热处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响

研究了常规固溶+时效、双时效及固溶+预时效+时效处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响。显微组织研究表明:通过增加低温预时效工艺,可以使经热处理后的TB2钛合金中析出的次生α相较经常规固溶+时效处理后的更加均匀、细小。力学性能分析表明:经常规固溶+时效处理后,TB2钛合金的塑性较好,但强度偏低;双时效处理可以提高TB2钛合金的强度,但塑性较差;固溶+预时效+时效处理后,TB2钛合金的强度与塑性匹配良好。进一步热处理工艺研究表明:经780℃×1 h/AC+350℃×6 h/AC+560℃×8 h/AC热处理后,TB2钛合金的强度与塑性达到最优匹配,抗拉强度为1 190 MPa,延伸率为14%。     

TB10钛合金的动态力学性能及绝热剪切分析

利用分离式的Hopkinson压杆,得到了不同组织状态的近β型TB10钛合金在高应变率下的动态压缩应力-应变曲线,结果表明:TB10钛合金的三种组织状态都表现出应变率敏感性。通过光学显微镜分析其显微组织的变化规律,结果表明:两相区固溶 时效、两相区固溶 双重时效的试样中均可观察到明显的绝热剪切带,且沿剪切带出现裂纹;单一固溶态试样金相观察表明晶粒的变形是均匀的,没有观察到绝热剪切带。在单一固溶态试样中出现了应力诱发马氏体相。     

TA15钛合金中板组织与力学性能研究

采用一次换向+四火次轧制、二次换向+四火次轧制和一次换向+三火次大变形轧制3种工艺制备了厚度10.0mm的TA15钛合金中板,研究了轧制工艺对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：3种TA15钛合金中板显微组织均为α+β两相区加工组织,但采用二次换向+四火次轧制的样品B显微组织中初生α相尺寸最为细小、等轴化程度最高;3种TA15钛合金板材室温和高温力学性能均符合GJB 2505A—2008标准要求,但采用一次换向+三火次大变形轧制的样品C室温和500℃高温抗拉强度横纵向差异最小,500℃高温持久性能最佳。     

钛合金TB2热轧棒材组织与性能的试验研究

研究了TB2合金热轧棒材分别在β单相区和α β两相区温度固溶，然后经不同时效处理后，其力学性能和显微组织的变化。试验研究发现。TB2轧棒热加工状态的综合力学性能较固溶处理后优良；经710℃／30min AC固溶，然后520℃／8h时效处理的试样，综合力学性能最好；相同固溶温度并时效处理，空冷试样较水淬试样性能优良；热轧态合金显微组织主要为β组织，固溶时效后为α β两相组织；热轧态拉伸试样断口呈韧窝状塑性断口，时效后拉伸试样断口为以脆性为主的韧脆混合断口。     

CT20钛合金挤压管坯冷轧过程中的组织演化

采用包套挤压方式制备CT20钛合金管坯,经两道次两辊开坯轧制和一道次多辊精轧获得85 mm×2.5 mm成品管材。研究了开坯、精轧一系列冷轧变形过程中的组织形态和室温力学性能变化,建立了挤压管坯加工过程的组织演变模型。结果表明:挤压制备的CT20钛合金管坯,其组织为细小均匀的网篮组织;对CT20钛合管坯进行大变形率(ε总=70%)的两辊开坯轧制,能够获得细晶组织;多辊精轧管材加工态组织与上道次冷轧态组织相比变化不大,经900℃退火后形成均匀的等轴组织。     

显微组织类型对TB17钛合金力学性能的影响

研究了TB17钛合金不同显微组织特征在固溶态和固溶时效态时,对其相组成、室温拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明,TB17钛合金经不同固溶热处理并冷却到室温后,不同显微组织特征的相组成相差不大,主要由残余β相和α相组成,无β→ω相变和β→α″等非平衡相变发生;从β单相区固溶冷却后,显微组织为单一β相组织;固溶处理状态下,随着α相含量由单一β相的0提高到网篮组织的8.06%,其拉伸强度逐渐提高,而拉伸塑性下降明显。经固溶时效处理后,具有不同显微组织特征的TB17钛合金均析出了弥散分布的细片层状时效α相,其中双态组织最薄,网篮组织最厚,拉伸强度的提高是细片层状α相的厚度和等温时效后析出的细片层状α相体积分数共同作用的结果,且拉伸强度提高的幅度与析出的细片层状α相体积分数成正相关关系;片层状α相厚度与其断裂韧度成正相关关系,且固溶处理后存在的粗片层状α相的影响更大。     

热处理对TB3钛合金棒材组织和性能的影响

研究了固溶温度和双重时效温度对TB3钛合金棒材组织和力学性能的影响。研究结果表明,TB3钛合金棒材的抗拉强度随着固溶温度的升高而降低,其组织中的β晶粒也随着固溶温度的升高而增大。双重时效时,TB3钛合金棒材的抗拉强度随着中温时效温度的升高或低温时效温度的降低而提高;析出的α相随着中温时效温的升高或低温时效温的降低而更加细小和均匀。     

固溶温度对TB10钛合金力学性能的影响

研究了固溶温度对TB10(Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al)钛合金在热处理过程中力学性能变化规律。结果表明:当TB10钛合金在740～840℃之间固溶,并在520℃时效时,在相变点以下固溶,随着固溶温度的升高,材料的强度降低、塑性升高,但在800℃时网状晶界α相恶化了材料的塑性,在相变点以上固溶时,材料的强度和塑性随着固溶温度的升高而下降;时效后的TB10钛合金随着固溶温度升高,材料的强度升高、塑性下降;当固溶温度为740℃时,时效态的材料强度和塑性比固溶态略有升高,固溶温度越高,时效强化效果越显著,时效态材料的塑性比固溶态的低,但在800℃时由于晶界α相的网状被破坏使时效态材料的塑性比固溶态的高。     

热穿轧工艺制备大口径TC4钛合金无缝管

采用热穿轧工艺试制大口径TC4钛合金无缝管,测试分析了试制的160 mm×8 mm TC4钛合金无缝管的加工精度、表面质量、显微组织与力学性能。结果表明:热穿轧TC4钛合金无缝管的表面质量、尺寸精度和力学性能均合格;管材的加工态组织主要由变形魏氏组织和少量网篮状组织构成,其冲击韧性好,延伸率达到16%以上,无需热处理就可进行冷轧加工,以获得更高精度和表面质量的钛合金无缝管;热穿轧工艺可用来制备大口径TC4钛合金无缝管,具有金属利用率高、流程短、能耗低等优点,能够满足工业生产要求。     

轧制温度和热处理对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

研究了轧制温度和热处理制度对TB9钛合金棒材显微组织及力学性能的影响。结果表明:在800、850、930℃下轧制的TB9钛合金棒材经810℃×30 min/WQ固溶后,显微组织均为等轴β组织,930℃下轧制的棒材组织更加均匀,轧制温度对棒材固溶后的力学性能影响较小。经510℃×12 h/AC时效处理后,棒材的强度和塑性等综合性能随轧制温度的升高变化不大,抗拉强度全部大于1 300 MPa,屈服强度大于1 200 MPa,延伸率大于10%,能够满足某零件对材料的要求。此外,TB9钛合金的强度随时效温度的上升而减小,而塑性逐渐增加。     

带钢热连轧机生产TA10钛合金带的轧制工艺

在带钢热连轧机组上开展TA10钛合金带的轧制工艺优化研究,结合带钢轧制工艺设计,提出多组不同钛带轧制工艺规程,然后直接在带钢热连轧机上进行TA10钛合金带的热连轧生产试验。通过比较研究不同轧制工艺所生产产品的微观组织、力学性能及其他质量状态,揭示了不同热连轧工艺与组织性能的相关性,掌握TA10钛合金带热连轧变形特点,优选确定了TA10钛合金带的轧制工艺及参数,并投入生产应用后使该带钢热连轧机稳定生产出了基本满足相关技术标准要求的TA10钛合金带产品。     

Influence of preliminary deformation on the hardening effect upon aging of Al–Cu–Li alloys

The influence of preliminary deformation upon rolling of wedge specimens on the mechanical properties and the structural phase state of Al–Cu–Li alloys are studied by X-ray diffraction and hardness measurements. Strong dependence of the hardening effect upon aging on the reduction upon rolling has been revealed. Deformation weakly influences the hardness and significantly increases the hardening upon aging. Herewith, the hardening effect is nearly absent at the minimum deformation ratio of 1% and increases with its increase. It is demonstrated that the content of T₁ phase increases from 2 to 4% in the range of a preliminary deformation ratio of 6–10% and the content of δ' phase is ~17% at a deformation ratio in the range 1?6% and increases to 18–19% at a deformation ratio of 6–10%. The δ' phase in an alloy contains <20% nanocrystalline particles with 6–20 nm in size, and the remaining part consists of amorphous particles (as detected by X-ray diffraction) <5 nm in size, which precipitate coherently from the matrix and have the same orientation as the nanocrystalline particles and the solid solution.     

固溶时效处理对TB9钛合金棒材组织与性能及其弹簧弹性的影响

TB9钛合金弹簧具有比强度高、耐蚀性优良和抗疲劳性好等优点,已在汽车工业及航空航天领域中得到应用。通过不同的固溶-单级时效处理制度对TB9钛合金进行处理,研究了其对TB9钛合金棒材组织与性能及弹簧弹性的影响。结果表明,经800℃×30 min/AC+510℃×16 h/AC固溶时效处理的TB9钛合金棒材具有良好的综合力学性能。随着时效时间的延长,合金析出相的尺寸和数目有较大的变化,析出相的非均匀性随时效时间的增加而消除,同时晶粒明显细化,平均粒径在20μm左右。固溶时效处理对TB9钛合金弹簧的压缩弹力有较大影响,弹簧经过800℃×30 min/AC+510℃×16 h/AC的固溶时效处理后获得良好的弹性。     

TB2钛合金丝材加工工艺研究

对TB2丝材生产的主要工艺参数进行了分析研究，结果表明：采用合理的锻造、轧制和拉拔工艺可以获得表面良好的成品丝材。     

Deformation behavior of Zr3Al-Nb alloys I: Room-temperature and high-temperature deformation study

The deformation behavior of the Zr₃Al-Nb alloys was studied by measuring hardness at different temperatures, by hot rolling, and by hot pressing. Using the hardness data, elasticity and plasticity parameters were estimated and were used to determine the suitable temperature range of deformation for these alloys. Hot rolling and hot pressing were applied to determine the optimum temperatures and annealing time for carrying out deformation successfully in these alloys. Microstrural investigation of the hotdeformed samples revealed that the matrix β phase has undergone substantial deformation and the second intermetallic phase, Zr₂(Al,Nb), underwent dissolution and re-precipitation. The hardness of the fully annealed Zr₃Al-Nb alloys showed two types of temperature dependence. Transition temperatures for the change in behavior, intrinsic hardness, and softening coefficient were determined. The hardness of the fully annealed alloys rolled to different extent at various temperatures and subsequently heat treated was used to study the recovery process. The microstructural study of room-temperature deformed binary Zr₃Al alloy showed the splitting of the superlattice dislocations into partials containing superlattice intrinsic stacking faults.     

钛棒线材短流程制备新技术

从钛及钛合金的熔炼、铸造特性、等离子冷床炉的工作原理等方面分析了钛棒坯进行半连续铸造的可能性,从三辊行星轧机的工作原理、材料在变形时的受力状态、钛合金的塑性变形特性等方面对铸造钛棒坯三辊行星轧制可行性进行了分析。指出,真空等离子冷床炉半连续铸造棒坯——三辊行星轧机开坯轧制是一种钛棒线材的高效率、短流程加工新技术,是今后的研究发展方向。     

Regularities of Formation and Degradation of the Microstructure and Properties of New Ultrafine-Grained Low-Modulus Ti–Nb–Mo–Zr Alloys

Abstract—Regularities of the formation of ultrafine-grained (UFG) and submicrocrystalline (SMC) structures in new nickel-free low-modulus Ti–Nb–Mo–Zr titanium β alloys under the action of plastic deformation have been studied. Temperature–time ranges of the development of dynamic recrystallization processes under the simultaneous action of temperature and plastic deformation are determined. A type-II recrystallization diagram of the Ti–28Nb–8Mo–12Zr alloy is constructed and analyzed. It is shown using scanning electron microscopy and the electron backscatter diffraction method that the UFG structure with an average grain size of no more than 7 μm and high fraction of high-angle grain boundaries is formed in the investigated alloys as a result of longitudinal rolling, followed by annealing for quenching. It is found that the formation of the UFG structure leads to a significant increase in the strength and plastic characteristics of these alloys. The regularities of the formation of UFG and SMC structures in titanium β alloys Ti–28Nb–8Mo–12Zr and industrial VT30 under the action of plastic deformation by the helical rolling method are studied. It is shown that the helical rolling of the VT30 alloy leads to the formation of the homogeneous UFG state as opposed to the Ti–28Nb–8Mo–12Zr alloy, where this method causes structure softening with micropores and microcracks formed in the central region. It is possible to form a nanostructured state with an average grain size of about 100 nm in Ti–Nb–Mo–Zr titanium β alloys using the high-pressure torsion method.     

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。     

轻质Al-Mg-Li合金的微观组织与力学性能

采用熔炼和热挤压制备轻质Al-5.5Mg-2.0Li-0.1Zr-0.2Sc合金，利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及拉伸试验机对合金的物相组成、微观组织、力学性能及断口形貌进行检测分析，研究时效工艺温度（120 ℃和160 ℃）对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Al-Mg-Li合金挤压后晶粒组织呈纤维状，存在一定数量的Al₃Li（δ′）和Al₂MgLi（S）相；经固溶和时效处理后，再结晶晶粒尺寸变大，主要析出相为δ′相S相；160 ℃时效处理容易加速时效析出行为，导致析出相粗化，强化效果减弱；经120 ℃/20 h峰时效处理后，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到532 MPa、475 MPa和4.4 %.