不同工艺成形的TC2合金大规格板坯组织分析

采用低温大压下工艺成形出厚度为240 mm的大规格TC2钛合金板坯,并研究了不同锻造工艺对TC2钛合金板坯组织和性能的影响。结果表明:采用低温大压下工艺成形的大规格TC2合金板坯的晶粒得到充分破碎,退火后得到的板坯具有细小、均匀的等轴组织。     

大规格TC2钛合金包套叠轧薄板制备技术及组织性能研究

采用包套叠轧工艺生产出了宽幅大规格TC2钛合金薄板,研究了包套叠轧工艺对TC2钛合金薄板组织和力学性能的影响。结果表明:采用包覆叠轧在两相区轧制的大规格TC2合金薄板具有细小、均匀的等轴组织。采用交叉轧制的包覆叠轧可获得均匀的组织及较好的室温强度和塑性匹配。它的纵、横向性能均匀一致,有利于后续板材加工成形。     

大规格TC4钛合金厚板研制

采用经三次真空自耗电弧熔炼、多向锻造得到的TC4钛合金板坯为原料,以热模拟试验所获得的热加工图为参考,利用西部钛业有限责任公司2 800 mm四辊热轧机成功制备出了宽度为2 300 mm,厚度达到40~70 mm的大规格TC4钛合金厚板,研究了热轧工艺对其组织和室温力学性能的影响。结果表明,轧制温度、道次变形率和应变速率是制备大规格TC4钛合金厚板的关键工艺因素。所制备的TC4钛合金厚板的显微组织为双态组织,由平均晶粒尺寸为25μm的等轴初生α相、拉长的次生α相及晶间β相组成,其室温抗拉强度为925~960 MPa,屈服强度为870~910 MPa,延伸率为12.0%~14.5%。     

海绵钛/电解钛熔炼TC4钛合金铸锭直接轧制板材的组织及性能

分别以海绵钛和电解钛为原材料熔炼TC4钛合金,将熔炼后的铸锭进行热轧,研究两种原材料熔炼的铸锭轧制为TC4轧板后的组织与性能。结果表明,海绵钛TC4热轧板材组织较电解钛晶粒粗大,组织不均匀,而电解钛TC4热轧板材组织为均匀细长、条状交错的α相,呈现出类似网篮组织结构。海绵钛TC4板材的抗拉强度和洛氏硬度明显高于电解钛TC4钛合金板材,而电解钛TC4板材的塑性更好。海绵钛TC4板材的断裂方式为准解理断裂与韧性断裂的复合断裂,而电解钛TC4板材的断裂方式为韧性断裂。     

连续轧制过程中TC4钛合金的组织均匀性分析

采用连续轧制的变形方式制备了不同规格TC4钛合金棒材,主要分析了不同加热温度下材料显微组织的均匀性。结果表明,930和970℃两种温度轧制的TC4钛合金□45mm材料内外组织差异大;随着棒材规格减小,棒材组织更均匀、更细小;两种轧制温度的棒材性能均符合GB 13810标准要求,最小规格Ф11.5 mm棒材强度与塑性都优于其他规格,综合性能优良。     

大规格TC4钛合金板坯的制备

通过真空自耗电弧炉熔炼了TC4钛合金,采用多向锻造的方法制备了大规格TC4钛合金板坯。结果表明,通过多向锻造工艺生产的大规格TC4钛合金板坯能够满足要求。这证明所采用的锻造方式是合理的。     

锻造工艺和时效处理对TC10钛合金组织和性能的影响

采用工艺A和工艺B 2种不同锻造工艺获得Ф130 mm的TC10钛合金棒材,研究了锻造工艺对棒材组织和力学性能的影响。同时研究了时效温度对TC10钛合金棒材组织和性能的影响规律。研究结果表明,工艺A获得的棒材组织均匀性好,且棒材性能的各向异性小;工艺B获得的棒材组织均匀性差,且棒材性能的各向异性大。TC10钛合金棒材的抗拉强度随时效温度升高先降低再升高,而塑性则随时效温度升高先升高再降低,棒材经875℃×2 h/WC+550℃×6 h/AC热处理可以获得良好的综合力学性能。     

TC4-DT钛合金自由锻件组织与性能的影响因素

研究不同尺寸规格和质量的TC4-DT钛合金自由锻件的组织与性能的影响因素。结果表明:为获得具有均匀组织和性能的TC4-DT钛合金自由锻件,应尽量避免采用单火次、大变形量的锻造方式。在制定合适的锻后热处理制度时,应综合考虑锻件的最大截面和尺寸因素。     

熔炼方式对TC17钛合金铸锭化学成分及棒材组织均匀性的影响研究

对比分析一次电子束冷床炉熔炼(EBCHM)加一次真空自耗电弧炉熔炼(VAR)和三次真空自耗电弧炉熔炼生产的φ820 mm TC17钛合金铸锭的化学成分均匀性,以及由这两种铸锭经相同工艺锻造得到的棒材的组织均匀性。结果表明,通过原材料控制和工艺参数设计,两种熔炼方式均可生产出化学成分均匀、杂质含量可控的大规格TC17钛合金铸锭,且EBCHM+VAR工艺在残钛回收方面具有优势;两种工艺得到的铸锭,经相同的锻造工艺可获得组织均匀的棒材,为航空转动件提供材料支撑。     

某特殊需求的大规格TC4钛合金棒材制备工艺研究

为给某特殊锻件提供满足缺口应力断裂性能的大规格TC4钛合金棒材,将3次真空自耗熔炼得到的5 t重的Ф720 mm TC4钛合金铸锭,分别采用β相区开坯+两相区直拔锻造和β相区开坯+两相区锻造(镦拔+直拔)两种工艺,制成Ф350 mm TC4钛合金棒材。第二种工艺制备的锻棒组织的均匀性及等轴化程度、超声波探伤水平均优于第一种工艺制备的棒材;普通退火处理后棒材的室温塑性和缺口应力断裂性能也较好;各项技术指标均符合标准要求。     

钛合金无缝管在油气井中的应用现状及工艺研发

介绍了钛合金无缝管的制备加工工艺及其在海洋工程和油气开发领域的应用现状。为满足油气井用高强度、高韧性及高耐蚀性要求,以传统TC4钛合金的化学成分为基础开发出了新型钛合金;并通过全流程优化热轧及热处理工艺,提出了适用于大尺寸钛合金油井管的短流程、低成本生产工艺。采用短流程工艺试制TC4-NiNb钛合金无缝管,产品的室温强度较TC4钛合金无缝管提高100 MPa以上,力学性能及冲击韧性均满足P110或Q125钢级要求。该短流程工艺为进一步降低钛合金油井管成本和拓展其应用提供了可能。     

TA10钛合金板材的热处理工艺研究

为了使热轧TA10钛合金板材的塑性指标能够满足后续爆炸复合工艺的要求,对3 mm厚热轧TA10钛合金板材进行了不同温度和不同保温时间的退火热处理,研究退火温度和保温时间对其组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态TA10钛合金板材经(700~750)℃×(30~60)min/AC热处理后可以得到较为均匀的等轴α相组织和较好的综合力学性能,满足爆炸复合用钛板的使用要求。     

热处理对石油管用Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Ru钛合金组织和性能影响研究

为了满足中国严酷的油气勘探开发环境石油管需求,开发了新型Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Ru钛合金材,但这种新型钛合金的加工制备和热处理工艺有待进一步研究。本文通过使用光学显微镜,力学性能测试,电子背散射衍射分析和透射电子显微镜等手段系统研究了不同热轧工艺和热处理制度对Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Ru钛合金组织和力学性能的影响。研究表明,在α+β两相区(940?C)和β单相区(1000?C)经过80%变形量轧制后,该合金板材具有较好的塑形变形能力,未发现宏观裂纹。在α+β两相区热轧后,单级退火处理虽一定程度上均匀化组织,但晶粒仍较大,且轧板纵横向组织仍有较大差异;β单相区热轧后,显微组织比940?C热轧后晶粒更小且分布均匀,纵横向组织形貌基本相同。对于不同的热轧温度,采用双级退火处理都可以获得更为细小和均匀的组织。随着单级退火温度的升高,不同温度下热轧板材的拉伸强度下降,冲击功和冲击韧性逐步上升。当采用双级退火处理时,可以一定程度提高强度,但降低了板材的韧性。在同样的热处理工艺下,提高热轧温度,即采用1000℃热轧且850℃单级退火工艺,可以获得较好的强度和韧性匹配。     

轧制工艺对TC11钛合金厚板组织和性能的影响

文章通过控制TC11厚板材的轧制温度和开坯变形量,测试不同工艺板材的组织和力学性能,认为β单相区开坯的热态组织为理想的网篮组织,57.2%以上大变形量开坯是得到均匀网篮组织的关键。同时研究了轧制温度和变形量对TC11钛合金组织和性能的影响,经β相变点以上开坯61.2%大变形的TC11板材热态组织为均匀的网篮组织。退火后得到细小的双态组织,综合力学性能良好。成功研制出了激光成形基板用TC11钛合金厚板,为增材制造TC11钛合金大型复杂结构件奠定了基础,填补了国内TC11钛合金增材制造基板的研究和制造空白,推进了钛合金增材制造工业的发展。     

热处理对石油管材用Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Ru钛合金组织和性能的影响

为了满足中国严酷的油气勘探开发环境下对石油管材的需求,开发了新型Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Ru钛合金,但这种新型钛合金的加工制备和热处理工艺有待进一步研究。本实验使用光学显微镜,力学性能测试,电子背散射衍射分析和透射电子显微镜等手段系统研究了不同热轧工艺和热处理制度对Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Ru钛合金组织和力学性能的影响。研究表明,在α+β两相区(940℃)和β单相区(1000℃)经过80%变形量轧制后,该合金板材具有较好的塑形变形能力,未发现宏观裂纹。在α+β两相区热轧后,单级退火处理虽一定程度上能使组织均匀化,但晶粒仍较大,且轧板纵横向组织仍有较大差异;β单相区热轧后,显微组织比α+β两相区(940℃)热轧后晶粒更小且分布均匀,纵横向组织形貌基本相同。对于不同的热轧温度,采用双级退火处理都可以获得更为细小和均匀的组织,可以在一定程度上提高强度,但降低了板材的韧性。随着单级退火温度的升高,不同温度下热轧板材的抗拉强度下降,冲击功和冲击韧性逐步上升。在同样的热处理工艺下,提高热轧温度,即采用1000℃热轧且850℃单级退火工艺,可以获得较好的强度和韧性匹配。     

显微组织对TC16钛合金棒丝材冷镦成形性能的影响

TC16钛合金棒材在冷镦成形方面具有较大的加工和应用优势,棒材组织形貌对最终紧固件冷镦成形性有直接影响。采用不同加工方式、不同变形温度和热处理制度获得了不同组织状态的TC16钛合金小规格棒丝材,通过紧固件冷镦成形实验,研究了显微组织对冷镦成形性能的影响。结果表明,TC16钛合金丝棒材冷镦过程中的组织变形主要是纵向金属扁平化和破碎挤压的过程;纵向为等轴组织或者网篮组织的TC16钛合金棒丝材,在冷镦过程中纵向变形均匀,冷镦过程顺利;纵向为拉长组织的TC16钛合金棒丝材在冷镦过程中易产生裂纹。     

自由锻变形方式对TC6钛合金棒材组织和力学性能的影响

通过改变自由锻变形方式研究了TC6钛合金棒材组织和力学性能的变化。结果表明:与传统的自由锻方法相比,使用改进工艺锻造的合金增加了组织均匀性,心部和边部显微组织趋于一致。提高显微组织均匀性使TC6钛合金棒材的力学性能均匀性增加,工艺改进后棒材的强度比改进前提高了30~50 MPa,伸长率略有升高。最终获得了组织和力学性能符合ΓOCT90107-73标准的TC6钛合金棒材。     

轧制工艺对TC4中厚板组织及力学性能的影响

基于2800 mm热轧生产线的装备特点,对TC4中厚板材进行了控制轧制工艺的开发,以提高它的强韧性。为了对比工艺效果,对同一规格TC4合金板材分别采用常规轧制与控制轧制工艺进行热轧,经800℃×1 h/AC的普通退火后,对板材试样进行了金相分析和力学性能测试。结果表明:与常规轧制工艺相比,控制轧制后的板材室温强度提高了约30 MPa,而伸长率与常规轧制板材的基本相当;由于轧透性大大提高,板材断面组织更加细小均匀。     

TC21合金铸锭熔炼工艺研究

采用真空自耗电弧炉熔炼并浇注了TC21合金大规格铸锭.研究了中间合金的选择、电极制备方式以及熔炼工艺参数对合金铸锭成分均匀性的影响,探索出了TC21合金铸锭合理的生产工艺.结果表明,采用该工艺生产的TC21合金大规格铸锭化学成分均匀,冶金质量优良,满足使用要求.     

TC21钛合金动态力学性能和抗弹性能的研究

采用分离式霍普金森压杆和终点弹道实验装置,研究了α+β区和β区锻造的TC21钛合金的动态力学性能和抗弹性能。结果表明:在动态压缩试验条件下,α+β区锻造的TC21钛合金较之β区锻造的TC21钛合金具有更高的动态强度,而β区锻造的TC21钛合金的临界断裂应变更大,具有更好的动态塑性变形能力;在12.7 mm穿甲弹侵彻条件下,无论是α+β区还是β区锻造的TC21钛合金靶板的抗弹性能均与TC4钛合金靶板的抗弹性能相近,这可能是由于TC21钛合金和TC4钛合金靶板都易于发生绝热剪切破坏所导致。α+β区锻造的双态组织靶板的损伤模式为塑性扩孔导致的背部崩落破坏模式,β区锻造的片层组织靶板的损伤模式为脆性破碎模式;2种组织靶板的失效破坏均为绝热剪切带和其诱发的裂纹所导致。