置氢Ti-6Al-4V合金组织演变与超塑性能

应用高温拉伸实验研究了氢对Ti-6Al-4V合金超塑变形行为的影响,借助于OM、SEM、TEM和XRD等分析手段,分析了氢对钛合金组织演变的影响.结果表明:氢可促进合金中β相数量的增加,氢质量分数达到0.2%时合金出现马氏体组织,并随着氢含量的增加而逐渐粗化;适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为,如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速率敏感指数m值;Ti-6Al-4V合金加入质量分数0.1%的氢,其峰值流动应力降低53%,变形温度降低约60℃,且由于氢的加入,使得超塑变形后的位错密度减少,说明氢促进了位错的运动.     

通过等通道转角挤压加工的超细晶Ti-6Al-4V的低温超塑性

由于比强度高、耐蚀性好和与超塑性有关的易成形性，α/β钛合金Ti-6Al-4V在宇航工业中广泛用作结构材料。尽管以前对超细晶Ti-6Al-4V的加工进行了许多努力，但还没有对通过等通道转角挤压工艺（ECAP）获得晶粒细化及其超塑性进行过系统的研究。韩国浦项科技大学的科研人员研究发现超细晶Ti-6Al-4V的低温超塑性随温度和应变速率而变化。通过873K等温ECAP时施加-4的有效应变，使初始材料等轴仪晶粒尺寸从11μm减小到0．3μm（体积百分数不变）。因而在退火温度达873K时产生了相对稳定的超细晶显微组织。     

Ti-15-3合金超塑性变形及微观组织演变

研究了Ti-15-3合金以不同的应变速率进行一段拉伸与二段拉伸后的力学性能与微观组织. 试样在超塑性变形过程中发生了不同程度的连续动态再结晶, 第二相粒子弥散分布在β相基体中, 晶粒尺寸随变形量的增加而减小, 而晶界取向差则随变形量的增加而增加. 非理想组织的Ti-15-3合金在二段拉伸条件下表现出更好的超塑性.     

细晶W-Cu合金的高温拉伸力学行为与组织演变

研究了平均晶粒度在0.5μm以下细晶W-40Cu和W-50Cu合金在200~800℃范围内的高温拉伸力学行为,并结合SEM断口形貌分析了材料在高温状态下的断裂形式及其组织变化规律。结果表明:W-Cu合金拉伸强度随温度升高而迅速降低,其延伸率在室温至400℃温度区间时变化不大;当温度大于400℃时,合金延伸率迅速上升。拉伸断口特征表明:在室温条件下,细晶W-Cu合金的断裂主要包括W晶粒的沿晶断裂与Cu相的延性撕裂;温度在400℃时,Cu相开始软化,但合金材料受铜的"中温脆性"影响而使得材料的断裂延伸率变化不大;当温度达到800℃时,材料的断裂方式主要受Cu相的影响而表现出很好的延性断裂。     

置氢Ti-6Al-4V钛合金超塑性研究

通过采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行超塑性变形试验,研究变形温度和应变速率对置氢TC4合金超塑变形性能的影响,利用XRD,SEM和TEM分析热氢处理改善钛合金超塑性能的机制.结果表明:置氢可降低超塑成形流变应力、变形温度,提高应变速率和m值;但只有适量的氢才有利于改善钛合金超塑性,即存在一个最佳置氢量;置氢0.35%H(质量分数)的TC4合金在800℃和3×10-3 s-1条件下仍有一定超塑性.分析表明,置氢钛合金超塑变形过程除晶粒转动和滑动机制外,位错滑移和孪生也作为辅助超塑变形机制.     

元素Cr对粉末冶金Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用冷等静压、真空烧结的方法制备不同Cr含量的Ti-6Al-4V合金,通过金相观察、力学性能测试及SEM分析等方法研究Cr元素对Ti-6Al-4V合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:添加Cr元素后,合金中并未出现化合物Ti Cr2,其组织是由(α+β)相组成的魏氏组织。Cr的添加降低了合金的致密度,提高了其抗压强度,当Cr质量分数为4%时,合金的抗压强度达到1 855 MPa。Cr质量分数为1%、2%时,合金断裂形式为韧性断裂;Cr含量为3%、4%时,合金断裂形式为解理断裂。     

TA15钛合金超塑性变形时的组织演变

研究了TA15钛合金超塑性变形后显微组织的演变及变形条件对超塑性变形行为的影响。结果表明:在变形温度为850~950℃、应变速率为1×10-4~1×10-3s-1超塑性拉伸时,TA15钛合金表现出良好的超塑性变形性能,且在900℃,5.5×10-4s-1变形条件下,延伸率最大为803.3%。在应变速率不变的条件下,随着变形温度的升高,α相晶粒尺寸增大,β相含量增加,晶粒仍保持细小、等轴状态。在变形温度一定时,随着应变速率的降低,α相晶粒尺寸增大,β相含量增加。同时变形程度对显微组织有显著影响,拉伸后不同部位的显微组织均有一定程度的粗化,变形程度越大,晶粒粗化的越明显,并伴有α相到β相的转变。变形过程中,加工硬化与变形软化相互竞争,表现为传统超塑变形的稳态流动特征。     

Ti-6Al-4V合金回跳法测硬度试验中高应变速率的塑性流变行为

在高速切削、高速滑动磨损和爆炸焊接等工程应用中,材料塑性变形的应变速率高达103～107s-1。在这种情况下,应力状态是多向而不是单向的,塑性变形是绝热的并受到强制约束。这种对塑性变形的约束相当于低应变速率(10-3s-1)下的静态压痕试验。     

TC4细晶钛板超塑性拉伸后常温拉伸性能分析

ＴＣ４细晶钛板超塑性拉伸后常温拉伸性能分析韩秉强，林兆荣（南京航空学院２１００１６）以“崛起的第三金属”盛誉著称的钛，由于具有高的比强度和良好的耐蚀、耐热及抗疲劳等特点，业已成为航空、航天和化工产品中较理想的结构材料￣［１］。但钛的冶炼较困难且钛材难...     

Ti-6Al-4V合金的时效组织与硬度研究

本文研究了明Ti-6Al-4V合金在510℃下不同时间时效后组织及硬度变化。结果发现该合金在940℃固溶、510℃时效时，先从亚稳定β相中析出近等轴状的α相；延长时效时间，α相向片状生长，形成α集团，在集团内片状α的取向趋于一致，而集团间的取向不一致，这导致合金的硬度增加；继续增加时效时间，发生马氏体的分解，片状α相向等轴状转变，合金硬度降低。538℃时效时，硬度比510℃时高。采用多弧离子镀在Ti-6Al-4V合金表面形成了一层很薄且致密的(Ti，Al)N层，镀层可提高合金的显微硬度。     

置氢0.11%Ti-6Al-4V合金超塑变形行为及其机制

研究了置氢0.11%的Ti-6Al-4V在800～900℃温度范围和3×10(-4)～1×10(-2)s(-1)应变速率范围内的超塑变形行为,应用光学显微镜研究了变形过程中的组织演变.结果表明:置入0.11%的氢能够显著改善Ti-6Al-4V超塑变形行为,峰值应力较原始合金降低了15～33 MPa,应变速率敏感性指数m值提高至0.497,变形激活能为322 kJ·mol(-1);在840～860 ℃温度范围和3×10(-3)～1×10(-3)s(-1)应变速率范围内,具有最佳超塑性,其延伸率最高达到1530%.0.11%的氢使α相及β相软化的同时促进了动态再结晶,提高了位错的攀移能力并且降低了位错密度;α和β两相比例未发生显著变化,适当的比例在变形过程中有利于两相相互抑制长大.置氢后超塑变形机制与未置氢相同,主要为界面的滑动和晶粒的转动,而位错的运动及动态再结晶为其协调机制.     

Ti-6Al-4V合金表面预处理研究

近年来,复合材料以其优异的结构强度和性能在新一代飞机上显示出巨大的应用前景。然而,碳纤维复合材料在与金属铝接触时易发生接触腐蚀,并向金属内部扩散。而金属钛表面可以迅速生成纳米级氧化层,并且即使该氧化层受到破坏,在有氧或水的情况下又可以重新生成新的氧化层,从而避免在与碳纤维复合材料接触时被腐蚀。由于复合材料具有较高的缺口敏感度,因此,碳纤维复合材料     

急剧塑性变形工艺加工超细晶粒合金的增强超塑性

纳米晶合金－掺硼Ni3Al金属间化合物和Al合金1420（Al-5.5%Mg-2.2%Li-0.12%Zr）,以及亚微米晶铝合金1420经过了两种急剧塑性变形法的处理,即通过施加大压力状态下的扭曲应变的加工和等路径斜向挤压加工（ECAP）。这样加工的超细晶粒（UFG）合金表现出了在相对低的温度和／或高应变速度条件下增强超塑性。本文根据透射电子显微镜／高分辨率电子显微镜（TEM／HREM）的分析结果讨论了超细晶粒合金超塑性行为的特点以及获得增强超塑性的条件。     

表面纳米化对Ti-6Al-4V合金腐蚀行为的影响

<正>法国学者对Ti-6Al-4V合金进行表面机械磨损处理(SMAT),通过极化曲线及电化学阻抗能谱(EIS)研究了其在林格氏溶液中的腐蚀行为。实验用Ti-6Al-4V合金化学成分(质量分数)为:C 0.08%,N 0.05%,Fe 0.3%,Al 5.5%,V 3.5%,O 0.08%,H 0.015%。试样尺寸为20 mm×10 mm×3 mm,经过抛光、丙酮与蒸馏水溶液超声波清洗、烘干后进行表面机械磨损处理,试样状态为热加工态,未经过预处理或时效。SMAT处理在空气中进行,采用牌号为100Cr6的小球,第一组处理时     

搅拌摩擦焊Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金的超塑性变形行为研究

SP700钛合金(Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo)具有非常优异的低温超塑性和较宽的低温热加工窗口。本文分别采用最大m值法和恒应变速率法,针对SP700钛合金搅拌摩擦焊接头超塑性变形行为进行了研究。研究结果表明:采用最大m值法在795℃获得了最大超塑延伸率为989.9%;采用恒应变速率法,在795℃、应变速率为5×10^-4s^-1条件下获得最大超塑延伸率为687%。两种方法较母材的最佳超塑温度(765℃)均有所提高。对比搅拌摩擦焊焊核区的细晶组织,经超塑拉伸变形后,微观组织晶粒粗化严重,且β相含量减少。引起晶粒显著粗化的原因可能是经搅拌摩擦焊剧烈的塑性变形后导致的晶粒内部畸变能增加,在后续的超塑变形过程中晶粒长大势能增加所致。较高应变速率条件下的变形机制为晶粒拉长、长大、断裂和再结晶球化。搅拌摩擦焊焊接接头焊核区及热机械影响区存在较为明显的组织不均匀,经超塑变形可有效改善搅拌摩擦焊焊接接头的组织不均匀性。     

送丝方式加层制造块状Ti-6Al-4V合金

以逐层叠加的方式制造零件的方法称之为快速制造、直接制造或加层制造。与传统方法相比,通过这种方法制备近净成形构件为节省加工时间和降低成本提供了可能,尤其适用于制造原料较昂贵的航空构件。加层制造技术是将一个三维CAD模型切分成很多的薄层,然后逐层制备并叠加构成物理原件。     

热等静压成形Ti-45Al-7Nb-0.3W合金热轧板材的超塑性变形行为

对热等静压法制备的 Ti-45Al-7Nb-0.3W 合金进行 1 270 ℃热轧,得到合金板材,利用扫描电镜(SEM)观察板材的显微组织。对合金板材进行 950 ℃、初始应变速率为 1×10^-4 s^-1的高温拉伸实验,根据拉伸应力-应变曲线与拉伸性能,以及拉伸断裂后的显微组织演变与拉伸断口形貌,研究轧制变形合金板材的超塑性变形行为。结果表明：热等静压态合金经热轧后,由近 γ 组织转变为双态组织,并随轧制变形量增加,热轧板材的平均晶粒尺寸减小,伸长率增加。当变形量为 61%时,平均晶粒尺寸最小,为 9.8 μm,板材伸长率最大,达到 367.5%,抗拉强度为 131 MPa。继续增加轧制变形量时,板材晶粒长大,伸长率降低。板材在超塑性变形过程中,α₂/γ 层片晶团旋转分解,并在其周围产生大量动态再结晶晶粒。板材的超塑性变形机制为晶界滑移与动态再结晶。     

Al-Zn-Mg-Zr高强度铝合金超塑性的研究(Ⅱ)——超塑性变形过程中显微组织的变化

系统研究了Al-Zn-Mg-Zr合金超塑性变形过程中热长大、变形量和应变速率对显微组织的影响。文中示有晶粒大小、孔洞大小及其体积百分数与所示参数间定量分析结果,还列出其显微组织照片,并据此讨论了试验合金能在较快应变连率下呈现较佳超塑性的原因,有助于进一步认识和控制超塑性变形力学行为。     

高速钢的组织超细化与超塑性变形力学行为

研究了Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２高速钢的超细化热处理工艺和超塑变形力学行为。结果表明，该钢在１０４０℃两次循环淬火是实现其超细化的最佳热处理工艺；按此工艺进行预处理后，在８１０℃、初始应变速率为３．３３×１０＾－４ｓ＾－１的最佳变形条件下，该钢的超塑伸长率可达１９２％，流变应力为５８ＭＰａ，应变速率敏感性指数（ｍ）为０．２７。     

Ti-6Al-4V合金失效行为的微观模拟

Ti-6Al-4V合金具有优异的力学性能、抗腐蚀性能及生物相容性,可被用于众多领域。该合金是典型的两相钛合金,其相尺寸、体积分数和分布情况均会对其失效行为产生影响,S.Katani等人采用有限元方法模拟了微观组织形态对Ti-6Al-4V合金(含55%的α相和45%的β相)力学性能和失效机制的影响。实验选用厚度为0.7 mm、经退火处理的Ti-6Al-4V合金轧制板材,其化学成分(质量分数)为0.016 C、