航空紧固件用Ti-5553合金的组织和性能

采用扫描电镜和透射电子显微镜研究不同热处理制度对Ti-5553高强钛合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:在(α+β)两相区进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,Ti-5553合金组织中的初生α相含量逐渐减少,β相的尺寸和体积分数均增加,合金强度逐渐降低。时效后β基体发生转变,晶界和晶内析出大量次生α相。次生α相的尺寸对力学性能产生重要影响,随着时效温度的升高,次生α相逐渐粗化,导致抗拉强度逐渐下降。1240MPa级航空紧固件用Ti-5553的固溶温度应选择Tβ以下,使组织中留有足够的β相,从而时效时在β相中有大量次生α相析出,获得需要的高强度。同时,保留一定含量的初生α相,以便获得良好的塑韧性。经810~820℃,1.5h,水淬+510℃,10h,空冷热处理后,合金可以获得较好的综合性能,抗拉强度达1500MPa,伸长率达14.8%,断面收缩率为38.6%。固溶和时效态的拉伸断口均存在大量韧窝,材料具有良好的塑韧性。     

固溶时效对铸造Ti-10V-2Fe-3Al钛合金组织和性能的影响

铸造Ti-10V-2Fe-3Al钛合金为魏氏组织,经固溶时效后,合金组织由晶界α相、初生α相、次生α相及β相组成,其分布特征与固溶温度、冷却速度及时效温度密切相关,合金的拉伸性能随热处理制度变化而变化。     

固溶工艺对Ti12LC合金组织性能的影响

Ti12LC合金是西北有色金属研究院研制的一种低成本钛合金,用于取代TC11合金进行推广应用。本文对420mm Ti12LC合金铸锭进行常规锻造,得到等轴组织的170mm Ti12LC合金棒材。采用单重固溶+时效、双重固溶+时效两种不同的工艺对Ti12LC合金进行热处理,分析不同固溶工艺对Ti12LC合金显微组织及室温拉伸、室温冲击性能的影响。研究表明,在相同的固溶冷却速率下,增加单重固溶温度,初生等轴α相含量减少,合金强度增加、塑性减小、冲击韧性减小。单重固溶+时效热处理后合金冲击韧性低、强韧性匹配差。与单重低温固溶+时效相比,合金经高温预固溶慢冷+低温固溶处理后,初生α相尺寸及相含量变化不明显,但可以获得更大尺寸的次生α相,合金的塑性稍有降低、强度增加、冲击韧性改善明显,综合力学性能匹配良好。     

冷却速率对Zr-3.1Nb合金显微组织和拉伸性能的影响EI北大核心

为改善Zr-3.1Nb合金力学性能,采用热处理方法研究不同冷却速率对合金拉伸性能的影响。同时,结合X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等检测手段分析合金试样物相组成与微观形貌。结果表明:随冷却速率的增加,Zr-3.1Nb合金试样屈服强度和抗拉强度分别从382,426 MPa提升至535,617 MPa。FC-2试样β相含量较高,存在较多滑移系,伸长率较好,为21.15%。所有试样均为塑性断裂,且随冷却速率升高,塑性变差。3组炉冷试样均由α相和β相组成,且β相为网状,α相为等轴状;空冷试样出现ω相,且α相为块状和板条状;水冷试样无β相,产生较多板条状α′马氏体相。较大冷却速率引起α相分布趋向分散,晶粒尺寸从FC-1试样的3.56μm减小至水冷试样的1.74μm。     

不同热处理工艺对TC4-DT钛合金棒材组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺对TC4-DT钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明:TC4-DT合金在两相区经过普通退火和再结晶退火后组织发生再结晶,α相尺寸有所增大,具有较好的塑性。经过两相区固溶+时效处理得到双态组织,通过控制固溶时冷却速度及时效温度来调整次生α片层厚度,使得合金强度和断裂韧性得到改善。经单相区固溶水冷得到马氏体组织,随时效温度提高,α片层厚度增加,但析出的次生α相含量减少,导致合金的强度和断裂韧性有所下降。而在单相区固溶空冷+高温时效处理,获得的α片层厚度进一步增大,有助于提高塑性和断裂韧性。采用950℃/1h/WQ+550℃/6h/AC两相区固溶+时效的热处理工艺,可实现合金强度、塑性、韧性的较好匹配,获得优良的综合性能。     

冷却速率对Zr-3.1Nb合金显微组织和拉伸性能的影响

为改善Zr-3.1Nb合金力学性能，采用热处理方法研究不同冷却速率对合金拉伸性能的影响。同时，结合X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等检测手段分析合金试样物相组成与微观形貌。结果表明：随冷却速率的增加，Zr-3.1Nb合金试样屈服强度和抗拉强度分别从382,426 MPa提升至535,617 MPa。FC-2试样β相含量较高，存在较多滑移系，伸长率较好，为21.15%。所有试样均为塑性断裂，且随冷却速率升高，塑性变差。3组炉冷试样均由α相和β相组成，且β相为网状，α相为等轴状；空冷试样出现ω相，且α相为块状和板条状；水冷试样无β相，产生较多板条状α′马氏体相。较大冷却速率引起α相分布趋向分散，晶粒尺寸从FC-1试样的3.56μm减小至水冷试样的1.74μm。     

初生α相含量对TC18时效组织及力学性能的影响

目的 探究TC18合金中初生α相含量对时效后次生α片层形貌及力学性能的影响.方法 通过改变两相区固溶温度控制初生 α 相含量,观察固溶后合金元素分布及相同时效后合金的组织形貌,研究固溶温度对合金拉伸性能的影响.结果 固溶过程中发生元素再分配,固溶温度低,初生α相含量高,β基体中β稳定元素含量高,β基体稳定性强,抑制时效过程中次生α片层析出,时效强化效果弱.固溶温度高,β基体稳定性弱,促进时效过程中次生α片层析出,时效强化效果显著.结论 固溶温度升高,初生α相比例降低,即β基体稳定性降低,促使时效过程中大量次生α相析出,显著提高合金强度.     

关于TC6钛合金β转变组织的研究

用光学与电子显微镜研究了冷却速度、固溶温度和时效处理对TC66合金β相转变行为的影响。研究表明,采用水冷或空冷可以获得β转变组织。随着固溶温度的提高,此种组织增多并粗化,为稳定转变β相,必须进行时效处理。     

热处理对Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr合金拉伸性能的影响

研究了固溶+单级时效处理、固溶+双级时效处理、固溶+随炉冷却处理对新型亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr的显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：与固溶+单级时效处理相比,固溶+双级时效处理析出的晶内次生α相间距减小和体积分数增大而使合金的强度提高。两种热处理都使合金中生成连续的晶界α相,导致合金的塑性降低;与上述两种热处理相比,固溶+随炉冷却处理使合金中析出的晶内次生α相的间距明显减小且沿晶界生成向晶内生长的α_wgb相,使合金的强度和塑性显著提高,其抗拉强度达到1421 MPa,断后伸长率为7.7%;与次生α相的体积分数相比,其间距是影响合金强度的主要因素。随着次生α相间距的减小,合金的强度提高。     

双重退火对ZTC18铸造钛合金组织及性能的影响

目的 研究ZTC18合金双重退火热处理时合金微观组织和力学性能的变化规律。方法 通过对ZTC18合金熔模精密铸造拉伸试棒试验件进行双重退火热处理实验,对比不同热处理工艺铸件的微观组织和力学性能,分析其变化规律。结果 不同的双重退火温度下,晶粒尺寸无明显变化,随着第2级退火温度升高,晶粒内部初生α相由长针状逐渐变化为棒状及等轴颗粒,次生α相逐渐减少,合金的强度随第2级退火温度升高而降低,塑性则呈增加趋势。结论 通过双重热处理可以达到调整合金强度塑性比的目的,对比HIP后的室温拉伸数据,在二级退火温度为610和590 ℃的试样（空冷或炉冷）的强度和塑性综合匹配性较好,抗拉强度能够达到1100 MPa,伸长率大于11%。     

固溶温度对TA19钛合金组织及性能的影响

采用5种不同固溶温度和相同时效温度的热处理制度对TA19钛合金进行固溶时效处理,研究不同固溶温度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对TA19钛合金显微组织的初生α相含量影响显著;经相变点以下10℃到50℃固溶保温1 h后风冷,再经595℃时效保温8 h后空冷,获得的室温和高温力学性能均能满足AMS 4975标准的要求;固溶温度选择相变点以下10℃时,TA19钛合金的室温和高温力学性能及蠕变性能匹配最好,对应的显微组织中初生α相含量为15%~18%。     

固溶处理冷却速度对1420合金性能的影响

研究了固溶处理冷却速度对1420合金抗拉伸性能及抗蚀性能的影响.固溶处理采用4种不同的介质冷却,时效后在拉伸试验机上测试试样的强度和塑性,利用恒电位仪测试试样的阳极极化曲线,评价其抗电化学腐蚀的能力,利用电子显微镜分析合金的显微组织.研究表明:降低固溶冷却速度可提高合金的抗电化学腐蚀性能,合金基体中析出的δ′相数量减少,尺寸增大;固溶处理时采用油冷介质冷却可以获得最佳的拉伸性能.     

热处理对Ti3Al—Nb合金显微组织与拉伸性能的影响

研究了Ｔｉ３Ａｌ－Ｎｂ合金（Ｔｉ－２４Ａｌ－１４Ｎｂ－３Ｖ－０．５Ｖｏ）在不同固溶温度，不同冷却速度以及时效条件下的显微组织与性能之间的关系。结果表明，Ｔｉ３Ａｌ－Ｎｂ合金冷轧板材经α２＋β两相区固溶（９４０－１１００℃×１ｈ）水淬处理，其显微组织由实生α３相、β２相和“０”相组成，随着固溶温度的升高，初生α２相逐渐减少，室温力学性能σｂ、σ０．２和δ均相应提高，当初生α２相约为３０￥时，可以使合     

新型TC21钛合金相变行为和相组成研究

采用X射线衍射(XRD)对TC21钛合金β热处理后,经不同冷却速率冷却及双重退火后的相结构进行了分析,并用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对显微组织和相的形貌特征进行了观察研究.结果得出,TC21钛合金在β处理时经炉冷和水冷后,合金由α和β两相组成.空冷状态下,合金主相为α+β,并有少量Nb3Si相析出.实验证明,冷却速率主要影响α和β相含量的比例,相的组成基本不受冷却速率的影响.合金经970.,30min,空冷+600℃,4h退火后,仍由α相和β相组成,没有发现新的析出相,但观察到转变β相中存在次生析出的细小针状α相.     

热处理对Ti_3Al－Nb合金显微组织与拉伸性能的影响

研究了Ｔｉ３Ａｌ－Ｎｂ合金（Ｔｉ－２４Ａｌ－１４Ｎｂ－３Ｖ－０．５Ｍｏ）在不同固溶温度，不同冷却速度以及时效条件下的显微组织与性能之间的关系，结果表明，Ｔｉ３Ａｌ－Ｎｂ合金冷轧板材经α２＋β两相区固溶（９４０℃～１１００℃×１ｈ）水淬处理，其显微组织由初生α２相、β２相和“０”相组成。随着固溶温度的升高，初生α２相逐渐减少，室温力学性能σｂ、σ０．２和δ均相应提高，当初生α２相约为３０％时，可以使合金获得良好的综合性能：σｂ＝９８４，５Ｍｐａ，σ０．２＝７８５．５ＭＰａ，δ＝５．９％。当固溶温度继续升高时，上述性能开始下降。     

固溶温度对亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn的组织和拉伸性能的影响

对自主设计的新型亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn(%,质量分数)在不同温度进行固溶和固溶时效处理,观察其显微组织和测试室温拉伸性能。结果表明：随着固溶温度的提高固溶态组织中的初生α相减少,当固溶温度高于相变点后初生α相完全消失,几乎全部为明显长大的粗大β晶粒。固溶温度为900℃的固溶态合金具有良好的强度和塑性匹配,屈服强度为898.7 MPa、抗拉强度为962.5 MPa、断裂伸长率为12.7%。在不同温度固溶处理的时效态合金,均析出了细小的次生α相。固溶温度低于相变点时,在初生α相间析出的细小次生α相呈60°或者平行交错排列;固溶温度高于相变点时初生α相几乎完全消失,随着固溶温度的提高析出的次生α相片层间距变大并粗化。在所有固溶温度下,时效态组织中沿原始β晶界处均析出了连续的晶界α相,合金的塑性均较差。经过750℃/0.5 h固溶和500℃/4 h时效的合金具有良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1282 MPa,屈服强度为1210.6 MPa,断裂伸长率为5.3%。     

Ti-6Al-4V合金厚板固溶时效热处理工艺的正交试验优化

通过在热处理参数选择过程中引入正交试验,确定了固溶温度、冷却方式、时效温度和时效时间4个影响因素,并采用L16(4⁴)正交表4因素、4水平的16组热处理工艺进行试验对工艺进行优化。结果表明:在该试验条件下,各因素对板材横、纵向室温强度影响从大到小的顺序为冷却方式、时效温度、时效时间、固溶温度,对室温塑性基本没有影响;固溶后的冷却方式对板材室温拉伸性能的影响最大,随着冷却速率的增大,板材的横、纵向抗拉强度和屈服强度都大幅度提高,断后伸长率和断面收缩率的波动较小;时效温度对板材室温拉伸性能的影响次之,随着时效温度的升高,板材横、纵向抗拉强度均呈下降趋势,断后伸长率基本保持不变,而屈服强度和断面收缩率呈先略微上升后基本保持不变的趋势,并在时效温度为550℃左右达到最大值。在该试验条件下,Ti-6Al-4V合金热轧厚板最优的固溶时效热处理工艺为900~960℃/1.5 h,水冷+550℃/4~6 h,空冷。     

Ti-55531钛合金室温强-塑-韧匹配化热处理工艺研究

目的 采用Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr(Ti-55531)钛合金,研究了不同热处理工艺条件下室温强-塑-韧性能的匹配关系,为满足不同强度、断裂延伸率、断裂韧度综合服役性能要求提供热处理工艺参考。方法 在单相区固溶+时效、双相区固溶+时效2种制度下进行了热处理试验,分析了不同单相区固溶冷却方式(空冷、炉冷)和时效温度、双相区固溶温度等条件下的室温拉伸性能(抗拉强度σb、断裂延伸率A)和断裂韧度KIC,揭示了Ti-55531钛合金室温强度、塑性、断裂韧度的匹配关系。结果 经单相区固溶+空冷+时效处理得到了细片层状次生αs相,随时效温度的升高,αs相尺寸增大,抗拉强度降低,延伸率和断裂韧度升高;经单相区固溶+炉冷+时效处理得到了较粗的α片层,随时效温度从500 ℃升高至600 ℃,α片层尺寸增大,抗拉强度降低,延伸率和断裂韧度升高,但呈现出较高的脆性;随着双相区固溶温度的升高,初生αp相尺寸显著降低,促进后续时效处理过程中析出了更细小的次生αs相,提高了强度,降低了延伸率和断裂韧度。结论 得到了2种能够实现良好强-塑-韧性能匹配的热处理工艺路线:1)850 ℃/1 h固溶后炉冷至600 ℃保温8 h,可得到片层组织以及较高的断裂韧度(KIC=110.01 MPa.m^1/2)、良好的强度(σb=1 111 MPa)和断裂延伸率(A=9.69%);2)810 ℃固溶+空冷+600 ℃/3 h时效,可得到初生αp+次生αs相的双态组织,实现了高强度(σb=1 287 MPa)和高断裂延伸率(A=12.76%),同时断裂韧度达到60.4 MPa.m^1/2。     

BT22合金的成分设计和淬透性的关系研究

对BT22合金在不同热加工区塑性变形后,分别进行空冷、油冷、水冷以及炉冷的热处理,随后进行室温力学性能测试.用金相显微镜和扫描电镜分别观测它们的组织结构和断口形貌.结果表明,合金的淬透性受冷却速度的影响很小.晶内组织细小,拉伸断口均呈现韧性断裂.合金的力学性能与α、β稳定合金化元素所决定的铝当量([Al]eq)和钼当量([Mo]eq)有关,当合金的铝当量和钼当量具有较好的匹配时,合金在具有较高的模量强化强度的同时,合金的淬透性能也较好.比较TC4和BT22合金的[Al]eq,[MO]eq数据可见,BT22合金的[Al]eq稍有降低,但[MO]eq则有较大提高,使其与TC4合金相比虽然模量强度有所损失,但在淬透深度增加的情况下,固溶强度大大提高,弥补了由于铝当量的稍低带来的强度减少.     

热处理对GH783合金组织与性能的影响

研究了抗氧化型低膨胀高温合金GH783的热处理制度.结果表明:随着固溶温度的升高,晶粒有所长大,在1140℃固溶晶粒开始不均匀长大;室温拉伸强度有所下降,高温拉伸塑性有所升高,持久塑性在1115℃固溶时最高.随着β时效温度的升高,二次β相明显增多,γ′相也发生比较明显的变化;在845℃进行β时效,合金可以获得良好的组织和综合性能.