有限元方法估算了这三种高能束焊接钛合金对接板的应变速率敏感性指数m值。     

激光成形修复Ti-6Al-4V钛合金零件的组织与性能

分析了激光成形修复Ti-6Al-4V合金的组织特点,并考察了退火处理对修复区组织及修复件性能的影响.激光修复件的微观组织由修复基体所具有的等轴α+层状α+β双态组织经热影响区连续转变为晶内分布魏氏α+β的外廷生长的粗大柱状晶组织.激光修复件的静载拉伸性能达到锻件标准.经退火处理后,修复区中α板条有粗化趋势,修复件的综合力学性能得到一定改善,塑性有所提高.经采用退火+喷丸处理,修复件的低周疲劳性能达到与锻件相当.