锻造温度对TC4-DT钛合金棒材力学性能及显微组织的影响

研究不同的锻造温度对TC4-DT棒材力学性能及显微组织的影响。结果表明:随着锻造温度的升高,试样的室温强度和塑性明显提高,但当温度升高到相变点以上时,强度开始降低。从显微组织来看,在相变点以下时,温度的升高导致初生α相含量明显降低,条状次生α相明显增多;当温度升高到相变点以上时,得到片状组织,温度越高,片状组织越粗大。因此,细小的次生α相对于强度的贡献要大于初生α相,原因是采用了同样的热处理制度,固溶强化的效果基本相同,强化作用主要由界面产生。     

热处理对TC4-DT钛合金棒材组织和力学性能的影响

研究了热处理制度对TC4-DTφ100 mm棒材的组织和力学性能影响.结果表明:单重退火下,棒材的显微组织为等轴的初生α+β转组织,且随退火的温度的升高,初生α相增加,含量达60％以上.双重退火下,棒材的显微组织为双态的α+β转组织,且随第一重退火温度的降低,初生α相增加,但初生的α相含量小于40％.双重退火的室温拉伸强度低于单重退火的室温拉伸强度.     

超低间隙TC4钛合金形变热处理工艺

实验用TC4ELI铸锭,经过开坯、锻造、轧制为18 mm的棒材,轧制变形量为91.6%;轧制后进行淬火,淬火温度为830℃,最后对淬火后材料进行温度为650℃、750℃,时间为1 h、2 h的热处理实验。结果表明:淬火后TC4ELI钛合金的抗拉强度最高,达到1064 MPa,此时材料的屈强比只有0.79。XRD结果表明,淬火后β相发生了马氏体转变,提高了材料的强度;在拉伸过程中,亚稳定的转变组织由于应变引起的转变,使材料均匀伸长率提高,增大了抗拉强度与屈服强度的比值。采用轧制(变形量为91.6%)+淬火(830℃)+650℃×1 h的形变热处理工艺后材料的抗拉强度和屈强比分别为1017 MPa和0.94,伸长率为17.5%,综合性能优异。     

热处理工艺对TC4-DT钛合金厚板组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对TC4-DT合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4-DT合金在α+β两相区固溶处理时,随着固溶温度的降低,初生α相含量逐渐增多,强度降低,塑性增加;固溶冷却速率越慢,获得的α’马氏体越少,随后的时效强化效果越小。随着时效温度的提高及时效时间的延长,析出的次生α相数量增多,晶粒粗化,屈服强度出现先增加后下降趋势,塑性变化不大。因此,最佳热处理工艺为955℃×1 h,AC+550℃×8 h,AC,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。     

形状比对TC4-DT钛合金厚板轧制变形渗透性影响规律

基于热模拟压缩试验得到的流变应力曲线,建立了TC4-DT钛合金厚板单道次热轧模拟仿真平台,对不同压下率和形状比条件下的热轧过程进行仿真分析,以等效塑性应变为0.2作为透性衡量指标,研究了板坯厚度方向变形渗透规律。经拟合,得到TC4-DT钛合金轧制时形状比（SR）与变形渗透深度的经验公式为：y=29.1exp（3.2SR）-60.66。提高形状比可显著改善TC4-DT钛合金厚板心部的变形程度,提高板材的一次合格率。     

TC4-DT钛合金热机械处理后的组织特征和力学性能

研究热机械处理（两相区变形加普通退火、双重退火、固溶时效以及三重退火）对 TC4-DT 钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,热机械处理对显微组织参数影响显著,随着退火和时效温度的升高及冷却速度的降低,初生α相的体积分数和原始β晶粒的尺寸降低,而晶界α和次生α相的宽度却升高。由于固溶时效处理获得了大量的β转变组织和细小的晶界α相和次生α相,合金强度最高,但伸长率不及其它条件的,其断裂强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率分别为1100 MPa、1030 MPa、13%和53%,双重退火获得了良好的强度和塑性匹配,合金力学性能分别为940 MPa、887.5 MPa、15%和51%。组织参数和性能的关系表明,随着β转变组织的增多和原始β晶粒尺寸的增大,材料的强度和断面收缩率升高,而晶界α相和二次α相的宽度对力学性能的影响却呈相反趋势。此外,晶界α相含量的减少和原始β晶粒尺寸的降低有助于塑性的提高。     

损伤容限型TC4-DT钛合金性能

研究了热处理制度对损伤容限型TC4-DT钛合金组织和性能的影响,对比分析了不同热处理制度与力学性能之间的内在关系,深入研究不同冷却速率对TC4-DT合金断裂韧性的影响。结果表明：不同热处理制度可以调节显微组织的参数,包括初生α含量、β晶粒尺寸以及片层α的尺寸等,从而对合金性能产生影响,从理论上分析了影响合金性能的关键因素,并通过断口分析了裂纹扩展方式     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的疲劳断口研究

采用单边缺口试样,用扫描电镜观察了TC4-DT钛合金母材及电子束焊接接头焊缝区与热影响区的疲劳断口,分别分析了疲劳裂纹起裂源、扩展区及瞬断区的断口形貌特征.结果表明,疲劳裂纹均起裂于试样缺口根部,并由试样的一侧扩展到另一侧,裂纹扩展初期均沿一定的结晶面扩展,属于脆性穿晶断裂;母材和热影响区的瞬断部位均有明显的韧窝出现,属于塑性沿晶断裂,而焊缝区断口上韧窝不明显;热影响区疲劳断口有疲劳条带出现,但在母材和焊缝区断口上很难看见.     

热处理制度对TC4-DT钛合金组织与性能的影响

采用4种热处理制度对TC4-DT钛合金锻件进行处理,研究不同热处理制度对其组织与性能的影响。结果表明：经730℃×45min／AC退火处理后,组织为双态组织,冲击韧性和伸长率较高,断裂韧性较低;经1010℃×45min／AC退火处理后,组织为魏氏组织,断裂韧性居中,抗拉强度达到最低值;经950℃×45min／WQ＋480℃×6h／AC处理后,获得细小等轴组织,抗拉强度最大（1082MPa）,并且断裂韧性和断面收缩率有较大提高,但冲击韧性有所下降;经1010℃×45min／WQ＋480℃×6h／AC处理后,获得魏氏组织,断裂韧性最佳（94．5MPa·m^1/2）,强度也较高,但冲击韧性、断面收缩率、伸长率达到最低值。     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的拉伸性能

用电子束焊接50 mm厚TC4-DT钛合金板,对母材、焊缝金属和焊接接头的拉伸性能进行测试,获得了母材和焊缝金属的基本拉伸性能数据,分析了电子束焊接接头显微组织对拉伸性能的影响.结果表明,电子束焊接使TC4-DT钛合金焊缝金属强度增加,塑性和韧性降低,应变硬化能力增强.焊接接头拉伸试验的断裂位置均在离焊缝边缘较远的母材上,母材为整个接头的薄弱环节.母材和焊缝金属拉伸断口均表现出延性韧窝断裂特征.与母材金属相比,焊缝金属拉伸性能的变化与电子束焊接过程中冷却速度快、在焊缝区形成了粗大β柱状晶及针状马氏体有关.     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头疲劳断裂过程的原位观测

通过对TC4-DT钛合金焊接接头显微组织的观察和疲劳断裂过程的原位观测,分析了焊接接头的显微组织特征,研究了焊接接头的疲劳裂纹萌生与扩展行为.结果表明:TC4-DT焊接接头疲劳断裂于母材区,疲劳裂纹萌生于试样的边缘,裂纹既可以沿着初生α相扩展又能直接切过初生α相扩展,裂纹的萌生寿命占整个疲劳寿命的比例较大,裂纹的扩展寿命很短.     

TC4-DT钛合金自由锻件组织与性能的影响因素

研究不同尺寸规格和质量的TC4-DT钛合金自由锻件的组织与性能的影响因素。结果表明:为获得具有均匀组织和性能的TC4-DT钛合金自由锻件,应尽量避免采用单火次、大变形量的锻造方式。在制定合适的锻后热处理制度时,应综合考虑锻件的最大截面和尺寸因素。     

TC4-DT钛合金的相变过程原位观察

利用共聚焦显微镜原位观察了存在强织构和正常两种组织的TC4-DT钛合金从室温升温至1 200℃过程中的组织演变,并且与在室温下采用光学显微镜获得的照片进行了对比研究。结果表明,试样加热温度大于500℃时,无需化学浸蚀即可以进行原位观察。试样加热至950℃(Tβ-35℃)时,可观察到球状α相逐渐消失,加热至1 000℃(Tβ+15℃)后观察不到球状α相,判断α→β相转变的温度区间应在950~1 000℃。此外,正常组织试样加热至1 000℃时已经能观察到β晶界和晶界滑移现象,而存在强织构的组织加热至1 170℃左右时才观察到明显的β晶界和晶界滑移现象。强织构会阻碍晶粒再结晶长大,只有加热至Tβ以上一定温度时,晶粒才能再结晶长大。     

陶瓷结合剂CBN砂轮高速磨削钛合金TC4-DT

针对钛合金磨削温度高、磨削表面质量难以控制等特性,采用陶瓷结合剂CBN砂轮开展了TC4-DT钛合金高速磨削实验研究,研究了磨削用量对磨削温度、磨削力和磨削表面形态影响规律及机制。结果表明:砂轮线速度和磨削深度对钛合金TC4-DT磨削力、磨削温度及表面粗糙度影响最为显著,而工作台速度对其影响不明显。砂轮线速度在60~80 m/s时,磨削温度较低,磨削表面质量良好;而砂轮线速度达100 m/s后,磨削温度急剧上升,磨削表面出现斑状涂覆物、微裂纹等热损失缺陷。选择合理高速磨削工艺可获得良好磨削表面质量并提高加工效率。     

等温压缩对钛合金TC4-DT组织及断裂韧性的影响

研究了不同温度等温压缩变形及热处理后对损伤容限型钛合金TC4-DT断裂韧性的影响,对比分析了各个温度下的显微组织与断裂韧性的关系,用扫描电镜对断口进行了观察.研究结果表明,两相区较低温度等温压缩变形得到等轴组织,较高温度得到双态组织;相变点以上得到片层组织,片状组织的断裂韧性高于等轴组织.4种温度的断口均为等轴韧窝型延性断裂,随着温度的升高,断面粗糙度增加,韧窝直径和深度逐渐下降,在片层组织中发现了二次裂纹.     

厚壁TC4-DT钛合金电子束焊接接头的微观组织特征

对50mm厚壁TC4-DT钛合金进行焊接试验,通过对接头横截面进行光学显微组织分析和显微硬度测试,研究电子束焊接对该合金微观组织特征的影响。结果表明:TC4-DT钛合金母材显微组织为等轴状初生α相和层片状(α+β)所构成的典型双态组织。焊缝区的显微组织为网篮状马氏体组织α,,焊缝上部粗大的原始β柱状晶界明显,下部原始β晶粒尺寸较小且晶界不明显。热影响区显微组织可分为2个区域,近焊缝热影响区显微组织为少量等轴初生α+针状马氏体α,,近母材热影响区显微组织为等轴初生α+含针状α的转变β组织。2个区域的分界取决于焊接冷却过程的β转变温度。接头焊缝区和热影响区显微硬度偏高,近焊缝热影响区显微硬度达到峰值。另外,不同焊缝深度处显微硬度有差别:随着熔深位置增加,焊缝区的显微硬度呈递增趋势。     

焊前热处理对TC4-DT钛合金电子束焊接接头组织的影响

焊前首先对TC4-DT钛合金母材进行不同固溶处理,进而研究电子束焊接对接头显微组织的影响.结果显示,在炉冷条件下960℃固溶处理的母材为双态组织,晶粒细小,焊缝轮廓清晰,热影响区为等轴初生α相和针状马氏体α'相,焊缝为"网篮状"马氏体组织;经1018℃固溶处理的母材为魏氏组织,晶粒粗大,焊缝轮廓模糊,热影响区为板条状α相和针状马氏体α'相,焊缝柱状晶宽度增加;经960℃+1018℃固溶处理的母材,魏氏组织晶粒尺寸最大,焊缝柱状晶宽度也最大.固溶后空冷处理的母材α片层厚度小,热影响区α相也小,但焊缝区的马氏体α相变宽、变粗.     

TC4-DT钛合金锻件组织与拉伸性能研究

对3种工艺生产的TC4-DT钛合金锻件组织与拉伸性能展开了系统研究,结果表明:锻造火次影响锻件的均匀性,锻造火次增加,锻件的组织和拉伸性能均匀性增加;锻件显微组织中残余一定量的初生α相有利于拉伸性能提高;锻造温度升高,锻件拉伸强度增加。     

模拟烧伤温度对TC4-DT钛合金组织与性能的影响

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、显微硬度计和万能拉伸试验机等方法研究了飞机用TC4-DT钛合金材料在4种模拟烧伤温度(850、950、1050、1150℃)下的组织、强度、硬度和电阻的变化情况,并给出了快速烧伤检测的方法.结果表明:当模拟烧伤温度为850℃时,合金等轴组织主要由α相+少量β相组成,随着模拟烧...     

TC4-DT钛合金SH-CCT曲线的测定

通过金相法进行了TC4-DT钛合金相变点温度T_β测定,并利用热膨胀法进行了验证。对不同冷却速度下TC4-DT钛合金的热膨胀量曲线进行测绘,结合显微组织分析和硬度测试,绘制了TC4-DT钛合金的SH-CCT曲线。结果表明,TC4-DT钛合金的相变温度为(945±5) ℃。当冷速小于10 ℃/s时,由β相转变的α相呈不同取向的集束状,同时,晶内出现网篮状α相;当冷速大于10 ℃/s后,组织为马氏体α′相+块状α_m相;当冷速超过100 ℃/s后,组织为马氏体α′相。TC4-DT钛合金发生马氏体转变的开始温度为836 ℃,终了温度为760 ℃。