新型超高强韧钛合金热变形行为研究

采用Gleeble3800热压缩模拟试验机研究了新型超高强韧TB17钛合金775～905℃温度范围内、应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了该合金在热变形过程中流变应力软化特点及显微组织演变规律,建立了该合金Arrhenius型本构方程。结果表明:采用不同变形温度,TB17钛合金峰值应力对应变速率敏感程度不同,在相变温度以下变形时,峰值应力对低应变速率敏感;而在相变温度以上变形,峰值应力对高应变速率敏感。应变速率对TB17钛合金显微组织具有重要影响,合金应变速率大于0.1 s~(-1)时,以发生动态回复为主,而应变速率为0.001～0.1 s~(-1)时以发生动态再结晶为主;降低应变速率有利于动态再结晶发生,合金在应变速率0.001 s~(-1)时可获得粒度约25μm的β晶粒。变形温度对动态再结晶具有重要影响,在相变温度以下变形仅发生初生α相再结晶,而在相变温度以上变形则发生β相动态再结晶。TB17钛合金在相变点温度以下的热变形激活能为538.4 kJ/mol,在相变点温度以上的热变形激活能为397.4 kJ/mol,该合金在775～905℃热变形软化机制为晶界滑移机制。     

钛合金富氧α层的形成与测定方法研究

采用显微硬度测试法，结合微观组织观察分析，对TC2和TA15钛合金板材热处理富氧α层深度随热处理温度和时间的变化规律进行了实验研究，得出了TC2和TA15钛合金在600—1000℃范围内不同温度热处理的富氧α层深度的显微硬度测试方法。为钛合金热成形过程的工艺控制和表面质量检验提供参考依据。     

新型钛合金连续加热过程中的相变研究

采用热膨胀法和金相法研究了以5℃/min的加热速率连续加热某Ti-Al-Mo-Cr-Zr-Si系新型钛合金过程中的相变过程、组织演变规律以及α相→β相的转变速率。结果表明:该合金连续加热过程中,在280~505℃温度范围内,板条状α相逐渐长大,且含量逐渐增多,发生β→α相变;在505~610℃温度范围内,板条状α相变细、变短,发生由短程扩散控制的α→β相变,此阶段温度对α相→β相的转变速率影响不大;在610~930℃温度范围内,板条状α相含量明显减少,直至消失,发生由长程扩散控制的α→β相变,此阶段α相→β相的转变速率随着温度的升高明显加快,当温度达到900℃时,α相→β相的转变速率逐渐减缓。     

β热处理TA15钛合金对力学性能的影响规律

研究了TA15钛合金β热处理和α β两相区热处理后力学性能的变化规律，试验结果表明：β热处理得到的片状组织拉伸强度，塑性，冲击韧性均低于两相热处理得到的双态组织，在片状组织的断裂韧性，疲劳裂纹扩展频率优于双态组织，β热处理提高了屈服强度与抗拉强度之间的差值。     

加载方式与初生α相对钛合金裂纹扩展行为的影响

利用带载荷台的扫描电镜原位观察了近α型钛合金TA15中初生α相在单向拉伸和循环交变载荷下裂纹的扩展行为,结果表明:单向拉伸时,由于初生α相强度高于基体β转变组织,裂纹遇到初生α相时一般不能穿过而是绕过;而在交变载荷下,由于基体β转变组织产生循环硬化,其强度水平与初生α相相当,裂纹遇到初生α相时可直接贯穿,并沿与应力垂直的水平方向扩展.     

热轧变形对Ti-10V-2Fe-3Al合金组织和性能的影响

研究了形变温度、形变量以及双重时效工艺对Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:随着形变温度的提高,在时效过程中析出的次生α相含量逐渐增加,合金强度升高;然而,当形变温度高于相变点时,初生α相对β晶粒的钉扎作用明显减弱,使得β晶粒迅速长大,导致合金的拉伸塑性明显下降;次生α相的体积分数主要决定于形变温度,因此应变量对Ti-10V-2Fe-3Al合金力学性能的影响较小.此外,相对于单重时效工艺,由于在低温时效(300℃×8h)时发生ω→α转变,为次生α相提供了均匀的形核点,Ti-10V-2Fe-3Al合金在低温-高温双重时效工艺中获得了更加均匀、细小的α+β显微组织,使得拉伸强度获得比较大的提高.     

热变形参数对TA15再结晶晶粒尺寸的影响

研究了TA15钛合金β区变形时变形量、变形温度、变形速率、冷却速度等参数对再结晶晶粒尺寸Dr的影响,结果表明随变形量增加,晶粒尺寸呈线性下降,且有Dr=kDp(1-ε)的关系;1050℃温度以上随变形温度增加,晶粒尺寸增大;变形速率增加,晶粒尺寸减小;变形后水淬大于空冷的晶粒尺寸.