TA15钛合金高温持久腐蚀行为研究

为深入分析热盐应力腐蚀对TA15钛合金高温性能的影响,对大规格TA15钛合金棒材进行不同的表面腐蚀处理,测试了500℃/470 MPa条件下的持久性能,并对试样表面、断口处的组织特征进行观察,分析TA15钛合金的热盐应力腐蚀机制。结果表明：在500℃/470 MPa下,TA15钛合金对热盐应力腐蚀非常敏感,导致持久寿命显著降低;在腐蚀过程中,沿着α相界(β基体)发生复杂的化学反应,形成腐蚀氧化物并向内扩散;应力作用加速了腐蚀裂纹扩展,形成沿晶断裂特征,降低了试样的持久寿命。     

点状偏析对一种35Ni—15Cr型铁基高温合金力学性能和热加工性能的影响

在一种35Ni-15 Cr型铁基高温合金90mm方试料上,研究了点状偏析(φ≤1mm)对力学性能和热加工性能的影响。结果表明,点状偏析使横向室温拉仲延伸率、断面收缩率和抗张强度降低,但仍能达到技术条件要求的指标;点状偏析对横向室温拉伸屈服强度、室温冲击韧性和750℃35kgf/mm~2持久寿命没有影响,对纵向室温拉伸性能、室温冲击韧性和750℃35kgf/mm~2持久寿命也没有影响;严重的点状偏析使合金允     

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。     

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。     

等温锻造模具用TZM合金高温力学性能研究

采用粉末冶金法制备了TZM合金。研究了TZM合金的高温拉伸性能、高温断裂韧性以及高温持久性能。结果表明,当试验温度不低于1 100℃时,随着试验温度的提高,TZM合金拉伸强度降低,塑性增加,断裂机制为韧性断裂;试验温度为1 100℃时,随着加载应力的增加,TZM合金持久寿命逐渐降低;同样试验温度下,TZM合金高温断裂韧性良好。TZM合金较现有国产等温锻造模具材料的高温性能良好,可用作1 100℃甚至更高温度下的等温锻造模具材料。     

热处理温度对TA7钛合金板材组织与力学性能的影响

研究了TA7钛合金板材热加工态和经750、800、850℃3种不同温度热处理后的显微组织、室温拉伸性能、弯曲性能、高温拉伸性能和高温持久性能。结果表明，热加工态TA7钛合金板材横向存在不均匀组织，纵向有较多拉长α晶粒；经750℃热处理后板材拉长α晶粒转变为等轴状；经800℃热处理后板材横向与纵向均为均匀、细小的等轴组织；经850℃热处理后板材晶粒发生长大。热处理后板材强度降低，塑性增加，弯曲性能和高温持久性能均满足GJB 2505A—2018标准要求；随着热处理温度的升高，板材室温拉伸强度和高温拉伸强度均逐渐降低，经850℃热处理后板材的500℃高温拉伸强度已不能满足要求。为了获得均匀、细小的组织及良好的力学性能，TA7钛合金板材宜采用800℃热处理。     

TA15ELI显微组织及损伤容限性能研究

采用一火β区热轧和一火两相区上部温度热轧获得了片状组织的TA15ELI钛合金厚板，通过两相区900℃、930℃、950℃和β区980℃退火热处理进一步调整合金显微组织和损伤容限性能，测定了不同热处理状态下合金的显微组织特征参数和室温拉伸性能、断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率，分析了显微组织对损伤容限性能的影响关系。研究发现：两相区退火，随着退火温度的升高，TA15ELI钛合金组织中初始β晶粒尺寸和α集束尺寸基本不变，α片平均厚度有所增加，合金强度和塑性均有所下降，da／dN降低，KIC提高；合金在β区980℃退火较两相区退火具有更好的损伤容限性能和综合性能。     

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。     

吸氢和金相组织对Ti17—Nb合金热稳定性的影响

Ti17-Nb 合金是在美国近代生产的新型钛合金 Ti17的基础上添加少量铌而成。文中介绍了它的性能,讨论了吸氢和不同金相组织对其高温、长时间热稳定性的影响。得出该合金在400～500℃下的热稳定性良好,其热暴露后的室温拉伸延伸率δ≥10%、(?)≥20%,耐热性能相当于 TC9、Ti-679等钛合金,是综合性能优异的α+β型钛合金。     

温度对一种高固溶强化β钛合金损伤行为的影响

Ti25V15Cr0.3Si合金含有40%左右的合金元素,是一种高固溶强化的β钛合金。测试了Ti25V15Cr0.3Si合金在室温(25℃)至600℃下的裂纹扩展性能,发现随着温度升高,裂纹扩展速率增大。与Ti6Al4V和β21S合金相比,室温下Ti25V15Cr0.3Si合金的裂纹扩展速率高于Ti6Al4V而低于β21S合金。600℃高温下,Ti25V15Cr0.3Si合金的裂纹扩展速率与β21S在650℃时的水平相当。研究结果表明,合金的屈服强度、弹性模量、断裂韧性、氧化性能和组织结构特征综合影响着Ti25V15Cr0.3Si合金的裂纹扩展损伤行为。从室温到300℃,随温度的升高,Ti25V15Cr0.3Si合金的屈服强度和弹性模量降低同时断裂韧性升高,因此裂纹扩展速率变化不明显;而从500～600℃,温度升高氧化加剧,合金疲劳裂纹扩展速率明显增加。与Ti6Al4V合金相比,室温下,Ti25V15Cr0.3Si合金相对于Ti6Al4V合金具有较低的弹性模量以及等轴的β组织,裂纹扩展速率较高。而与β21S合金相比,Ti25V15Cr0.3Si合金的屈服强度和弹性模量高于β21S合金,因此裂纹扩展速率较低。6...     

2种轧制温度下BT25钛合金棒材组织与性能

研究了980oc和950℃2种温度轧制的BT25钛合金棒材的室、高温拉伸性能、热稳定性能以及持久性能。研究结果表明,所研究的2种温度下得到的轧制棒材的性能均满足用户提出的标准要求。它们的高温拉伸性能、冲击韧性相当,980℃轧制棒材的室温拉伸性能优于950℃轧制棒材,但后者的热稳定性优于前者,550℃热暴露100h后,后者犟性降低程度较小。BT25钛合金棒材组织比较均匀,均为初生“相和条状届转变组织构成的双态组织,且变形温度较低时,组织较细小,合金的综合性能较高,尤其是热稳定性能较好。     

热处理工艺对GH4706合金显微组织与力学性能的影响

为掌握热处理工艺对GH4706合金组织性能的影响规律,研究了A、B、MST三种热处理工艺与合金组织性能的相关关系.结果表明,GH4706合金的主要强化相为γ＇相与γ＇/γ″共析出相,η相附近易形成γ＇、γ″相贫化区.A工艺在中间时效阶段析出的大尺寸γ＇相与时效阶段析出的小尺寸γ＇/γ″共析出相能够起到错配强化的效果,增大合金的室温拉伸强度.室温下η相为脆性相,不利于室温拉伸塑性与冲击韧性,因而B工艺的室温塑性与冲击韧性最佳.高温下η相能够起到协调晶内与晶界变形的作用,提高合金的650℃/690 MPa持久寿命与塑性,但过量η相析出不利于合金的持久寿命.     

合金元素对双相钢性能影响及其热加工性能研究

具有铁素体加回火马氏体两相组织的高铬合金强度高、韧性好,同时抗腐蚀性能优良,在油气开采领域具有广阔的应用前景。研究N、Cu、Mo、Nb、Ni、Cr元素含量对合金组织组成、力学性能影响,结果显示,降低N和Cu元素含量将使双相钢中铁素体比例提高,导致两相界面增大,使材料低温冲击韧性降低。Mo含量下降将使材料强度降低,少量Nb元素的添加对合金强度提高作用不明显。提高合金中Ni、N、Cr、Mo元素含量将使奥氏体保持到室温下,材料组织转变为铁素体加奥氏体两相组织,材料屈服强度低于500 MPa。高温应力—应变曲线检测结果显示,双相合金在1 100~1 200℃范围内变形抗力较小,但轧制过程中易在铁素体、奥氏体两相界面处产生裂纹。     

添加元素对贮氢电极材料 MlNi3.8(CoMn)1.2电化学及高温性能的影响

研究了微量元素Ti,Zr,Al对MlNi3 .8(CoMn) 1.2 合金电化学性能及高温性能的影响。添加少量铝虽然使合金在室温的放电容量和高倍率放电容量降低 ,但可显著提高高温下的容量 ,并有效抑制自放电 ,提高循环稳定性 ;添加少量钛或锆均降低合金的放电容量 ,但可改善高倍率放电性能。锆还可提高合金的循环稳定性 ,延长电极寿命。     

TA15钛合金大锻件热处理强化及机制

研究了TA15钛合金大型锻件退火温度和保温时间对室温和500℃高温拉伸性能的影响,结果表明:随着退火温度的升高,拉伸强度增大,在800～890℃温度范围内,室温强度升幅达90MPa,500℃高温强度升幅达66MPa;随保温时间延长,室温和500℃高温拉伸强度呈峰值变化,保温3h时最高。研究表明,退火温度提高,基体β转变组织分解析出第二相起到强化作用,提高了大锻件的强度。     

Fe元素对ZA27合金显微组织和力学性能的影响

在ZA27合金中添加0.5%~2%的Fe元素,利用金相、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线扫描(XRD)、拉伸实验等测试手段,研究Fe含量对ZA27合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:不同Fe含量的ZA27合金基体组织均由富铝的α相和富锌的η相组成。Fe元素以FeAl3金属间化合物的形式分布于基体中。随Fe含量增加,FeAl3的含量增多、尺寸增大。FeAl3能阻碍晶界迁移,起到细化枝晶的作用。研究还发现,室温下,随Fe含量增加,ZA27的强度和伸长率均降低;150℃高温下,Fe含量为1.5%左右的ZA27合金抗拉强度达192.75MPa,比未加Fe元素的ZA27合金提高约54.4%,伸长率达15.65%,从而获得兼具高强度和高塑性的高温ZA27合金。     

通过成分调整提高中强钛合金的力学性能

本研究在成熟应用的Ti-6Al-4V合金基础上发展了一种基于Ti-Al-V-Fe-Si系的两相钛合金-TC4F合金，并通过对该新合金的材料制备与初步研究表明，通过添加少量的合金元素Fe和Si，新合金的综合力学性能得到提高，合金的强度、塑性和断裂韧性得到良好匹配，从而满足了设计要求。新合金的最佳热处理工艺为获得魏氏组织的β退火。     

一种新型高冲击韧性钛合金Ti-64S

为满足石油、天然气、海洋等行业开采应用需求,本文在Ti-64(Ti-6Al-4V)钛合金基础上进行成分改型,形成了一种室温拉伸性能与Ti-64合金相当,且冲击韧性明显优于原合金的新型钛合金Ti-64S。投工业化Ti-64及Ti-64S铸锭以相同锻造及挤压工艺试验了10622mm挤压管材、Φ25mm棒材及35mm×72mm扁方,并进行了室温拉伸、冲击、断裂韧性、硬度等性能测试及比对。结果表明Ti-64S合金冲击韧性及断裂韧性优于Ti-64,强度、硬度与Ti-64相当。改型合金Ti-64S可完全满足石油等行业开采用P110钢级钢材强度及冲击韧性指标要求,实现以钛材替代该级别钢材,从而大大提高设备耐蚀性能,延长设备使用寿命。     

热处理工艺对TA15钛合金冲击性能的影响

热处理工艺是调整TA15钛合金显微组织和力学性能的重要手段之一。以往文献较多地研究了热处理制度对TA15钛合金拉伸性能的影响。研究了退火温度对TA15钛合金锻件、棒材显微组织和冲击性能的影响,目的是通过改变退火温度调整合金的显微组织参量,改善TA15钛合金冲击性能。其结果表明:提高退火温度可以增加初生α相尺寸和次生α相片层厚度,从而提高合金的冲击性能。特别是对小规格锻件,退火温度从810℃提高到850℃,冲击值可提高10 J.cm-2以上。     

烧结温度对SPS制备TA15钛合金组织与拉伸性能的影响

利用放电等离子烧结法(SPS)制备TA15钛合金试样，并采用扫描电子显微镜、自动转塔显微硬度计和电子万能试验机研究烧结温度对合金显微组织、硬度与力学性能的影响。结果表明，烧结温度对TA15钛合金微观组织具有显著影响，当烧结温度在900℃以上时，TA15钛合金由等轴组织转变为魏氏组织，且原始β相尺寸增大，魏氏组织中片层间距更加细密。在烧结温度850℃、烧结时间5 min、烧结压力40 MPa条件下，TA15钛合金具有最佳的力学性能，室温抗拉强度和屈服强度分别为1032.15、943.39 MPa,延伸率为17.72%。