热轧和热处理对高强β钛合金板材显微组织和拉伸性能的影响研究

正Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金是一种高强β型钛合金。Z.X.Du等人研究了热轧和热处理工艺参数对该合金显微组织和力学性能的影响。通过显微组织观察发现,该合金经α+β两相区轧制过后,晶粒得到充分破碎,比经β单相区热轧后的晶粒细小;经α+β两相区固溶后,合金的晶粒比β单相区固溶后的晶粒小。拉伸测试发现,通过时效热     

微观组织对TA15钛合金力学性能的影响

比较了两个(α＋β)两相区轧制的TA5钛合金环形件的显微组织和力学性能，分析了两个环形件的工艺控制特征及微观组织对力学性能的影响。结果表明，两相区轧制的TA15合金环形锻件获得了含有等轴初生α相和β转变组织基体的双态组织，等轴初生α相及β转变组织的体积分数和口转变组织中的次生α相的形貌对合金的力学性能有显著影响。等轴初生α相体积分数增加有利于塑性和冲击韧性性能提高，但降低了断裂韧性、持久和蠕变性能。β转变组织体积分数减少且次生α相的球化会显著降低合金抗裂纹扩展的能力，从而降低了高周疲劳性能。     

不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织与力学性能的影响

研究了α+β两相区锻造、近β锻造和β锻造3种不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4钛合金经α+β锻造、近β锻造和β锻造3种工艺锻造后,分别获得等轴组织、混合组织以及片层组织;3种组织的强度相当,等轴组织和混合组织的塑性较好,混合组织和片层组织的冲击韧性较好。采用近β锻造方式,可使TC4钛合金棒材获得最佳的综合性能。     

Ti—6242S合金在β区的锻造工艺研究

采用光学显微镜、扫描电和力学性能测试等设备了Ｔｉ－６２４２Ｓ合金相变点以上４５℃加热,变形量为７０％空冷的锻造工艺,经双重退火处理,获得细小网篮状组织。这种组织为α＋β两相区锻造下的等轴组织相比,不但具有良好的室温和高温力学性能,而且还提高了材料的高温持久、蠕变强度、冲击和断裂韧性,该合金的β区锻造工艺,放于加工航空发动机压气机盘模锻件。     

锻造工艺对BTi20合金组织和力学性能的影响

合理的锻造工艺能显著影响β钛合金的组织和性能。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计研究了β锻造、α+β锻造两种工艺对新型β钛合金BTi20的显微组织和室温拉伸性能的影响。结果表明:β锻合金的锻态组织为均匀的等轴β晶粒,α+β锻合金的锻态组织为等轴初生α相和β相,两种合金锻态的强度均在1500 MPa级以上,伸长率7%左右;相变点下固溶后,两种合金中均析出了等轴状初生α相,β锻合金中初生相的体积分数高于α+β锻合金,且分布更均匀,相变点上固溶后,β锻合金中的晶粒平均尺寸大于α+β锻合金,前者强度高于后者,塑性反之;相变点下固溶时效后,β锻合金中短棒状的初生相分布更均匀,次生相尺寸更细小,强度高于两相锻合金,但塑性较低;相变点上固溶时效后,α+β锻合金的网篮组织更均匀,强度高于β锻合金,塑性相差无几,即固溶时效处理后,α+β锻合金的强塑性匹配优于β锻合金。     

Ti-Al-Fe低成本钛合金TIG焊焊接组织和性能研究

研究了Ti-Al-Fe低成本钛合金钨极氩弧焊焊接接头的内部质量、组织和力学性能,并与TC4钛合金进行了比较。结果表明,Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝表面质量良好,焊缝内部融合良好,无焊接缺陷,可焊性好; 2种合金的焊缝区宏观组织均由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,Ti-Al-Fe合金柱状晶组织较细,晶内由针状次生α相和少量的长条状初生α相组成; 2种合金热影响区均为粗大的等轴晶,晶内由大量初生α相和少量针状次生α相及残余β相组成; Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝抗拉强度达到1 204 MPa,比TC4钛合金高111 MPa。     

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。     

内燃机用粉末烧结Ti-21.5Nb合金组织与力学性能研究

采用放电等离子烧结技术制备内燃机用Ti-21.5Nb-2Zr-1.2Mo-0.1Y钛合金材料(Ti-21.5Nb), 并对其进行固溶和时效处理, 通过扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸测试仪等设备分析试样的微观形貌、组织结构、物相组成以及力学性能。结果表明: 采用等离子旋转电极法制备的预合金球形粉末相对密度较高, 并且未形成孔洞; 烧结试样和固溶试样都是由β相与α相组成, 放电等离子烧结Ti-21.5Nb合金和常规铸锭合金具有相同的相结构变化规律; 合金烧结组织由β等轴晶和一些小尺寸α相构成, 其中β等轴晶的粒径介于30~80μm; 在800 ℃下对烧结试样进行固溶时效处理, 得到的固溶组织主要是由β相构成, 同时在β相中还生成了椭球形α弥散组织; 在500 ℃下对Ti-21.5Nb固溶试样进行时效处理, 在合金基体中析出ω相, 而原先的α相全部消失; 在380 ℃时效处理时, 组织中只存在α相, ω相完全消失; 在800 ℃对Ti-21.5Nb合金进行固溶时效处理可以获得力学性能更优的钛合金材料。     

固溶冷却速度对短时高温钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶冷却方式对一种新型短时高温钛合金热轧板材显微组织及力学性能的影响。结果表明,合金经近β区高温固溶及不同方式冷却后产生不同的相产物,空冷后的相产物为α+β相,油冷和水冷后的相产物均为α′+α″相。随着冷却速度的提高,合金强度提高而塑性降低。钛合金固溶处理后采用油冷方式可获得较好的综合力学性能,室温抗拉强度1 150 MPa,延伸率8%。     

锻造工艺对新型低成本钛合金组织和性能影响

研究准β锻造工艺和两相区锻造工艺对新型低成本Ti-Al-Mo-Cr-Zr系钛合金显微组织和力学性能的影响规律。采用金相显微镜(OM)观察新型低成本钛合金不同锻造工艺后的退火态组织特征,采用扫描电镜(SEM)分析合金的断口形貌,并测试合金的拉伸性能、断裂韧度等主要力学性能。结果表明:合金采用两相区锻造工艺(895℃),获得双态组织,β基体上均匀分布着约占40%的等轴初生α相;合金的强度和塑性较高,其中抗拉强度σb=1054 MPa,延伸率δ5=17%,断面收缩率ψ=51%;但断裂韧度偏低,KIC=63 MPa(1/2)m。采用准β锻造工艺(940℃),获得网篮组织,细小的板条状次生α相交织分布,无初生α相;合金的强度和塑性有所降低,抗拉强度σb=1008 MPa,延伸率δ5=13%,断面收缩率ψ=33%;但断裂韧度较高,KIC槡=86 MPa m。随着锻造温度从两相区895℃升到β单相区940℃,新型低成本Ti-Al-Mo-Cr-Zr系钛合金强度变化幅度小,而断裂韧度、塑性,特别是断面收缩率性能指标对锻造温度变化反应敏感。     

显微组织类型对TC4钛合金丝材性能的影响

α+β两相区轧制的TC4钛合金丝材经不同工艺热处理后,获得等轴组织、双态组织和片层组织,研究了微观组织特征及其对合金拉伸性能和疲劳性能的影响。结果表明：等轴组织α晶粒最为细小且具有较高的位错密度,表现出最高强度;双态组织α相较等轴组织显著长大,位错密度明显降低,具有最好的工艺塑性;片层组织原始β晶粒粗大,塑性最低。3种组织中片层组织疲劳性能最好,当裂纹长度<250μm时,不同显微组织对应的裂纹扩展速率差异较大,片层组织的扩展速率最低,等轴组织最高;当裂纹长度>250μm时,3种组织的裂纹扩展速率无显著差异。综合考虑TC4钛合金丝材的力学性能和工艺塑性,应选择双态组织作为产品的最终组织状态。     

热处理工艺对TA15钛合金棒材组织和性能的影响

研究了普通退火、β退火的单重热处理制度和强韧化的双重热处理制度对TA15钛合金棒材组织和性能的影响规律。结果表明,在普通退火温度范围内,合金组织形貌变化不大,均为等轴组织,合金的强度和冲击韧性随退火温度的升高而增加,塑性基本保持不变;β退火得到粗大的魏氏体组织,综合力学性能最差;在双重热处理过程中,第二重热处理温度主要影响片层α相的厚度,随着第二重热处理温度的升高,片层α相厚度增加,合金的强度降低,冲击韧性增加。当热处理制度为975℃×1 h/WQ+850℃×2h/AC时,合金组织由约24%的初生等轴α相、55%左右的网篮α相和β转变组织组成,此时合金具有良好的强韧性匹配。     

CT20钛合金管材的冷轧工艺及组织性能的研究

研究了CT20低温钛合金管材的加工工艺及冷轧变形量、退火温度对管材力学性能的影响。结果表明：CT20合金对加工硬化不敏感,冷轧最大变形量应控制在45％以内;CT20合金管材通过不同温度热处理所获得的等轴、双态和片状组织的室温力学性能差别不大;20K低温下由于孪生变形的发生,片状组织的塑性最好,双态组织则介于片状和等轴组织之间;管材为等轴和双态组织时,冷成型性能优异;对管材进行αt＋β两相区910℃×1h,FC的热处理,可获得综合性能优良的双态组织。     

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。     

热处理对航空用TC4钛合金薄板力学性能影响研究

研究了TC4钛合金薄板经普通退火、α+β两相区固溶加时效处理及β单相区固溶加普通退火处理后,显微组织与力学性能的关系。结果表明,普通退火处理对TC4钛合金板材显微组织的影响较小,α+β两相区固溶加时效处理后能够获得双态组织,而β单相区固溶加普通退火处理能获得粗大的魏氏组织;其中双态组织的TC4钛合金薄板表现出优异的拉伸性能,而魏氏组织的TC4钛合金薄板具有较低的疲劳裂纹扩展速率及较高的裂纹扩展阻力。     

热处理对挤压成形TC18钛合金管材组织和性能的影响

航空气瓶要求其制作材料抗拉强度在1 080~1 280 MPa之间,屈服强度≥1 010 MPa,延伸率≥10%,断面收缩率≥35%。采用两相区固溶+时效和双重固溶+时效两种工艺,对航空气瓶用的热挤压成形TC18钛合金管进行热处理,研究了热处理制度对材料显微组织和力学性能的影响,探讨了它们之间的影响规律。结果表明,采用固溶+时效热处理获得弥散分布的针状α相,而双重固溶+时效获得片层α相和等轴α相;随着时效温度的升高,两种工艺处理的组织中初生α相均明显减少。采用固溶+时效和双重固溶+时效热处理,合金的力学性均能满足航空气瓶对材料的要求。     

Ti-55531合金退火处理工艺研究

研究了两相区、单相区退火和双重退火对Ti-55531合金组织和性能的影响。两相区退火后合金的组织为由条状α相、等轴状α相和β转变组织组成的双态组织,随着第一阶段退火温度的升高,等轴状α相比例呈降低的趋势;单相区退火后合金为带有粗大β晶粒的魏氏组织,随着退火温度的升高,β晶粒长大;双重退火后合金组织中含有较大比例的针状α相。两相区退火可获得较高的延伸率、断面收缩率,但抗拉强度较低;单相区退火可获得较好的强塑性匹配;单相区双重退火后合金具有最高的抗拉强度,而合金延伸率、断面收缩率最低。     

高强钛合金冷轧管材显微组织及力学性能研究

采用Gleeble—3800型模拟试验机对Ti-1300钛合金进行冷压缩试验。通过室温拉伸性能测试和组织形貌观察，研究了挤压温度、冷轧变形量和热处理对Ti-1300钛合金冷轧管材显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：Ti-1300钛合金冷轧管材在相变点挤压制备管坯，并控制冷轧变形量为30%,能够获得良好的强度-塑性匹配。冷轧管材经固溶处理后具有较低的强度和较好的塑性，其α+β两相区固溶组织主要由大量的球状或拉长的α相以及残留的亚稳定β相组成；β单相区固溶组织主要由等轴的β晶粒组成。时效态冷轧管材的强度显著提高，其组织主要由球状或拉长的初生α相、针状次生α相以及β基体组成。     

热处理工艺对近α钛合金组织与性能的影响

研究了固溶和时效工艺参数对一种近α钛合金Ti-5Al-2Nb-2Zr-1.5Mo显微组织与力学性能的影响.结果表明:在α+β两相区,随着固溶温度的升高,初生α相含量(体积分数,下同)减少,亚稳相含量增加,冷却过程中分解的针状马氏体α'相使合金的硬度升高;时效温度的变化通过影响α'相分解析出次生α相的尺寸、数量及分布方式影响合金的力学性能,合金经960℃固溶,500℃时效4 h后维氏硬度达到峰值374,屈服强度和抗拉强度分别达到874,982 MPa.     

Ti-1300钛合金挤压管材组织性能研究

通过室温拉伸测试和显微组织观察,研究了挤压温度和热处理工艺对Ti-1300钛合金挤压管材显微组织和力学性能的影响,讨论了热加工工艺、显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:Ti-1300钛合金在两相区挤压后的横向组织均匀细小,纵向组织沿挤压加工流线破碎均匀;其拉伸强度高达1 445 MPa。管材在相变点以上的高温固溶组织主要由等轴β相晶粒组成,具有较好的塑性。合金两相区挤压后具有较好的强度和塑性的匹配,两相区挤压的塑性明显优于β单相区挤压,尤其面缩。试样经过固溶时效处理后显微组织明显细化,强度大幅度提高,可达1 300 MPa以上。