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。     

置氢对Ti-6A1-4V合金高温塑性变形的影响

利用XRD分析了置氢Ti-6A1-4V合金的相组成,应用Gleeble等温热模拟试验研究了置氢量对Ti-6A1-4V合金高温塑性变形的影响,计算了不同置氢量钛合金的变形激活能.结果表明:随置氢量的增加,Ti-6A1-4V合金β相含量增加,高温塑性变形的流动应力显著降低呈下凹型曲线变化,即存在一个最小值,应力最小值对应的置氢量随变形温度的升高而降低:置氢可以促进高温塑性变形过程动态软化与硬化的平衡;在相同应力水平下,适量的置氢可使变形温度降低50℃,或应变速率提高一个数量级.置氢Ti-6A1-4V合金变形激活能随置氢量增加呈下降趋势,变形由不受扩散机制控制转变为受扩散机制控制.     

氢处理对TC4钛合金组织及室温变形性能的影响

应用压缩实验研究置氢TC4钛合金在不同热处理条件下的显微组织及室温变形性能。利用金相显微镜、x射线衍射仪和扫描电镜等手段分析置氢的微观组织、相组成和断口特征。结果表明：氢作为口稳定元素,降低了合金的相变点,促进斜方马氏体口矗的生成;合金在马氏体和氢的共同作用下,经过相变点以上及两相区淬火后,屈服强度σ0．2大幅下降,抗压强度升高,极限变形率提高;相变点以上淬火降低幅度高于两相区,在氢含量为0．44％时,σ0．2降低了30％,极限变形提高了20％。     

氢对TC4钛合金室温变形行为的影响

应用压缩试验研究了置氢TC4钛合金的室温变形性能; 利用金相显微镜、 X射线衍射仪和扫描电镜等手段分析了置氢后组织演变、相组成和断口特征. 结果表明: 氢处理改善了材料的相组成, 促进了塑性相α″马氏体和亚稳β相的生成, 氢处理后变形极限在低氢时没有较大提高, 随后氢含量超过0.45%后, 塑性大幅度提高, 变形极限较原始提高了90%. 在压缩试验中, 流变应力对氢有较高的敏感性, 随着变形速度和氢含量的增加, 速度引起的加工硬化降低.     

泡沫铝累积叠轧制备方法及孔隙结构研究

以L2纯铝为基体金属,TiH2粉末为发泡剂,通过累积叠轧试验,探索泡沫铝制备的新方法。结果显示,叠轧道次对泡沫铝孔隙率与平均孔径影响显著,叠轧道次越多,孔隙率越高,平均孔径越小;TiH2含量与发泡温度是影响发泡驱动力的主要因素,试验温度范围内,发泡剂含量越大,温度越高,发泡驱动力越强,发泡后孔隙率越高,并且平均孔径也越大。叠轧6道次的L2纯铝,发泡剂含量0.5%(质量分数),在670℃条件下发泡5min,可以获得孔隙率61.4%,平均孔径1.6mm的泡沫铝。上述研究表明,累积叠轧焊是一种有效的泡沫铝制备方法,通过工艺参数的优化,可以获得孔隙均匀,高孔隙率的泡沫铝。     

TC1深型腔负角度零件超塑成形模具设计与优化

钛合金在航空、航天等工业中有广泛的应用,其中TC1钛合金在变形温度为860℃,应变速率为7.5×10-4 s-1时,延伸率最大可达710%,具有良好的超塑性,通过超塑性气压成形工艺可成形形状较为复杂的零件。根据深型腔负角度钛合金法兰盘零件的特点,提出了超塑性气压成形工艺,并根据零件尺寸特征设计了弧形底面和平底两种的模具,同时,根据TC1拉伸力学特性建立了材料的高温本构关系,应用MARC有限元对其超塑成形过程进行了模拟。结果表明,弧形底面模具成形零件最薄处为1.2 mm,壁厚分布标准差为0.198 mm,变薄率为40%,在成形过程中最大应力约6.6 MPa;而平底模具成形的零件最薄处仅为0.82 mm,壁厚分布标准差为0.303 mm,变薄率高达59%,在成形过程中最大应力约7.8 MPa。因此弧形底面模具厚度分布较均匀,壁厚减薄较小,最大应力较小,降低了应力集中程度,是该类零件超塑成形工艺较为理想的模具。     

热氢处理对(TiB,TiC)/Ti-6Al-4V复合材料显微组织和力学性能的影响

对原位反应制备的(TiB,TiC)/Ti-6Al-4V复合材料进行热氢处理,研究了不同状态下复合材料的显微组织和力学性能。结果表明:置氢处理降低了复合材料的相变温度,提高了β相的含量;氢含量为0和0.15%的复合材料热锻后获得α和β相,氢含量为0.6%的复合材料获得α′′马氏体和β相;除氢处理提高了复合材料在室温和400℃下的屈服强度和抗拉强度。     

封装条件对气体捕捉法制备泡沫Ti-6Al-4V的影响

通过改变封装阶段氩气压力及粉末粒径,制备不同类型致密化的预制坯,并进行不同温度下20 h等温发泡实验。运用阿基米德原理对发泡后坯料孔隙率进行测量,通过SEM对坯料内部微观特征进行观察,并对大孔孔径及单位截面积内孔洞数量进行统计,研究封装氩气压力及粉末粒径对预制坯等温发泡行为的影响。研究结果表明:适当增加封装氩气压力可以使预制坯发泡后孔径增大及孔洞数量增多,但过高的封装氩气压力及过大的粉末粒径均不利于预制坯发泡。较理想的初始封装条件为:氩气压力0.4 MPa,粉末粒径75~150μm。其经过980℃/100 MPa/4 h热等静压后制备的预制坯在950℃/20 h等温发泡后能够得到平均孔隙率达到29.2%的泡沫Ti-6Al-4V,大孔孔径平均值达到143μm,基体内孔洞成球形且弥散分布。     

置氢TC21合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究置氢量0.22wt%TC21钛合金粉末烧结材料在温度850℃~1000℃和应变速率0.001s-1~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC21合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.32kJ/mol和442.74kJ/mol,表明置氢TC21合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α+β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的的片状和等轴状组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。平面应变状态下发生动态再结晶的临界变形量大于均匀单向压缩状态下的临界变形量。     

Ti/Al固相-固相原位反应过程研究

利用超声固结试验制备Ti/Al金属层状复合材料,以光学显微镜观察了材料的微观形貌。采用固相-固相反应方式进行原位反应获得了体积分数不同的层状复合材料,通过EDS以及XRD对Ti/Al原位反应产物进行能谱分析,确定了反应产物的相组成。采取SEM测量反应产物Al_3Ti的层间厚度,建立Al_3Ti的生成量与反应时间的关系。结果表明,在Ti/Al层状复合材料原位反应过程中,当Al未反应完全时,金属间化合物Al_3Ti是唯一产物。在原位反应初期,反应产物积累慢,随着反应时间的推移,反应产物增多且增长速率逐渐增快,反应产物与反应时间呈幂指数函数的关系。