加工工艺对Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金组织和性能的影响

基于d电子理论设计了成分为Ti-21Nb-7Mo-6Sn的亚稳态β钛合金,采用偏光显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等设备,研究了Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金在冷轧和退火过程中显微组织的演变。结果表明:冷轧产生大量位错和晶界,组织由β相转变为α"相;在退火过程中,α"相转变为β相,再结晶优先在板条马氏体区形成;随退火温度的升高,Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金的弹性模量先降低后升高,弹性回复率则与之相反;923 K退火10 min后,获得了最低的弹性模量(53 GPa)和最高的弹性回复率(69.84%)。     

TB17钛合金两相区等温时效析出行为研究

采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了亚稳β钛合金TB17在α+β两相区固溶处理后的等温时效析出行为,并分析了次生α相的析出位置、尺寸、形态。结果表明:TB17钛合金在350℃等温时效时,发生β→ω相变,ω相呈椭圆状,尺寸在3～5 nm之间;在450℃和550℃等温时效过程中,主要发生β→α相变。α相首先在亚晶界和亚晶缺陷处形核并长大,最后形成细小的棒状α相,并且两相区固溶时所保留的大量亚晶界加快了时效过程中次生α相的析出响应。     

内燃机用粉末烧结Ti-21.5Nb合金组织与力学性能研究

采用放电等离子烧结技术制备内燃机用Ti-21.5Nb-2Zr-1.2Mo-0.1Y钛合金材料(Ti-21.5Nb), 并对其进行固溶和时效处理, 通过扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸测试仪等设备分析试样的微观形貌、组织结构、物相组成以及力学性能。结果表明: 采用等离子旋转电极法制备的预合金球形粉末相对密度较高, 并且未形成孔洞; 烧结试样和固溶试样都是由β相与α相组成, 放电等离子烧结Ti-21.5Nb合金和常规铸锭合金具有相同的相结构变化规律; 合金烧结组织由β等轴晶和一些小尺寸α相构成, 其中β等轴晶的粒径介于30~80μm; 在800 ℃下对烧结试样进行固溶时效处理, 得到的固溶组织主要是由β相构成, 同时在β相中还生成了椭球形α弥散组织; 在500 ℃下对Ti-21.5Nb固溶试样进行时效处理, 在合金基体中析出ω相, 而原先的α相全部消失; 在380 ℃时效处理时, 组织中只存在α相, ω相完全消失; 在800 ℃对Ti-21.5Nb合金进行固溶时效处理可以获得力学性能更优的钛合金材料。     

低弹性模量亚稳β型Ti-38Nb合金的微观组织与力学行为

报道了一种兼具低弹性模量和高强度的新型亚稳β型Ti-38Nb(%,质量分数)合金,并系统地研究了热-机械处理对合金微观组织及力学行为的影响。研究结果表明,Ti-38Nb合金经固溶处理后,由于合金中β稳定化元素含量不足,高温β相并没有完全保留至室温,合金中生成了大量的α″马氏体。此时,Ti-38Nb合金在较低的应力水平下(约207 MPa)便发生了马氏体变体的再取向和应力诱发马氏体相变,故无法满足生物医用材料对高强度的要求。经冷轧和673 K退火40 min后Ti-38Nb合金中引入了大量的位错和晶界,高密度的位错和晶界有效地抑制了ω相的析出和α″马氏体的产生。此时,β稳定化元素含量低的高温β相被稳定至室温,合金实现了低弹性模量(56 GPa)和高强度(拉伸强度1020 MPa)的良好匹配。因此,Ti-38Nb合金由于其低弹性模量和高强度特性有望在生物医用植入材料领域获得应用。     

时效对Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金组织与拉伸性能的影响

研究了时效对一种新型Ti-6Cr-5Mo-5V-4A1合金组织与拉伸性能的影响.研究发现:Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金在α/β固溶+时效处理后的典型组织为:β晶粒破碎,β晶界处有连续和不连续的项链状初生α相,晶内有不连续的球状初生α相及时效过程析出纵横交错的细小次生α相β固溶+时效处理后的典型组织为:等轴β晶...     

双级时效对近β高强钛合金冷轧薄板显微组织及力学性能的影响

对Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe钛合金进行双级时效热处理,对比研究双级时效对高强β钛合金组织与性能的影响。时效温度选取650℃+450℃,研究结果表明双级时效处理对合金力学性能提升明显,650℃预时效时基体先析出较大尺寸的α相,后续的低温再时效将继续析出尺寸较小的次生α相,两种尺寸的α相共同作用下,使得双级时效的合金获得强度1 504 MPa,延伸率10.3%的优良力学性能。     

固溶和时效温度对铸态TC18合金组织性能的影响

钛合金具有相变复杂性以及相变敏感性,制备状态下的高强钛合金其显微组织及力学性能与对应的固溶-时效工艺直接相关。该研究对名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe的TC18钛合金进行固溶-时效处理,对比研究不同固溶温度以及时效温度对其显微组织及力学性能的影响。结果表明,固溶-时效热处理对合金性能提升效果显著,固溶处理使合金基体中残存的初生α相粗化,其他区域形成过饱和固溶体,在接下来的时效过程中,β基体析出细小针状次生α相。在两种α相的配合影响下,合金整体强度提升明显。     

固溶处理对Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金组织与性能的影响

研究了固溶处理对一种新型Ti-6Cr-5 Mo-5V-4Al合金组织与室温拉伸性能的影响.研究发现:Ti-6Cr-5 Mo-5V-4Al合金在β/β固溶处理后的典型组织为:变形拉长的β晶粒,晶粒破碎,原始β晶界处有项链状初生α相析出,经时效后,晶内则析出纵横交错的细小次生α相.β固溶处理后的典型组织为:等轴β晶粒,经时效后晶界处沿着一定取向析出次生α相薄片层,晶内弥散分布着平行交错的细小次生α相.随着固溶温度的升高,β晶粒尺寸逐渐增大,初生α相的含量逐渐减少,相转变温度以上固溶处理后初生α相完全消失.α/β固溶+时效后显微组织中次生α相尺寸较小,大小均匀,长度在500nm左右;而β固溶+时效后显微组织中次生α相尺寸较大,且大小不均,长度在200～1500 nm左右.该合金经固溶处理后具有中等强度水平和良好的塑性,且在实验温度范围内,固溶温度越高,合金强度越低,塑性越好;经时效后,α/β固溶处理的时效强化效应明显强于β固溶处理后,强度差值达360 MPa,主要是因为α/β固溶处理后初生α相的析出,导致残余β相更加稳定,时效时次生α相的驱动力小,以及残余大量的位错等缺陷为α相提供了较多的形核位置,因此次生α相尺寸细小且分布均匀弥散.     

热处理工艺对近α钛合金组织与性能的影响

研究了固溶和时效工艺参数对一种近α钛合金Ti-5Al-2Nb-2Zr-1.5Mo显微组织与力学性能的影响.结果表明:在α+β两相区,随着固溶温度的升高,初生α相含量(体积分数,下同)减少,亚稳相含量增加,冷却过程中分解的针状马氏体α'相使合金的硬度升高;时效温度的变化通过影响α'相分解析出次生α相的尺寸、数量及分布方式...     

热处理对Ti-25V-15Cr-2Al-2Mo-0.2C合金组织稳定性的影响

研究了热处理对Ti-25V-15Cr-2A1-2Mo-0.2C阻燃β钛合金组织稳定性的影响。结果表明，高温固溶并直接时效处理导致合金β基体上析出较多的α相沉淀，尤其在随后的热暴露组织中形成了恶化合金塑性的连续晶界α膜。然而，若在时效前再进行一次低温固溶处理则可明显减少α相的析出数量，合金的热稳定性因此而得到显著改善。     

生物医用β型Ti-25.6Nb-19.4Ta合金设计与微观结构的研究

利用钛合金β稳定系数Kβ设计制备了4种具有不同组元和成分的医用钛合金,4种钛合金的Kβ值均在1.0～1.5之间,属于理论上的近β型钛合金。通过X射线衍射分析和背散射电子衍射分析,从4种合金中优化出均匀合金化的3元β型医用Ti-25.6Nb-19.4Ta(%,质量分数)合金。利用硬度测试、压缩实验与透射电子显微镜(TEM)等手段对Ti-25.6Nb-19.4Ta合金在铸态、固溶态和400℃不同时间时效处理后的性能和微观结构进行了测试与分析,结果显示:Ti-25.6Nb-19.4Ta合金经过400℃时效处理后,其硬度、强度、弹性模量等随α相、ω相的析出变化明显。对这些变化的分析,揭示了合金的性能与显微结构的密切关系。     

时效工艺强化Ti-10V-2Fe-3Al合金研究

对比研究了单重时效、低温-高温双重时效、时效加热速度等工艺对经热变形后的Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:经过高温变形后的合金,在双重时效处理过程中,先析出的ω相为α相的沉淀析出提供了均匀的形核位置,使合金获得了比单重时效处理更加均匀细小的α+β显微组织,使得强度获得了较大幅度的提高;合金在较低的升温速度(0.1℃·s-1)加热过程中,细小弥散分布的等温ω相有充足的时间析出,从而为后续α相的析出提供有利的形核位置,产生细小盘状α相,获得了与双重时效相同的强化效果.     

Ti—15Mo—3Al—2.7Nb—0.2Si钛合金的成分,加工工艺与性能

Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si合金(简称β21钛合金)是近年来美国TIMET公司研制开发的一种综合性能优异的亚稳β型钛合金.国外研究表明:该合金和Ti-15-3钛合金相似,具有与工业纯钛相同的冷变形性能,可轧成板材、带材和箔材,也可加工成棒材和锻件.该材料在冷状态下可加工成形钣金构件,经时效后在保证具有较高塑性     

高强钛合金冷轧管材显微组织及力学性能研究

采用Gleeble—3800型模拟试验机对Ti-1300钛合金进行冷压缩试验。通过室温拉伸性能测试和组织形貌观察，研究了挤压温度、冷轧变形量和热处理对Ti-1300钛合金冷轧管材显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：Ti-1300钛合金冷轧管材在相变点挤压制备管坯，并控制冷轧变形量为30%,能够获得良好的强度-塑性匹配。冷轧管材经固溶处理后具有较低的强度和较好的塑性，其α+β两相区固溶组织主要由大量的球状或拉长的α相以及残留的亚稳定β相组成；β单相区固溶组织主要由等轴的β晶粒组成。时效态冷轧管材的强度显著提高，其组织主要由球状或拉长的初生α相、针状次生α相以及β基体组成。     

一种兼具高强度、高应变硬化率和高塑性的新型钛合金

本研究设计了一种三元亚稳β钛合金Ti-9Mo-6W(质量百分数)。由于该合金变形时会联合出现相变诱发塑性效应和孪晶诱发塑性效应,使该合金的加工硬化速率可以接近2 100MPa,均匀变形能力高于35%。为了深入了解Ti-9Mo-6W合金的变形过程,对其变形过程中的显微组织进行了详细分析。结果表明,Ti-9Mo-6W合金变形过程中存在{332}113机械孪晶、应力诱发ω相、应力诱发α"马氏体等不同的变形机制,综合作用使合金内部最终形成了具有高度协合性的复杂网络变形组织。     

钛合金等温锻后冷却方式对组织和力学性能的影响

本文通过等温锻压机对TB6钛合金进行等温锻造,锻造完成后锻坯采取水淬和空冷不同的冷却方式,冷却完成后水淬的锻坯进行时效处理,空冷的锻坯进行固溶时效处理。研究TB6钛合金等温锻后不同的固溶时效制度对钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,TB6钛合金等温锻后水淬的α相尺寸小于等温锻后空冷的α相尺寸,水淬的钛合金β基体上无感生α相,空冷的钛合金β基体上有感生α相形成。水淬的钛合金经时效后析出的次生α相比空冷的钛合金经固溶时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金等温锻后水淬经时效的强度和塑性与等温锻后空冷经固溶时效的水平相当,但断裂韧度前者高于后者。     

Ti-5Al-2Zr-2Sn-4Cr-4Mo合金时效强化特性

研究了Ｔｉ１７合金在相变点以下，经不同固溶温度处理、不同温度时效后亚稳β相的分解特性和硬化效应。结果表明，该合金在α＋β相区固溶处理，６３０℃附近温度时效，亚稳β相直接析出α相，具有较高的时效硬化速率。在时效初期，α相的含量随时间的增加而增加，而α相的形态经较长时间的时效方发生变化。最后，对α相的析出机制作了简要讨论。     

固溶时效对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb合金组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、时效温度、时效时间对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb(Ti-65541)合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在β相变点以上固溶并时效后,合金中析出细小的次生α相,初生α相完全消失;在较低温度固溶并时效后,次生α相和初生α相同时存在。时效温度对合金强度和塑性的影响最为显著,固溶温度次之,时效时间的影响最弱。随着时效温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度降低,塑性提高。随着固溶温度的提高,合金的强度提高,塑性降低。随着时效时间的延长,合金强度和塑性总体呈降低趋势。在740～760℃范围内固溶处理,在540～580℃范围内时效且时效时间在4～6 h内,可获得综合性能优异的Ti-65541合金。     

预变形Mg-Nd合金时效析出行为的原子尺度

使用球差校正的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)系统研究了预变形Mg-2.0%Nd(质量分数)合金250℃等温时效2 h后的时效析出行为.结果表明,预变形产生的位错促进了第二相的形核,导致高密度且有别于传统沿■惯习面均匀分布的亚稳析出相的形成.原子尺度的表征结果表明,合金内部形成的析出链主要由β_S′相和β₁相组成.此外,析出链中还含有少量的β″和β_H′相,以及β_L′相.这些片状或透镜状的β_S′和β₁相与α-Mg基体完全共格,且均具有一个■的惯习面,但沿■3个方向非均匀分布.这些结果有望为形变调控合金的析出行为,提升合金力学性能提供理论指导.     

压应力下Ti-1300合金时效过程中相变与组织演化

通过膨胀法、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等方法和技术手段研究了压应力下Ti-1300合金在等温时效过程中β_m→α+β相变动力学和组织演化规律。结果表明:压应力作用下Ti-1300合金在等温时效过程中β_m→α+β相变动力学方程可用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程表示,并拟合出来Avrami指数,用于表征相变机制;Ti-1300合金在40 MPa压应力的β_m→α+β相变机制与无应力状态下的相似;当合金在600℃时效时的相变机制为开始是在位错线上进行形核,随后形核率迅速衰减为零,随着次生α相的析出,转而在α/β界面上形核,并且形核位置很迅速又饱和,形核率再次衰减为零;而当合金在700℃时效时的相变机制主要为界面形核。但Ti-1300合金在40 MPa压应力下进行等温时效时,组织演变表现出明显的α相择优取向效应。通过分析Ti-1300合金进行双级时效的显微组织发现, Ti-1300合金在等温时效过程中引入外加压应力后,外加压应力对合金中α相应力取向效应的影响主要在α相的形核阶段,对α相的长大阶段影响不明显。