粉末冶金法制备细晶TC4钛合金的微观组织与力学性能

本文采用真空热压烧结+热挤压+退火工艺制备细晶TC4钛合金,对制备过程中钛合金的微观组织与力学性能演变规律进行研究。结果表明,热压烧结态TC4钛合金主要由α和β相组成,α相以等轴状分布,而β相则以细长片层状/针状分布于α相晶粒内部或晶界处。热挤压可以使合金中的α和β相尺寸明显降低,形成板条状细晶,从而使TC4钛合金室温抗拉强度从热压烧结态的837 MPa提高至983 MPa,但此时TC4钛合金的断后伸长率最低,为9.6%。进一步的退火能够使热挤压态TC4钛合金发生回复和再结晶,β相由片层状/针状向颗粒状转变,分布于α相晶界处,从而有利于TC4钛合金塑韧性的提高。因此,经过热压烧结+热挤压+退火处理得到的细晶TC4钛合金具有较为优异的综合性能。     

轧制工艺对TC4中厚板组织和性能的影响

为制定和优化TC4钛合金中厚板轧制工艺,开发综合力学性能优异的TC4钛合金中厚板,某公司基于4 300 mm热轧厂装备特点开展了TC4钛合金中厚板轧制工业试验,研究了轧制温度、道次变形量对其显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:在(α+β)两相区,随着轧制温度降低,TC4钛合金中厚板的晶粒尺寸不断减小,强度、塑性和韧性不断增加;随着道次变形量降低,中厚板表层与心部的显微组织更加均匀,塑性和韧性显著提高。经过退火处理(850℃×2 h,AC)后,TC4钛合金中厚板的组织均匀性明显提高,实现了强度—塑性—韧性的良好匹配。     

热连轧工艺制备TC4钛合金无缝管材组织及力学性能研究

采用热连轧机组制备出?108 mm×14.5 mm×L的TC4钛合金无缝管材,测试分析了管材热处理前后的显微组织和力学性能。结果表明：热连轧工艺生产的TC4钛合金无缝管材力学性能优良,组织呈现变形的过渡组织形貌,主要由大量扭曲变形的片层状α相以及未完全破碎的β晶界组成。经热处理后,组织形貌均匀,晶内片层α相变为棒状α相,晶界α相发生再结晶形成球状α相。TC4钛合金无缝管材经固溶时效处理后力学性能得到提升,其R_m≥995 MPa,R_(p0.2)≥931 MPa,A≥15%。     

热穿轧工艺制备大口径TC4钛合金无缝管

采用热穿轧工艺试制大口径TC4钛合金无缝管,测试分析了试制的160 mm×8 mm TC4钛合金无缝管的加工精度、表面质量、显微组织与力学性能。结果表明:热穿轧TC4钛合金无缝管的表面质量、尺寸精度和力学性能均合格;管材的加工态组织主要由变形魏氏组织和少量网篮状组织构成,其冲击韧性好,延伸率达到16%以上,无需热处理就可进行冷轧加工,以获得更高精度和表面质量的钛合金无缝管;热穿轧工艺可用来制备大口径TC4钛合金无缝管,具有金属利用率高、流程短、能耗低等优点,能够满足工业生产要求。     

不同方法制备的钛及钛合金管坯组织与性能研究

分别用压力机热挤压法和两辊斜轧穿孔法获得钛及钛合金管坯,对比分析了两种不同方法制备的TA2,TA18,TC4管坯的显微组织和室温力学性能的差异。结果表明:管坯的力学性能受加热温度、变形量等因素影响,挤压管坯的组织均匀细小而斜轧穿孔的组织粗大,挤压工艺优于斜轧穿孔工艺。     

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。     

Q值对Gr.9钛合金冷轧管材组织及性能的影响

通过调整冷轧过程中的工艺参数,研究了不同Q值对小规格Gr.9钛合金管材组织和力学性能的影响。结果表明:轧制Q值对管材组织及性能的影响较大,通过合理控制轧制Q值可获得综合性能良好的Gr.9管材。对于小规格Gr.9管材,Q值越大,晶粒破碎越充分、均匀,晶粒纤维化和取向性越明显,当Q值在1.86~2.62范围内时,冷轧态管材强、塑性较好,退火后晶粒尺寸较小;当Q值在1.86~2.24范围内时,管材扩口性能优越,Q值过大或过小均不利于小规格管材扩口。此外,Q值会影响冷加工过程中晶粒的均匀度及织构分布,可通过将Q值控制在1.54~2.46使得CSR在1.3~2.5范围内,从而得到综合性能良好的Gr.9钛合金管材。     

制备工艺对大型TC4钛合金环件组织和性能的影响

应用马架扩孔、马架扩孔+环轧和完全环轧三种工艺制备TC4钛合金大型环件,分析不同制备工艺下合金的显微组织和力学性能。研究结果表明,不同制备工艺获得的TC4钛合金大型环件的显微组织几乎没有差别,无论哪种工艺制备的TC4钛合金环件都呈现等轴组织,且不同部位的显微组织一致均匀。综合考虑三种工艺获得的环件的室温和高温性能,推荐采用马架扩孔+一火次环轧的制备工艺,通过该工艺获得的环件的室温和高温力学性能均可达到较好水平。     

大规格TC4无缝管材工艺研究

采用斜轧+热轧生产Φ560 mm×25 mm×6000mm大规格TC4无缝管材,(d/t比为22. 4)进行力学性能、显微组织、表面加工精度与表面质量检测。结果表明,斜轧+热轧生产TC4大规格钛合金无缝管材表面质量、尺寸精度高;其显微组织为网篮和魏氏体结合体,力学性能稳定;管材经过温矫,平直度达到4mm/m;经过机加工平直度小于1mm/m;加工后成品管材采用横伤检测(GB/T12969. 1无大规格管材),手动超声管材无缺陷。     

航空发动机用大规格TC17钛合金棒材显微组织均匀性研究

利用电子背散射衍射(EBSD)技术对?500 mm TC17钛合金棒材显微组织的均匀性进行了研究,分析了不同部位α、β相的晶体取向。结果表明,棒材边部和心部的初生α相等轴化良好,取向分布均匀;锻后冷却速度会影响棒材边部和心部组织中等轴α相的晶粒尺寸,心部显著大于边部。在光学显微镜下原始β晶界不明显,但心部组织中出现β相基本保持取向一致的"宏区",说明原始β晶粒破碎程度不足。对于大规格TC17钛合金棒材,仅凭借显微组织判定其均匀性存在漏洞,需增加β晶粒度检查以规避后续出现粗大原始β晶粒的风险。     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

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。     

热处理对TC21合金大规格棒材组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对TC21合金380 mm大规格棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度影响初生α相含量以及形貌尺寸,固溶时间对显微组织没有显著的影响;冷却速度影响次生α相含量及尺寸,且对合金强度和塑性产生较大的影响。在890℃×2 h+FC固溶处理后进行610℃×4 h+AC时效处理,可使合金的强度和塑性得到良好的匹配。     

大规格TC4钛合金厚板研制

采用经三次真空自耗电弧熔炼、多向锻造得到的TC4钛合金板坯为原料,以热模拟试验所获得的热加工图为参考,利用西部钛业有限责任公司2 800 mm四辊热轧机成功制备出了宽度为2 300 mm,厚度达到40~70 mm的大规格TC4钛合金厚板,研究了热轧工艺对其组织和室温力学性能的影响。结果表明,轧制温度、道次变形率和应变速率是制备大规格TC4钛合金厚板的关键工艺因素。所制备的TC4钛合金厚板的显微组织为双态组织,由平均晶粒尺寸为25μm的等轴初生α相、拉长的次生α相及晶间β相组成,其室温抗拉强度为925~960 MPa,屈服强度为870~910 MPa,延伸率为12.0%~14.5%。     

挤压比和退火温度对TA22钛合金挤压管组织与性能的影响

通过热挤压方法制备了φ50 mm×8 mm和φ45 mm×7 mm两种规格的TA22钛合金管.研究了9.85、12.6两种挤压比和650、700、750、800℃四种退火温度对热挤压管显微组织和力学性能的影响.结果表明:挤压比对TA22合金挤压管的力学性能影响不大,可以采用较大的挤压比制备TA22合金管以提高生产效率;...     

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。     

大规格TC11钛合金棒材热处理后组织与性能分布规律性研究

对规格为φ200 mm×1300 mm的TC11钛合金棒材进行970℃/120 min/AC+530℃/360 min/AC热处理,分析了棒材沿长度和直径方向不同位置显微组织、拉伸性能和冲击韧性的变化规律.结果表明:大规格TC11钛合金棒材热处理后,不同位置的显微组织差异较大,沿长度和直径方向由边部至心部,显微组织中α...     

不同组织形态TC4钛合金力学性能研究

对常见几种组织形态的TC4钛合金的拉伸性能、硬度进行了测试.利用金相显微镜观察各试样的显微组织特点,利用扫描电子显微镜分析拉伸断口形貌,并对几种组织形态力学性能存在差异的原因进行了分析.实验结果表明:具有双态组织的3#试样的强度与塑性匹配最好,且强度最高;5#试样所具有的魏氏体组织,在提高了拉伸力学性能指标的同时,硬度...