两种Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α型钛合金的性能对比研究

以具有典型组织状态的Ti60和Ti834两种近α型钛合金为研究对象,对比分析了这两种合金600℃×100 h热暴露前后的室温拉伸性能以及这两种合金经激光冲击强化后的性能变化。结果表明:Ti60合金的室温拉伸强度明显高于Ti834合金,而塑性相对较低;经600℃×100 h高温热暴露以后,Ti60和Ti834合金的强度变化均不大,而塑性均急剧降低;激光冲击处理后再经热暴露,Ti60合金和Ti834合金的塑性均进一步降低,可见激光冲击处理对近α型高温钛合金的热稳定性能是不利的。     

锻造温度对Ti6246合金饼坯组织和力学性能的影响

对Φ200 mm×80 mm Ti6246合金棒坯在985℃(β锻造)、935℃(近β锻造)、900℃(α+β锻造)3种温度下进行锻饼试验,考察锻造温度对饼坯显微组织和力学性能的影响。结果表明:采用β锻造工艺,获得的显微组织为片层状α相+β转变组织;采用近β锻造工艺,可获得由球形α相+片层状α相+β转变组织构成的"三态组织";采用α+β锻造工艺,可获得与原始组织相同的球状α相+β转变组织,但锻造后球状α相含量减少。随着锻造温度降低,Ti6246合金饼坯的室温和高温抗拉强度及屈服强度呈现先降低再升高的趋势,伸长率无显著变化;高温蠕变性能无明显变化趋势;427℃下热暴露100 h后,室温抗拉强度和屈服强度呈现先升高再降低的趋势,塑性指标无显著变化。     

锻造温度对Ti60钛合金大规格棒材组织及性能的影响

研究了锻造温度对Ti60合金Φ350mm规格棒材组织、力学性能及探伤的影响。试验选用相同的试验坯料,按照变形方式、变形量相同而变形温度不同进行Ti60合金棒材α+β两相区锻造。研究表明:Ti60合金棒材采用Tβ-40℃进行α+β两相区锻造,其组织晶粒细小,且力学性能及探伤水平均优于采用Tβ-20℃进行α+β两相区锻造的棒材。     

锻造工艺对Ti60合金棒材组织和性能的影响

研究了常规锻造,近β锻造和β锻造对Ti60合金棒材显微组织和力学性能的影响规律。结果发现：Ti60合金棒材经常规锻造和近β锻造后,得到等轴组织,近β锻造的等轴α相较少,β锻造组织为典型的网篮组织,局部有大块α相出现。力学性能结果分析表明,近β锻造具有最好的强度与塑性的匹配。采用SEM观察了拉伸试样的断口形貌,结果表明,常规锻造和近β锻造的试样为韧窝型断口,而β锻造的试样为韧窝＋准解理的混合型断口。     

冷速对等温锻造TC25钛合金盘件显微组织和性能的影响

研究了TC25钛合金盘件在β相区等温锻造后,不同的冷却速率对显微组织和力学性能的影响。结果表明,锻后空冷得到粗大的片状组织,并有大块的α相出现;锻后水冷可以获得细小、相互交织的网篮组织,未出现明显的块状α相。与空冷相比,β锻造后水冷的盘件室温强度、热暴露后的室温强度以及500℃和550℃的高温强度均有明显提高,塑性基本保持不变或有所提高。可见,TC25钛合金β锻造后水冷是改善强度和塑性的有效方法。     

热处理对Ti_2AlNb合金显微组织及力学性能的影响

B2相区等温锻造的Ti-22Al-25Nb合金棒材940℃固溶后,在760~840℃时效处理,对其显微组织、拉伸及蠕变性能进行研究。结果表明:不同温度时效处理的显微组织均由初生粗板条状O相、二次析出的细板条状O相和B2基体组成,其中二次析出的O相可以通过时效温度来调节。随着时效温度的升高,Ti2Al Nb合金的室温及650℃高温拉伸强度降低而塑性提高;较低的时效温度(760℃)处理可以获得更好的抗蠕变性能。     

热处理工艺对Ti60合金持久性能的影响

将α+β两相区变形的Ti60合金锻件分别在950、995、1015℃进行固溶处理,研究了固溶温度和冷却方式对Ti60合金微观组织及持久性能的影响。结果表明:Ti60合金的显微组织和持久性能受固溶温度和冷却方式的双重影响。950℃固溶处理,冷却方式对合金组织的影响较小,空冷试样的持久性能略低于油冷试样。995℃和1015℃固溶处理,随温度的升高组织中的初生α相含量降低,空冷组织中的初生α相尺寸略大于油冷组织;在实验温度范围内,Ti60合金的持久性能随固溶温度的升高而升高,且在相同固溶温度下,空冷试样在600℃、340 MPa下的持久寿命明显高于油冷试样。次生α相的含量和α板条/α集束的尺寸是影响Ti60合金持久寿命的重要因素,合金的持久寿命与二者成正相关。     

α_2＋B2相区等温锻造及热处理对Ti-22Al-25Nb合金组织和性能的影响

研究了Ti-22Al-25Nb合金在α2+B2相区等温锻造及不同制度热处理,其显微组织演变规律和室温、高温拉伸性能变化。结果表明:在α2+B2相区等温锻造后显微组织仍由等轴α2相颗粒、O相包裹着的等轴α2相、细小板条状O相与B2基体组成,与原始锻棒组织的区别在于等轴α2相颗粒发生溶解,数量减少,尺寸下降;等温锻造后再在O+B2相区固溶处理的,组织中等轴α2相颗粒分解,由等轴α2/O相颗粒、板条O相和B2基体组成,且随固溶温度升高,板条O相溶解,变粗、变短;等温锻造后经固溶加时效处理时,B2基体中析出二次针状O相,且随时效温度升高,二次针状O相变粗、变短,室温及650℃高温拉伸性能也随时效温度升高,表现为强度降低而塑性提高。     

热处理对多向锻造TiBw/Ti复合材料组织和力学性能的影响

研究了固溶时效热处理对多向锻造TiBw/Ti复合材料组织和力学性能的影响。实验表明:当固溶温度为950℃时,复合材料的基体为双态组织,TiBw沿初生α相分布;固溶温度为1050℃时,等轴α相转化为片层α相和α集束,β晶界出现,TiBw沿β晶界分布;固溶温度为1150℃时,复合材料的基体组织为魏氏组织,β晶界进一步扩大,α集束更加细长,TiBw沿β晶界或α集束分布。经热处理后,TiBw/Ti复合材料的室温抗拉强度和屈服强度随着固溶温度升高而增加,但室温塑性呈现相反趋势。     

固溶制度对Ti60合金轧棒组织和性能的影响

在α+β两相区研究了固溶温度、冷却方式对Ti60合金轧制棒材组织和力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,组织中等轴α相含量减少,板条状α相消失,次生α相含量增加;试样的拉伸强度略有增加,塑性变化不明显。随着冷却速率的降低,片状α的厚度,α集束的尺寸以及晶界α的厚度增加;试样的室温拉伸强度及550℃高温强度均降低。试样最优热处理制度为1010℃保温2h,空冷+700℃保温2h,空冷。     

加工及热处理对Ti5Zr6Mol5Nb钛合金组织和性能的影响

以新型近β型医用钛合金Ti-5Zr-6Mo-15Nb（TLE）铸锭为实验原料,通过开坯、锻造、轧制、热处理等多道工序制成板材和棒材。分析了不同加工工艺及热处理制度对合金组织与性能的影响。结果表明：TLE合金具有较高的强度、较低的弹性模量、优良的塑韧性与疲劳性能,冷热加工性能好;合金经过适当的固溶与时效处理后可获得良好的综合力学性能匹配,特别适合充当外科植入物材料使用。     

Ti60高温钛合金环材组织与性能的研究

研究了Ti60高温钛合金环材的组织和性能。结果表明,该合金环材经双重退火后的显微组织为双态组织,并含有强化相α2相及硅化物相;这种组织的环材具有良好的室温拉伸、高温拉伸、热稳定、蠕变和断裂韧性等性能匹配,它的各项主要性能与IM I834钛合金相当,可用于制作航空发动机压气机压气盘、叶片等构件。     

Ti40合金热稳定性的研究

研究了Ti40阻燃β钛合金的热稳定性。结果表明，仅固溶处理的Ti40合金具有良好的强度和塑性配合，其热稳定性相对较好；固溶并时效处理合金的热稳定性较差，且时效温度越高，合金的热稳定性也越差。热暴露温度越高，合金的热稳定性能越差。     

Thermal cycling In (α+β) Ti6Al4V alloy

Thermal cycling experiments of Ti6Al4V alloy in forged condition were perform in two phase (α+β) region and single phase β to two phase (α+β) regions. The tensile tests, microstructure observation and hardness were carried out before and after the cycling treatments. Thermal cycling in two phase (α+β) region between 950°C and 100°C resulted large decrease in tensile strength after 50 cycles. However, it increased after 100 cycles. The ductility exhibited large decreased for both the treatments. The cycling between 875°C and 100°C in this region exhibited initial decrease in strength after 50 cycles which further increased after 100 cycles. 150 and 200 cycles treatment did not show much change in strength. There was no much reduction in ductility after 50 and 100 cycles treatment. However, after 150 and 200 cycle treatment, it reduced to large extent. The cycling from single phase β region to two phase (β+β) region between 1150°C and 950°C after 50 cycle did not affect the strength to large extent. However, the treatment exhibited reduction in ductility for both: 5 minute and 3 minute socking at 1150oC. The extent of reduction being large for former compared to that for later. The hardness of all the samples including that for virgin sample exhibited very little variation. The microstructures of the alloy exhibited significant change in (β+β) phase morphologies. Similarly, the change in Young’s modulus, thermal expansion coefficient, dislocation density etc has caused the degradation of the alloy.     

固溶温度对Ti-62A合金拉伸性能和断裂韧性的影响

Ti-62A合金是一种新型高强高韧损伤容限型钛合金,研究了固溶温度对Ti-62A合金30 mm厚板材的显微组织、拉伸性能以及断裂韧性的影响规律。研究结果表明:Ti-62A合金Φ720 mm铸锭经单相区和两相区多道次大变形轧制后所得的30 mm厚板材组织为典型的片层组织,由片层状的α相和β转变组织构成,组织均匀,片层状α相平均宽度约为2.5μm,长度在40～65μm之间。两相区固溶+时效处理后,合金的组织类型为片层状组织,即片层状的初生α相(αp)相与β转变组织,随固溶温度升高,合金中的初生α相(αp)相含量显著减少,β转变组织逐渐增多,次生α相(αs)片层宽度增大,同时合金的强度下降,塑性上升,当接近相变点时这种趋势变缓。单相区固溶+时效处理获得魏氏组织,晶粒粗大,晶界平直而清晰,其拉伸强度高于920℃和940℃固溶时的片层组织,但塑性显著降低;与900℃固溶时相比强度和塑性均降低。合金的断裂韧性随固溶温度的上升而逐渐升高,单相区固溶并时效后的魏氏组织的断裂韧性明显优于两相区固溶并时效后的片层组织。     

钛合金复杂构件等温锻造工艺研究

针对钛合金复杂构件采用机加工成形成本高,材料利用率低的现状,提出钛合金复杂构件的新工艺,即先等温锻造成复杂构件形状,然后辅以机械加工的方法成形。通过有限元模拟分析和实验研究,提出非对称变截面钛合金复杂构件等温锻造成形工艺为:锻造温度900～950℃,应变速率0.03 mm·s-1,采用玻璃润滑剂,模具材料选用K3合金和空冷的锻后处理。实验结果表明:采用该等温锻造成形工艺获得的钛合金复杂构件完全满足系统的性能要求,并可替代机械加工产品;按新工艺加工成形的钛合金复杂构件,不但降低成本,缩短机加工时间,而且材料利用率也提高到60%以上。     

Phase Equilibria in Titanium-Rich Alloys of the Fe – Mo – Ti System

We have used metallography, x-ray diffraction, and electron-probe microanalysis to plot isothermal cross sections at 750°C and 600°C for the phase diagram of the ternary Fe – Mo – Ti system in the titanium-rich alloy region. We have established that at these temperatures, molybdenum lowers the solubility of iron in α‐titanium and expands the β ‐region. In grains of α‐titanium with composition near the boundary between α and α + β phase regions, a plate martensite‐like structure is formed.     

热处理制度对Ti-55531合金组织和力学性能的影响

通过采用不同的热处理制度研究了时效温度和β退火温度对Ti-55531合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:Ti-55531合金固溶加时效处理后可获得初生α相呈长条或等轴状的组织,β基体上大量析出的次生α相使其获得较高的强度,且强度随时效温度升高而显著降低,延伸率变化不明显,断面收缩率在620℃以上随着时效温度升高有所增加,但该组织状态断裂韧度偏低;β退火后可获得均匀的片状组织,具有较高的断裂韧性,抗拉强度在600~650℃之间随退火温度升高呈线性关系降低,可根据需要很方便地调整强度级别,塑性随退火温度升高变化不太明显。