等温校正+固溶时效热处理工艺对改善叶片型面和组织性能的影响

针对TC11钛合金叶片锻造变形后的残余应力和冷却时的温度应力叠加造成的叶身型面翘曲问题,采用等温校正的方法来释放残余应力,使翘曲变形减轻,叶片尺寸达到合格,同时保证叶片的金相组织和力学性能得到改善。校正实验结果表明,采取等温校正＋固溶时效热处理工艺得到的叶片型面、力学性能和金相组织,优于仅固溶热处理而未进行校正的叶片;随着校正温度的提高,叶片校正效果越来越明显,当校正温度提高到900℃时,等温校正型面透光度最小;叶片等温校正＋固溶时效热处理的最佳组合工艺方案为860℃时,校正压力为3MPa,保压时间3 min,应变速率10^-2（S^-1）。     

等温校正工序的先后对钛合金叶片型面的影响研究

采用等温热校形的方法来减小钛合金叶片型面翘曲变形.文中主要分析了校正工序的先后顺序对叶片型面变化的影响规律.试验得出:先校正后固溶加时效热处理的校正方案比先固溶热处理后校正的方案所获得的叶片型面更合理.     

钛合金叶片等温校正模具设计

TC11钛合金叶片是航空发动机的重要部件之一,其型面复杂、质量要求高,在成形过程中常因锻造后的残余应力和温度应力的作用而发生翘曲变形,最终导致报废.采用等温校正工艺可使翘曲变形减少,叶片型面达到合格要求.本文采用三维设计软件Pro/E针对等温校正模具进行设计,主要解决模具型腔的造型问题,进行叶片的三维曲面造型,同时设计等温校正模的加热冷却装置.其设计流程为:创建叶片的三维实体→对叶身进行加放余量→利用实体创建模具型腔→添加模具结构件→设计加热冷却装置.     

改善低氧TC4-LC及重熔TC4钛合金性能的热处理工艺

通过显微组织分析和力学性能测试,研究了退火、固溶、固溶+时效、β热处理等热处理工艺对自产低氧TC4-LC钛合金和重熔的高氧TC4钛合金组织和性能的影响。结果表明,氧含量对合金力学性能的影响显著,相同成分下力学性能取决于微观组织;热处理只能在一定程度上提高低氧TC4-LC合金的力学性能,不能满足TC4钛合金的力学性能要求;重熔TC4钛合金经不同制度热处理后,强度大幅度提高,塑性除退火处理后有所提高,其它热处理不同程度降低,退火和固溶+时效处理后的力学性能均可以满足TC4钛合金力学性能的要求。     

热处理对激光沉积TC4/TC11组织和性能的影响

通过对激光沉积TC4/TC11钛合金直接过渡件沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能、拉伸断口及显微硬度进行对比研究,探索改善激光沉积TC4/TC11钛合金组织,进而提高综合力学性能的途径。研究结果表明,沉积态试样在970 ℃热处理后α板条的长宽比小于沉积态和退火态,两侧组织均呈现典型的网篮组织特征且更为均匀,晶界α相彻底消失,过渡界面基本消失,使得TC4/TC11组织参数最优化;沉积态、去应力退火和固溶时效(最优热处理参数)热处理后试样的拉伸断口为韧性断口且均断在了TC4侧,其中固溶时效热处理后试样强度没有明显降低,塑性得到显著提高,具有良好的综合力学性能;当热处理温度提高到970 ℃(最优热处理参数),该试样沿着整个过渡界面显微硬度值分布最均匀、差异最小,基体与过渡界面处显微硬度值变化也最小。     

成分梯度对激光沉积制造TC4/TC11连接界面组织和性能的影响

通过对不同成分梯度激光沉积TC4/TC11钛合金试样沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能、拉伸断口、室温耐磨性能及显微硬度进行对比研究,探索改善激光沉积TC4/TC11钛合金组织,进而提高综合力学性能的途径。结果表明,当固溶时效热处理温度升高至970℃时,TC4/TC11钛合金显微组织中α板条的长宽比更小,其中球状α相和短棒状α相数目明显增多,且具有3层过渡区的显微组织更为均匀有序,过渡界面基本消失;不同成分梯度的固溶时效态试样的强度和塑性随着过渡层数的增加而增加;过渡层为1层和3层试样的摩擦系数曲线相似,过渡层为0层试样的摩擦系数较小,且不同成分梯度的固溶时效态试样磨损机理均主要为剥层磨损和黏着磨损;不同成分梯度试样的硬度排序为:沉积态去应力退火态固溶时效态。     

Effects of heat treatment process on microstructure and mechanical properties of TCA-DT titanium alloy plate

研究了不同热处理制度对TC4-DT合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4-DT合金在α＋β两相区固溶处理时,随着固溶温度的降低,初生α相含量逐渐增多,强度降低,塑性增加;固溶冷却速率越慢,获得的α’马氏体越少,随后的时效强化效果越小。随着时效温度的提高及时效时间的延长,析出的次生α相数量增多,晶粒粗化,屈服强度出现先增加后下降趋势,塑性变化不大。因此,最佳热处理工艺为955℃×1h,AC＋550℃×8h,AC,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。关键词：TC4-DT钛合金;热处理;组织;性能     

热处理对激光沉积TC4组织和性能的影响

通过对激光沉积TC4钛合金沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能及显微硬度进行对比研究,探索改善激光沉积TC4钛合金组织,进而提高综合力学性能的途径。研究结果表明,沉积态试样在970 ℃热处理后初始连续的晶界α相已经彻底破碎;随着固溶时间的延长,球状α相进一步长大且增多,α板条充分生长且显著增大;在970℃固溶2h后再进行时效热处理后,组织是一种由等轴α,网篮α和转变β相构成的三重混合组织,使得组织参数达到最优化。与沉积态和退火态相比,固溶时效处理后的试样,由于组织中的等轴组织起着变形协调的作用,网篮组织可以降低位错的塞积作用进而提高塑性,使得塑性有很大的提高且强度又降低不多,综合力学性能得到显著的提高。激光沉积制造TC4钛合金的沉积态、退火态、固溶时效态和固溶态（固溶温度相同）的显微硬度依次升高,但是当固溶温度进一步提高至相变点以上进行热处理时,由于再结晶后的晶内组织发生了重排,试样的显微硬度将会明显下降。     

不同热处理工艺对Ti6Al4V钛合金微观结构和力学性能影响

通过对Ti6Al4V钛合金进行不同工艺的热处理,分析了不同工艺处理后的显微组织,进行了拉伸试验、示波冲击试验测试。研究固溶时效处理对Ti6Al4V钛合金显微组织、力学性能和冲击韧性的影响。利用金相显微镜、环境扫描电镜（ESEM）进一步分析了钛合金的组织、冲击断口特征与力学性能间的关系。结果表明随固溶温度增加,钛合金屈服强度和抗拉强度得到显著提高,塑韧性先增加后降低。优化热处理工艺后,Ti6Al4V钛合金经960 ℃ WQ和500℃ × 4 h AC处理,获得优良综合性能,σ0.2为1050MPa,σb为1120 MPa,Ak为46.22 J。钛合金固溶时效后的组织由β基体和析出的α相组成,片层状β相和小针丛状α相组织提高合金综合性能。     

热处理工艺对TC11钛合金组织与性能的影响

采用正交试验法研究固溶温度和固溶时间、时效温度和时效时间4个因素对TC11钛合金力学性能和组织的影响。结果表明采用固溶温度960℃,固溶时间30 min,时效温度530℃,时效时间8 h的热处理制度,TC11钛合金可以得到最优的强塑性组合,抗拉强度1133 MPa,屈服强度1045 MPa,伸长率18.84%,断面收缩率56.49%。     

两相区热处理对TC21钛合金显微结构的影响

采用金相显微镜和扫描电镜等手段，研究了固溶、固溶时效等热处理工艺对TC21钛合金显微组织的影响，确定了两相区热处理得到的显微组织，采用透射电镜、X射线衍射方法研究了TC21钛合金在两相区热处理的相组成。同时探讨了固溶温度、固溶时间、冷却方式以及时效处理对这种合金显微组织和相结构的作用。结果表明：在两相区进行热处理，均得到双态组织；相组成主要是α相、β相，并在TC21合金中发现含有少量金属化合物，如α2-Ti3Al相、B2相、Zr3Al、Si2Mo等；固溶温度影响了初生α相的体积分数和晶粒尺寸：固溶时间达到一定程度后，延长保温时间对显微组织没有明显影响；冷却速度影响声转变基体组织；时效也对β转变基体组织和次生α相有影响。     

热处理工艺对TC16合金棒材组织和性能的影响

TC16钛合金在780、800、850、900℃下固溶热处理30 min,分别以水淬、空冷、炉冷方式进行冷却,再分别在520、560和600℃保温2、4、8、16 h空冷进行时效处理,利用OM和室温拉伸性能测试等方法,研究了不同热处理工艺对TC16钛合金棒材组织和性能的影响。结果表明,固溶温度对TC16钛合金塑性影响不大,相同的固溶时效处理制度下,随时效时间增加和温度的提高,合金强度和塑性都增加。TC16钛合金较合理的固溶时效处理工艺为:(780±20)℃固溶处理,保温2 h,炉冷至550℃以下后空冷,后在560℃下时效8 h,空冷,如此能获得要求的室温拉伸性能及良好的综合性能。     

热处理及预拉伸对TC4-0.55Fe合金组织和力学性能的影响

本文研究了具有双态组织的钛合金Ti-6Al-4V-0.55Fe(TC4-0.55Fe)在不同热处理制度（固溶时效、双重退火）和引入预拉伸对微观组织及力学性能的影响,并分析了合金显微组织与力学性能之间的联系。通过对双态组织的 TC4-0.55Fe采用固溶时效和双重退火热处理后微观组织和力学性能进行比较,发现两种热处理方式下随着时效和低温退火温度升高合金中微米级的片层α相厚度均逐渐增大、强度降低、塑性提高。固溶时效热处理下随着时效温度的升高合金屈服强度从530℃的873MPa下降到590℃的862MPa,而延伸率提高3.2%。双重退火热处理试样的屈服强度随着低温退火温度的升高逐步降低,但是延伸率相比于固溶时效有了很大提高,最好可达到23.6%。由于普通热处理对钛合金强度提升不明显,时效和低温退火温度均为590℃时,双重退火试样塑性更优于固溶时效,所以选择该试样引入预拉伸强化,对其在固溶和低温退火中间进行预拉伸。引入预拉伸后,晶粒发生了明显的变形,进行时效强化后合金组织无沉淀区（PFZ）中析出大量细小的二次α相（αs）,引入预拉伸后进行时效可以在提升钛合金屈服强度的同时只降低极少的塑性,其中预拉伸形变1%的试样等轴晶含量最高,强度较引入预拉伸前提高68MPa,延伸率仅下降4%,力学性能最优。通过本文研究可知,TC4-0.55Fe钛合金在经过固溶处理后继续进行预拉伸和时效处理,可以有效提升合金的综合力学性能。     

Ti-Al-Cr两相钛合金的组织与性能研究

研制了一种Ti-Al—Cr两相钛合金。实验用合金采用真空自耗电弧熔炼,在α＋β两相区锻造成60mm-60mm的方棒。用金相法测试合金相变点为（970±5）℃。为了解热处理制度对合金显微组织和力学性能的影响,合金经过4种工艺制度进行热处理。用金相显微镜观测了不同热处理制度下的组织特征,并测试其力学性能。研究结果表明,相变点以下固溶处理得到双态组织,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,合金强度升高,塑性呈下降趋势。β固溶处理后得到魏氏组织,合金强度和韧性匹配高于相同热处理条件TC4合金水平。     

热连轧工艺制备TC4钛合金无缝管材组织及力学性能研究

采用热连轧机组制备出?108 mm×14.5 mm×L的TC4钛合金无缝管材，测试分析了管材热处理前后的显微组织和力学性能。结果表明：热连轧工艺生产的TC4钛合金无缝管材力学性能优良，组织呈现变形的过渡组织形貌，主要由大量扭曲变形的片层状α相以及未完全破碎的β晶界组成。经热处理后，组织形貌均匀，晶内片层α相变为棒状α相，晶界α相发生再结晶形成球状α相。TC4钛合金无缝管材经固溶时效处理后力学性能得到提升，其R_m≥995 MPa,R_(p0.2)≥931 MPa,A≥15%。     

TC6钛合金叶片精锻工艺及模具变形补偿设计

为解决TC6钛合金精锻叶片的变形问题,利用有限元分析方法并结合实际生产,对精锻工艺、模具补偿及热处理工艺进行了优化。在分析TC6钛合金的高温压缩应变行为的基础上,给出了具体的精锻工艺参数及热处理工艺参数;分析了精锻成形过程中变形残余应力对TC6钛合金叶片变形的影响规律及模具变形规律,采用终锻模具逆向补偿设计和改进热处理装炉方式两种手段来减小精锻叶片的变形。研究结果表明:改进工艺后,某机3、4级精锻转子叶片不同截面的扭转值较改进前下降了53%～84%,年均废品损失降低了5万元以上,将该工艺推广至其他精锻叶片生产中可取得可观的经济效益。     

低温固溶及时效处理对TC4合金棒材组织及力学性能的影响

研究了TC4钛合金棒材经650和700℃固溶处理及时效处理后的组织和性能变化。结果表明:对热加工态的TC4钛合金进行650℃的固溶热处理,材料的显微组织和拉伸性能变化不大。经过700℃固溶热处理,TC4钛合金棒材强度明显降低,屈服强度相对于热加工态降低77 MPa,且屈/强比明显低于普通退火。时效热处理后,合金的强度显著提高,400℃时效后抗拉强度达到1020 MPa,相对于热加工态提高53 MPa。显微组织分析表明,热加工后的TC4棒材显微组织由初生α相、次生α相以及残余β相组成。热处理过程中,残余β相中针状α相的溶解与重新析出是影响合金拉伸性能变化的主要原因。     

热处理对Ti-6Al-4V棒材固溶时效性能的影响

概述了对飞机转动件叶片用Ti-6Al-4V(TC4)钛合金棒材通过采用不同固溶时效热处理制度的实验,以研究TC4用钛合金棒材不同热处理制度与组织、固溶时效性能之间的关系,通过对比试验得出工业化生产满足宇航结构件和转动部件用TC4棒材制定合理的固溶时效热处理制度。     

热处理对TC4钛合金厚板组织和性能的影响

采用正交试验方法,研究了不同热处理制度对TC4钛合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对合金显微组织、室温拉伸强度、塑性和断裂韧性影响很大。相变点下固溶时合金组织为双态组织,相变点上固溶时合金组织为魏氏组织;当固溶温度从975℃相变点下增加到1045℃相变点上时合金的强度变化不大,合金的塑性大幅下降,而合金的断裂韧性逐渐升高;TC4钛合金厚板在975℃/10 min+670℃/1 h热处理,可获得最佳强度-塑性匹配,在995℃固溶处理,670~760℃时效处理可获得最佳强度-韧性匹配。     

改进型BT25y钛合金热处理工艺对棒材组织和性能的影响

对改进型BT25y钛合金棒材固溶、时效热处理与力学性能的关系进行了研究。结果表明,改进型BT25y钛合金强化热处理的固溶温度为900～945℃,时效温度为530～550℃,在该工艺范围内处理,可获得均匀α＋β等轴组织,且组织性能匹配较好,各项拉伸性能指标均达到或超过工程应用的技术要求。