高强高韧损伤容限型钛合金TC21研制

介绍了西北有色金属研究院新研制的高强高韧损伤容限钛合金TC21的情况。合金经实验室、中试及工业规模3个周期的深入研究，其各种力学性能稳定，具有良好的强度、塑性、断裂韧性、裂纹扩展速率的匹配，是1种非常有应用前景的高强高韧损伤容限型结构钛合金。     

显微组织对Ti-62222S合金断裂行为的影响

20世纪70年代初，活性金属(RMI)公司致力于开发Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-Si (Ti-62222S)合金，它既具有α型钛合金良好的高温强度和蠕变抗力，也具有α β型钛合金的高强高韧特性。Ti-62222S合金比Ti-6-4的强度更高、弹性模量更大、韧性和损伤容限更好。有报道称，合金内若同时形成金属间化合物Ti3Al和硅化物，会降低合金的断裂韧性及其强度。但何种金属间化合物对韧性和强度的影响更大些、化合物沉淀体积分数的变化对性能的影响如何还有待研究。 日本研究人员采用RMI公司提供的厚约38mm的Ti-62222S轧制板材研究时效前后合金的静态…     

热处理对高弹高强高韧钛合金性能的影响

研究了高弹高强高韧钛合金热处理与性能的关系.结果表明热处理后的组织对高弹高强高韧钛合金有显著的影响.双态组织结构具有高的拉伸性能和低的韧性,β转变组织有良好的断裂韧性.合金通过β三重热处理可获得强度高、塑性好和韧性高的综合性能.β三重热处理时,固溶处理的冷却速度影响合金的性能.合金的弹性模量与合金成分和热处理有关.     

选材判据的变化与高损伤容限钛合金的发展

随着破损-安全设计概念和损伤容限设计准则的建立,航空器选材判据发生了变化,从而明显地影响了钛合金的发展方向和促进了一些呈现高断裂韧性、低裂纹扩展速率的高损伤容限钛合金的发展.本文还阐述了Ti-6Al-4V β-ELI、Ti-62DT和TC11DT合金的研究和应用情况.     

Ti5321钛合金BASCA处理不同冷却速度下的片层形态和性能研究

为了研究冷却速度对新型高强韧钛合金Ti5321显微组织和力学性能的影响,本文研究了Ti5321合金在不同BASCA处理后的组织和力学性能。结果表明,Ti5321合金β区固溶后缓慢冷却过程中冷却速率对α片层尺寸有决定性影响。片层尺寸随着冷却速率的减小而增大,片层在长度方向的生长速率远快于厚度方向的生长速率。同时,随着冷却速度的降低,合金的强度降低。但损伤容限特性显示出强度的反向趋势。本试验中当冷却速度为0.5℃/min时,合金抗拉强度超过1200MPa、同时具有良好的断裂韧性(KIC≥65MPa.m1/2)。     

高强钛合金TB18锻件工艺参数研究

<正>新一代航空飞行器向高速化、大型化、结构复杂化以及提高燃油效率等方向的跨越式发展,要求在结构材料的设计中采用综合性能更高的轻金属材料,目前,使用超高强钛合金是现代飞机实现减重的关键途径之一,因此航空工业对高性能钛合金材料的需求愈加迫切。而现在在飞机上获得实际应用的高强高韧钛合金主要有Ti1023,TC18,Ti55531等,它们具有较高的力学性能和良好的强度与断裂韧性匹配等特点,在具有较高静强度的同时,又具有高断裂韧性和高损伤容限性,     

TA15钛合金显微组织与损伤容限性能的关系

研究组织形态与TA15钛合金损伤容限性能的关系。结果表明:组织形态对TA15钛合金损伤容限性能的影响较大,细片未变形魏氏组织、变形魏氏组织和网篮组织具有较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率,同时仍保持较高的塑性,具有较好的损伤容限性能。     

TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

研究了典型的损伤容限型钛合金Ti-6A1-4V ELI（TC4-DT）的断裂韧度KIC、疲劳裂纹扩展速率da／dN以及疲劳门槛值△Kth等损伤容限性能与微观组织的关系，讨论了不同应力比（尺值）条件下片状组织与双态组织的疲劳裂纹扩展特性，并与Ti-6A1-4V（TC4）钛合金进行了比较分析。研究结果为高损伤容限型钛合金的微观组织设计和探讨微观组织对损伤容限性能的影响机理奠定了基础。     

Ti5321钛合金BASCA处理不同冷却速度下的片层形态和性能研究（英文）

为了研究冷却速度对新型高强韧钛合金Ti5321显微组织和力学性能的影响,研究了Ti5321合金在不同β固溶缓冷时效处理(BASCA)处理后的组织和力学性能。结果表明,Ti5321合金β区固溶后缓慢冷却过程中冷却速率对α片层尺寸有决定性影响。片层尺寸随着冷却速率的减小而增大,片层在长度方向的生长速率远快于厚度方向。同时,随着冷却速度的降低,合金的强度降低。但损伤容限特性显示出强度的反向趋势。当冷却速度为0.5℃/min时,合金抗拉强度超过1200 MPa、同时具有良好的断裂韧性(K_(IC)_≥65 MPa·m~(1/2))。     

热处理对Ti-5553钛合金棒材组织与性能的影响

研究了Ti-5553合金Φ300 mm大规格棒材在典型热处理工艺条件下的微观组织与力学性能。结果表明:Ti-5553合金的力学性能对固溶温度非常敏感;在BASCA热处理条件下Ti-5553合金断裂韧性高达87.3 MPa·m1/2,强度也维持在1100 MPa左右;在820℃固溶并在580~620℃时效后,Ti-5553合金弥散分布着大量等轴初生α相颗粒和针状次生α相,其相对体积分数决定了Ti-5553合金的强度和塑性匹配。     

碳对NiCrMo高强度钢组织和力学性能的影响

针对不同碳含量的NiCrMo淬火和低温回火高强度结构钢，通过微观组织结构分析、准静态拉伸、低温Charpy—V冲击和K1c断裂韧性试验和断口形貌分析，以建立力学性能一微观组织-碳含量之间的关系。结果表明：随着碳含量的增加，材料的强度与硬度呈线性增加，而塑性和韧性下降。碳含量变化对试验钢力学性能的作用基本上是通过回火过程中析出的碳化物的数量和分布的变化来实现的。     

Development of High Strength and Toughness Non-Heated Al–Mg–Si Alloys for High-Pressure Die-Casting

Based on the 3 factors and 3 levels orthogonal experiment method, compositional effects of Mg, Si, and Ti addition on the microstructures, tensile properties, and fracture behaviors of the high-pressure die-casting Al-x Mg-y Si-z Ti alloys have been investigated. The analysis of variance shows that both Mg and Si apparently infl uence the tensile properties of the alloys, while Ti does not. The tensile mechanical properties are comprehensively infl uenced by the amount of eutectic phase(α-Al + Mg_2Si), the average grain size, and the content of Mg dissolved into α-Al matrix. The optimized alloy is Al-7.49 Mg-3.08 Si-0.01 Ti(wt%), which exhibits tensile yield strength of 219 MPa, ultimate tensile strength of 401 MPa, and elongation of 10.5%. Furthermore, contour maps, showing the relationship among compositions, microstructure characteristics, and the tensile properties are constructed, which provide guidelines for developing high strength and toughness Al–Mg–Si–Ti alloys for high-pressure die-casting.     

热处理对TC4-DT钛合金棒材组织和性能的影响

研究了热处理对TC4-DT合金φ300 mm棒材显微组织、拉伸性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明:经800℃×2 hAC简单退火、α+β相区固溶+时效、β相区固溶+时效处理后的TC4-DT的显微组织分别为等轴组织、双态组织和片状组织.等轴组织具有较好的拉伸性能、低的断裂韧性和高的疲劳裂纹扩展速率:双态组织与等轴组织相比较,具有较好的拉伸性能,较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率:片状组织的拉伸强度低于双态组织和等轴组织,塑性最低,断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率与双态组织的基本相同.总体来说,TC4-DT合金经α+β相区固溶+时效、β相区固溶+时效处理后可获得R_m≥3825 Mpa,R_(P0.2)≥750 Mpa,A_5≥8%,K℃≥90 Mpa ,疲劳裂纹扩展速率小于8×10~(-6)～9×10~(-6) mm/cycle的综合性能.     

强韧化热处理对TA15钛合金组织和性能的影响

采用光学显微镜,扫描电镜和电子拉伸机等研究了TA15合金经两阶段强韧化退火热处理后的显微组织和性能。结果表明:采取两阶段的热处理工艺后,TA15合金的组织由约20%的初生等轴α,55%的片状α和β转变基体的组织组成;合金具有良好的塑性及较好的室温和高温强度,在975℃×1 h,WQ+850℃×2 h,AC的制度下,TA15合金的室温抗拉强度为1005 MPa,屈服强度为914 MPa,伸长率、冲击韧性分别为13%和72.2 J/cm^2。合金的冲击韧性I与次生片层α厚度t具有较好的线性关系I=26.504t+44.915,冲击断口形貌可以观察到大量的韧窝,表明合金的断裂机制以韧性断裂为主。随着第二重退火温度的升高,次生片层α厚度增加,韧窝逐渐变大,韧性增加。     

微观组织对TA15 ELI钛合金损伤容限性能的影响

研究了TA15 ELI钛合金43 mm厚板的等轴组织、双态组织和片层组织的室温拉伸性能、断裂韧性(KIC)以及疲劳裂纹扩展速率(da/dN)等损伤容限性能,通过金相显微镜观测了疲劳裂纹在各类组织中的扩展规律,讨论显微组织对该合金损伤容限性能的影响.结果表明该合金等轴组织和双态组织的室温力学性能和疲劳裂纹扩展阻抗差别不大;相对等轴组织和双态组织而言,该合金片层组织在损失强度较小的前提下(Rm=992 MPa),合金断裂韧性提高,达到111 MPa·m1/2,同时该合金的疲劳裂纹扩展速率也大幅降低,其Paris公式拟合参数为c=1.08×10-8,n=3.23,具有更好的损伤容限性能.     

7050高强铝合金断裂韧性及其影响因素研究

针对国产7050高强铝合金紧凑拉伸(compact tension,CT)试验中出现宏观开裂角过大、试验成功率偏低、断裂韧性不达标的问题,基于CT试验结果,提出了改进工艺对坯料进行锻造,并与传统制坯方法进行对比分析.结果显示,改进工艺降低了7050高强铝合金的各向异性,提高了其断裂韧性水平以及CT试验成功率;同时发现,造成CT试验成功率低的因素包括材料各向异性和试样预制裂纹长度两个方面,降低各向异性和适度提高预制裂纹长度,可有效降低试样宏观开裂角,并给出了参考的预制裂纹长度的范围.     

Al-6Mg-0.8Zn-0.5Mn-0.2Zr-0.2Er合金低温力学性能与微观组织研究

以Al-6Mg-0.8Zn-0.5Mn-0.2Zr-0.2Er合金为基础,对该材料的冷轧态,温轧态,完全退火态进行从室温降到77 K时的拉伸测试和冲击性能测试。运用背散射电子衍射(EBSD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM)对合金的原始组织,拉伸断口,冲击断口进行观察,研究不同温度下微观组织对材料拉伸性能及冲击性能的影响。结果表明:随着测试温度的升高,样品的抗拉强度、屈服强度及冲击韧性均逐渐降低;温轧的H114态由于位错缠结规整,亚晶界比较多等原因保持了较高的强度和冲击韧性,实现了高强高韧性能的匹配。     

新型TC21钛合金热处理工艺参数与显微组织演变的关系研究

TC21钛合金是新型的高强韧损伤容限型钛合金，其模锻件为网篮组织，锻后热处理工艺采用双重退火工艺。本研究采用金相法、SEM等方法系统研究了TC21钛合金模锻件的锻后热处理工艺和显微组织演变规律。试验分析了TC21钛合金模锻件锻后第1次退火加热温度、第2次退火加热温度和保温时间等工艺参数条件下的初生α相数量、形状以及网篮组织形貌特征的变化规律，为TC21钛合金模锻件获得高强、高韧和损伤容限优良综合性能奠定基础。     

Over-Aging Effect on Fracture Toughness of Beryllium Copper Alloy C17200

This study experimentally increased the fracture toughness of Beryllium Copper (CuBe) UNS C17200 alloy using three different age hardening processes. At the same time, the micro- and macro-fracture behavior of this alloy were comprehensively studied. ASTM E399 fracture toughness, tensile, and Charpy impact tests were conducted for all three heat-treated rods. The fracture surfaces were examined under both an optical microscope and a scanning electron microscope to investigate the failure mechanisms. Multiple test orientations were considered to explore isotropy. Increasing the temperature and duration at which age hardening was performed increased fracture toughness while decreasing ultimate tensile strength. The maximum fracture toughness was reached on the most overaged specimen, while retaining a serviceable tensile strength. The specimen test data allowed a relationship to be established among Charpy impact toughness, fracture toughness, and yield strength. Analysis of fracture behavior revealed an interesting relationship between fracture toughness and pre-cracking fatigue propagation rate.