WSTi3515S阻燃钛合金的工程化制备及力学性能研究

WSTi3515S合金作为一种新型阻燃钛合金,关于其工程化应用的研究刚刚开始。对比分析了由西部超导材料科技股份有限公司生产的WSTi3515S合金?300 mm大规格棒材以及55 mm×270 mm×1 200 mm板坯不同方向的显微组织、室温及高温性能等。结果表明:WSTi3515S阻燃钛合金的可探性好,具有1 000 MPa级的室温强度,且540℃高温拉伸、高温蠕变、高温持久以及热稳定性等性能良好,均可满足工程化应用标准的要求。     

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。     

Ti-6Ta合金封头的研制

设计了3种方案对新型α型Ti-6Ta合金板材进行封头冲压成形试验,在冲压的封头不同部位取样进行压扁、拉伸、硬度、金相等相关检测和分析。结果表明:Ti-6Ta合金封头不适合采用冷冲压成形法成形;在Ti-6Ta合金板材表面涂敷高温防氧化涂层,采用315 t四柱油压机,在680~700℃温度下进行热冲压成形,能够得到表面质量良好的规格为Φ219 mm×7.42 mm的Ti-6Ta合金封头;封头的组织形貌与原始板材相比无明显变化,其压扁工艺性能合格,强度及硬度与母材基本相当,可以满足Ti-6Ta合金承压设备的制造要求。     

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。     

TB2钛合金中的无析出物区

β型钛合金由于它固有的优点——冷成型性和深硬化性较好、时效强度高、在高屈服强度下有优于α β合金的断裂韧性——吸引着各国钛合金研究者进行了大量的工作,进而出现了一些新的β型合金,目前这类合金的研究可分为两大类:1)研究用于大锻件的深硬化、高断裂韧性合金,如Ti-     

热处理工艺对ЭП866合金组织和性能的影响

研究了热处理工艺对ЭП866合金组织和冲击韧性、拉伸性能的影响.结果表明,随着固溶温度的升高,合金晶粒尺寸增加,铁素体长大,导致合金室温冲击韧性有所降低;而固溶温度升高又使奥氏体中合金元素固溶度增加,导致合金室温拉伸强度略有增加.随着回火温度升高,合金中碳化物析出增加,马氏体中合金元素的过饱和度降低,合金的室温冲击韧性有所升高,合金的室温拉伸强度略有降低.不同固溶处理温度和回火时间对合金组织和性能的影响不明显.     

β钛合金的强韧化机制分析

β钛合金的合金成分、热处理工艺和显微组织决定了合金的强韧性.β钛合金的β稳定元素和中型元素Zr可以提高合金的强度,降低断裂韧性.细小的β晶粒不能有效提高时效态β钛合金的强度,可以降低Ti-15-3合金的断裂韧性,对β-C和Ti-1023合金的断裂韧性无明显影响.时效态β钛合金的强度主要取决于时效析出的次生α相的含量和尺寸,在含有同样初生α相的情况下,细小的次生α相可以显著提高合金的强度.初生α相的粗化以及初生相从球状转变为片状会导致β钛合金塑性降低,断裂韧性提高.β钛合金的双态组织具有良好的强度、塑性和韧性的匹配.     

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     

可在400～500℃使用的TC4-B钛合金棒材研制

通过在TC4钛合金中添加Si、O、Mo、Zr、Sn合金元素,研制出名义化学成分为Ti-6Al-4V-0.3Si-0.3Mo-0.3Zr-0.3Sn-0.15O的TC4-B钛合金。并采用两种镦拔组合变形工艺,制备尺寸为?75 mm圆棒和51 mm×85.6 mm扁方棒。结果表明:经"三三一"工艺锻制的TC4-B钛合金棒材显微组织更为均匀;力学性能明显优于经常规工艺锻制的棒材,其室温拉伸强度可达1 000 MPa以上,500℃时拉伸强度可达636 MPa,伸长率为18%,断面收缩率为61%,可在400~500℃高温条件下使用。     

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。     

固溶温度对Ti-62A合金拉伸性能和断裂韧性的影响

Ti-62A合金是一种新型高强高韧损伤容限型钛合金,研究了固溶温度对Ti-62A合金30 mm厚板材的显微组织、拉伸性能以及断裂韧性的影响规律。研究结果表明:Ti-62A合金Φ720 mm铸锭经单相区和两相区多道次大变形轧制后所得的30 mm厚板材组织为典型的片层组织,由片层状的α相和β转变组织构成,组织均匀,片层状α相平均宽度约为2.5μm,长度在40～65μm之间。两相区固溶+时效处理后,合金的组织类型为片层状组织,即片层状的初生α相(αp)相与β转变组织,随固溶温度升高,合金中的初生α相(αp)相含量显著减少,β转变组织逐渐增多,次生α相(αs)片层宽度增大,同时合金的强度下降,塑性上升,当接近相变点时这种趋势变缓。单相区固溶+时效处理获得魏氏组织,晶粒粗大,晶界平直而清晰,其拉伸强度高于920℃和940℃固溶时的片层组织,但塑性显著降低;与900℃固溶时相比强度和塑性均降低。合金的断裂韧性随固溶温度的上升而逐渐升高,单相区固溶并时效后的魏氏组织的断裂韧性明显优于两相区固溶并时效后的片层组织。     

损伤容限型钛合金TA15 ELI 43 mm厚板组织与性能

研究了TA15 ELI合金43mm厚板双态组织和片层组织的室温拉伸性能、断裂韧性KIC以及疲劳裂纹扩展速率da／dN等损伤容限性能。讨论了显微组织对该合金损伤容限性能的影响。结果表明，相对双态组织而言，该合金片层组织在较少损失拉伸强度的前提下，提高了合金的断裂韧性，降低了合金的疲劳裂纹扩展速率，具有更好的损伤容限性能。     

高强高韧钛合金研究与应用进展

航空航天业的发展对高强度、高断裂韧性的新型钛合金的需求越来越迫切,研究具有自主知识产权并用于航空大型结构件的新型高强高韧钛合金得到世界各国的重视.综合评述了国外传统的Ti-1023、BT22合金、β-21S合金、β-C合金,新型Timetal555和VST55531合金以及我国的TB2和TB10合金等7种高强高韧钛合金研究及应用现状,分析了合金的成分、组织、强度、塑性、断裂韧性等特点.根据国内外高强高韧钛合金发展现状,提出发展方向:研制Rm≥1300 MPa,K(IC)≥55 Pa·m(1/2)新型高强韧钛合金;新型合金成分应以Ti-Al-Mo-V-Cr系为主;探索加工工艺与高强高韧钛合金合金组织及性能的关系;发展具有优异的淬透性及良好的锻造性能为主的大型锻件用高强高韧钛合金.     

低成本制备Ti-3Al-2V合金精密铸件的可行性研究

用精密铸造方法制备的形状复杂的Ti-3Al-2V合金零部件综合性能良好。为进一步降低Ti-3Al-2V合金精密铸件成本,采用3种不同的原料(1海绵钛、铝钒中间合金、纯铝丝和铝箔,2回收的Ti-3Al-2V合金料,3回收的Ti-6Al-4V合金、纯钛料),分别经真空自耗电弧炉熔炼、真空凝壳炉重熔、离心浇注等工序得到Ti-3Al-2V合金精密铸件,并分析了铸件的化学成分,测试了铸件的室温拉伸性能。结果表明,3种不同原料制备的精密铸件,其化学成分和退火后的室温拉伸性能均能满足客户要求;如果控制好回收料的处理工序,合理地使用回收料,可进一步降低Ti-3Al-2V合金精密铸件的成本,有望在汽车、高铁等许多民用领域替代钢材而得到广泛应用。     

应变速率对两相钛合金α相中微孪晶形成的影响

正Ti-6Al-4V钛合金的超塑性行为已被广泛研究,但其在应用上受到了一些限制,如热加工和冷加工困难、加工硬化率低及超塑性形成温度过高。SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)是一种富β的α+β钛合金,性能优于Ti-6Al-4V钛合金,例如,有更高的拉伸和疲劳强度、更好的断裂韧性和更低的超塑性成形温     

550℃用高温钛合金的研发

应高推比航空发动机的需求,英国、美国、俄罗斯、中国等对高温钛合金进行了大量的研究工作。世界各国研发的550℃用高温钛合金主要有IMI829、Ti-6242S、BT25、BT25Y、Ti-55、Ti-53311S和Ti-633G合金等。简述了这几种合金的合金化特点,介绍了合金化的各种元素在合金中所起的作用,重点阐述了Si元素对合金蠕变性能的影响;同时回顾了这几种钛合金的研发状况、室高温拉伸性能、应用状况,以及稀土元素对部分高温钛合金组织性能的影响等,并展望了其未来的发展趋势与重点研究方向。     

热处理对TC21合金显微组织和室温拉伸性能的影响

研究在不同热处理制度下，高强高韧TC21钛合金西20mm轧制棒材的组织和室温拉伸性能的变化规律。结果表明，在Tβ(—20～50℃)/1hAC 600℃/4hAC处理制度下，TC21合金西20mm棒材的室温拉伸强度和塑性分别为：抗拉强度≥1105MPa，屈服强度(1000MPa，延伸率≥15％，断面收缩率≥43％。当合金的显微组织为双态组织时，其室温拉伸性能得到良好的匹配。     

退火温度对Ti80合金棒材组织与性能的影响

Ti80合金具有高的比强度、优良的耐蚀性及良好的焊接性,为了保证其在服役过程中的使用安全性,需通过热处理获得最佳的强度、塑性及冲击韧性匹配。为此,以经过多火次锻造的、组织为均匀细小等轴组织的Ti80合金棒材为研究对象,对其在650~800℃范围内进行不同温度的退火处理,并对退火处理后的试样进行室温拉伸性能及冲击韧性测试。结果表明,随着退火温度的升高,Ti80合金棒材的强度变化不大,延伸率和冲击韧性均呈现上升趋势。经(700~800)℃×1 h/AC热处理后,Ti80合金棒材的强度、塑性及冲击韧性可达到较好的匹配,各项性能均满足协议指标要求。     

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...     

航空用新型低成本钛合金显微组织与损伤容限性能关系研究

利用扫描电镜对某新型航空用Ti—A1-Mo—Cr—Zr系低成本钛合金的双态组织、片层组织及网篮组织3种典型显微组织特征和裂纹扩展过程进行了观察和分析,并对具有不同类型显微组织的合金进行了拉伸、断裂性能和疲劳性能的检测。结果表明：该新型Ti—A1-Mo—Cr—Zr系高性能低成本钛合金在不同显微组织下均具有良好的强度-塑性-韧性-疲劳性能的匹配。其中,双态组织的该合金具有最高的强度和塑性,但损伤容限性能较低（断裂韧性稍低,疲劳裂纹扩展速率高）;网篮组织的该合金具有良好的断裂韧性和疲劳强度,疲劳裂纹扩展速率与双态组织的水平相当;片层组织的该合金具有最为优异的损伤容限性能（最低的疲劳裂纹扩展速率和最高的断裂韧性）,但疲劳极限、强度和塑性稍低于双态组织和网篮组织的该合金。