杂质成分对TA15钛合金力学性能和微观组织的影响

主要研究了杂质元素N、O、Fe含量对TA15钛合金力学性能的影响，并通过光学显微镜、扫描电镜等实验手段对不同杂质成分的微观组织进行了研究分析。研究结果表明：随着杂质N、O、Fe含量的增加，TA15钛合金的室温拉伸、高温持久均得到提高。在显微组织上，不同杂质含量的组织形貌、结构有一定的差别。     

β相区冷却方式对TA15钛合金组织与冲击性能的影响

将TA15钛合金加热到单相区温度(β相区),随后分别采用水冷、空冷以及炉冷三种方式进行冷却处理,使用光学显微镜、冲击性能测试以及扫描电子显微镜等手段,研究不同冷却方式对TA15钛合金组织与冲击性能的影响,结果表明：合金经三种冷却方式处理后,组织中均出现粗大β晶粒,水冷的组织中析出α′相,而空冷的组织中析出细小针状次生α相,炉冷组织中析出片状α相。三种冷却方式中,合金经炉冷处理后冲击吸收功最大,其次是空冷,水冷最差。三种冷却方式的断裂类型均以脆性断裂为主,断口形貌均是以岩石状形貌为主,并有少量尺寸较小且深度较浅的韧窝分布在表面。     

热处理对TA15钛合金中厚板材组织及力学性能的影响

研究了退火温度在750—1010℃范围内对TA15钛合金中厚板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,在750～950℃两相区退火时,随着退火温度的升高,等轴化程度提高,初生α相含量从约70％降至约30％;次生α相逐步析出并长大,900℃开始,次生α相开始粗化,950℃时,次生α相粗化明显。室温强度则随退火温度的升高先降低后升高再降低,在880℃时抗拉强度和屈服强度同时达到最大峰值,而室温塑性总体上波动较小,与强度呈相反规律变化。与两相区退火相比,β退火后由于组织中存在粗大魏氏体以及晶界α相而使强度和塑性同时急剧下降。在整个退火温度范围（750～1010℃）内,屈服强度对于退火温度的变化更敏感,其波动幅度比抗拉强度更大。     

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。     

锻造工艺对TA15钛合金扁坯组织和力学性能的影响

采用4种不同锻造工艺对TA15钛合金棒材进行热加工锻造,得到规格为80 mm×150 mm×L的扁坯,对扁坯进行800℃×1 h热处理。研究了加工工艺对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,采用一次锻造(温度T1)/慢冷+二次锻造(温度T2)/快冷的工艺,锻出的TA15钛合金扁坯组织中初生α相含量约为10%,基体上具有较多的细小针状组织。用该工艺加工的TA15钛合金,其力学性能较其他工艺的高,横向和纵向性能差异较小,是一种性能比较优良的框锻件生产用坯料。     

TA15钛合金显微组织对超声探伤底波衰减的影响

针对TA15钛合金T形截面环锻件探伤时局部出现的底波衰减现象,进行了显微组织与超声波衰减关系的研究.利用光学显微镜对底波衰减强度不同区域进行了显微组织对比,利用电子背散射衍射(EBSD)技术表征不同超声底波强度区域α相的晶体取向分布及规律,并对晶体取向占比进行了统计,探讨了底波衰减的根本原因.结果表明,底波衰减部位对应...     

Fe元素对TA15钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了添加少量的Fe元素(0.2%,质量分数)对TA15钛合金力学性能的影响。对比分析了未添加Fe元素的TA15合金和添加了0.20%的Fe元素的TA15合金(TA15-Fe)的拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性、高温持久性能,并利用能谱仪测试了合金中主要元素的分布情况。研究结果表明:添加少量Fe元素对TA15钛合金的显微组织没有明显影响;两种合金的冲击韧性和室温、高温断裂韧性也基本无差异;而TA15-Fe钛合金的室温、高温抗拉强度较TA15钛合金提高约15 MPa,但在500℃下的持久寿命显著降低。这是由于Fe元素在β相内富集,起到固溶强化作用,从而提高了合金的抗拉强度;到了500℃Fe元素扩散迅速,从而加速了基体内原子和空位的运动,导致持久过程中位错攀移阻力下降,因此持久寿命降低。     

热处理对KS Ti-9钛合金微观组织及力学性能的影响

近年开发的新一代飞机用d＋届型钛合金KS Ti-9（Ti-4．5A1．2Mo-1．6V．0．5Fe-0．3Si．0．03C）,具有与Ti-6 Al-4V合金同等的强度,而且可以经冷轧制造成薄板,但是冷轧的KS Ti-9薄板在T方向和L方向存在明显的各向异性。     

烧结工艺对TA15粉末冶金钛合金组织与性能的影响

采用氢化脱氢TA15钛合金粉末为原料,通过模压成形与真空烧结及进一步热等静压(hot isostatic pressing,HIP)处理,制备TA15钛合金,对烧结合金及其热等静压后的组织形貌与拉伸性能进行分析与测试,研究成形压力及烧结温度对该合金组织与性能的影响。结果表明,随压制压力增大或烧结温度升高,烧结体的抗拉强度和伸长率都提高。热等静压后晶粒趋于球化,抗拉强度提升不明显,伸长率提升较显著。压制压力为700 MPa,烧结温度为1 300℃时,烧结合金的抗拉强度和伸长率都达到最大值,分别为1 050 MPa和2.81%。经HIP处理后合金的抗拉强度最高达到1 170 MPa,最大伸长率为5.6%。     

热处理对TA12A钛合金微观组织和力学性能的影响

通过改变热处理温度和冷却方式,研究了热处理对TA12A钛合金棒材微观组织和力学性能的影响。研究表明:随着TA12A钛合金热处理温度的升高,初生α相含量减少,次生α相含量和尺寸逐渐增加,但初生α相和次生α相的总含量变化不大。炉冷会抑制次生α相的析出。片层α相会产生较多的相界面,从而产生强化作用,同时也会阻碍裂纹的扩展。当热处理温度为1 000℃、冷却方式为空冷时,TA12A钛合金棒材组织中片层α相较多,初生α晶粒和片层α束域尺寸较小,其综合性能最佳。     

热处理工艺对TA5钛合金棒材显微组织及性能的影响

经过多火次锻造得到具有均匀细小等轴组织的TA5钛合金棒材,在600~800℃范围内对其进行不同温度和不同保温时间的退火热处理,研究不同热处理工艺对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,热处理温度在700~750℃,保温时间在60~90 min之间时,得到的组织为更加均匀的等轴组织;棒材的抗拉强度为740 MPa左右,屈服强度在595 MPa左右,延伸率在14%左右,强度和塑性达到较好的匹配。     

退火制度对TA19钛合金大规格棒材组织和性能的影响

研究了不同退火制度对TA19钛合金大规格棒材组织和性能的影响。结果表明：TA19钛合金棒材组织随退火温度的升高逐渐由等轴组织转变为双态组织,经（915～940）℃×1h／AC＋550℃×8h／AC双重退火处理后获得等轴组织,经（965～990）℃X1h／AC＋550℃X8h／AC双重退火后获得双态组织。TA19钛合金棒材的较佳热处理温度为（965～990）℃×1h／AC＋550℃×8h／AC,经该制度热处理后棒材的室温拉伸性能优良。     

TA15钛合金挤压薄壁型材拉伸性能及差异性研究

针对"直接热挤压"和"热挤压+脉冲锻打"TA15钛合金薄壁型材的室温力学性能及差异开展实验研究。通过对型材不同位置切取的试样进行拉伸试验,获得了型材抗拉强度和屈服强度分布规律,并对性能数据分布的均匀性和一致性进行深入分析。结果表明,"直接热挤压"态型材的抗拉强度和屈服强度数值分布较分散,强度离散系数大于3.5%;而"热挤压+脉冲锻打"态型材的抗拉强度和屈服强度数值分布相对集中,不同批次型材之间的力学性能一致性较好,强度离散系数均小于3%。进一步分析表明,2种状态型材之间的性能差异与型材表面状态、表面细晶层和截面尺寸有关。脉冲锻打能够改善型材表面细晶层分布的均匀性和截面尺寸精度,从而改善型材力学性能分布的均匀性和一致性。     

TA18钛合金斜轧管坯组织与性能研究

采用斜轧穿孔法制备TA18钛合金管坯,分析了管坯表面质量、氧化层厚度、组织和性能特点,并研究了开坯轧制加工率对管材组织的影响,以及热处理制度对成品管组织与性能的影响。结果表明:斜轧穿孔法制备的管坯表面光滑,其组织为变形的魏氏组织和少量的块状α组织。该管坯在进行两辊开坯轧制时,变形量应控制在55%以内。采用斜轧穿孔管坯生产的48 mm×5 mm成品管材,经过650~670℃×1 h真空退火处理后,其力学性能完全满足国军标GJB 3423—98和美标ASTM B 338—2010的要求。     

ZTA15Cr铸造钛合金材料的组织及性能

研究了ZTA15Cr铸造钛合金材料在铸造状态和热等静压状态下的力学性能和微观组织。结果表明,ZTA15Cr铸造钛合金在铸造状态下组织以马氏体＋晶界α＋针状α为主,强度高而塑性较差,力学性能数据分布离散性强,不能满足使用要求;经热等静压处理后,组织中的板条状α＋β交叉呈网篮状,塑性有较大提高,可满足航空航天对钛合金铸件的使用要求。     

Ti-26高强钛合金在大变形条件下的组织与性能研究

采用β锻造工艺制取Ti-26合金饼材，利用光学金相显微镜、透射电子显微镜与X射线衍射仪研究了Ti-26合金在不同变形量下的微观组织，及经过稍高于相变点热处理后的组织及相组成。利用万能试验机测其力学性能。结果表明：Ti-26合金变形前后的组织都是由β相和弥散分布的α相组成，所不同的是变形后α相含量增加，且由短棒状变成片状；在稍高于相变点温度固溶，再时效处理后，随着变形量的增加，强度先降低再升高，当变形量达到80％时，可以使合金得到较好的强度、塑性配合。     

锻造变形量对TC4-DT钛合金锻件组织与力学性能的影响

TC4-DT钛合金是一种高强高韧损伤容限型钛合金,常被用于新型飞机制造中,而变形量会对该合金的组织产生重要影响,并最终决定其力学性能。为此,本实验以300 mm×180 mm的TC4-DT钛合金棒材为原料,进行3种不同变形量的锻造变形,研究锻造变形量对锻件组织和力学性能的影响。结果表明:变形量太大或太小均会引起锻件内部显微组织不均匀,同时引起锻件不同部位力学性能存在较大的偏差,经综合分析确定TC4-DT钛合金合理的锻造变形量为35%左右。     

ZTi-3B铸造钛合金材料的组织和性能

介绍了ZTi-3B合金在不同状态下的组织、室温及高温力学性能,并对精铸热处理态的室温力学性能进行了分析。合金经试验及实际应用证明:性能稳定、工艺性良好。     

TB2钛合金电子束焊接接头组织与性能的试验研究

分析了TB2钛合金电子束焊接接头的显微组织结构，结合焊接接头的显微硬度分布规律以及力学性能试验结果，分析了焊接接头不同区域的性能。结果表明：TB2钛合金具有良好的可焊性，焊接接头强度系数高于0．95，塑性低于母材，采用炉冷方式可获得较好的延伸率，空冷次之，水冷最差；焊缝区内有弥散α析出的β晶粒，热影响区晶粒长大不是特别明显。焊缝区硬度最高，塑性差，且焊缝热影响区较窄。     

选区激光熔化成形TA1钛合金组织性能研究

通过选区激光熔化(SLM)制备TA1合金,研究了打印态及退火态TA1合金的组织及性能。研究结果表明,SLM制备的TA1合金具有优异的力学性能,其抗拉强度、伸长率及断面收缩率均满足GJB 2744A-2007中锻件的要求,尤其抗拉强度达到600 MPa以上。打印件在不同打印方向上的性能略有差异,Y方向上最优,X方向上次之,Z方向上最弱（580 MPa）。退火处理后的组织更加均匀,抗拉强度、断面收缩率和硬度比打印态略有降低,伸长率略有增大。SLM制备的TA1合金能够在复杂精密件的应用上代替锻件,节省原材料,为3D打印TA1合金的应用提供参考。