未置氢及置氢TC21钛合金六角头螺栓冷镦成形及其成形后的显微组织与显微维氏硬度

目的 解决TC21钛合金六角头螺栓冷镦成形困难的难题。方法 利用置氢处理改善TC21钛合金的冷镦成形性能,利用电子万能材料试验机对未置氢和置氢TC21钛合金六角头螺栓进行冷镦成形,利用金相显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜和显微维氏硬度计等设备对未置氢和置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓的显微组织和显微维氏硬度进行分析。结果 在冷镦成形过程中,置氢TC21钛合金六角头螺栓未出现缺陷,而未置氢TC21钛合金六角头螺栓则出现了裂纹。未置氢和置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓的头部均呈现出“一字双岔状变形带”,在未置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓头部变形带的分岔处出现了裂纹。与未置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓相比,置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓的显微组织发生了显著变化。在置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓中,α相和β相的光学对比度与未置氢合金的相反,α相含量减少,β相含量增加,β相成为合金的主要相,并发现了较多的位错。置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓各区的显微维氏硬度均低于未置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓各区的显微维氏硬度。结论 置氢处理有利于TC21钛合金六角头螺栓的冷镦成形。     

氢对TC21钛合金热物理性能的影响

目的 获得氢含量对TC21钛合金密度、热扩散系数、比热容和热导率等热物理性能的影响规律.方法 利用固态置氢法对TC21钛合金进行氢处理,利用固体密度测试仪、激光导热仪和差示扫描量热仪等设备测定原始及含有不同氢含量TC21钛合金的热物理性能.结果 随着氢含量的增加,TC21钛合金的密度呈线性降低趋势;TC21钛合金在不同...     

氢对Ni25Ti50Cu25记忆合金马氏体相变的影响

利用金相,X－射线,DSC,透射电子显微镜研究了氢对Ni25Ti50Cu25合金马氏体相变的影响,结果表明,当氢含量高时,氢与全金元素形成氢化物,与氧化物共存的李晶亚结构马氏体失去热弹性,当氢含量低329ppm时,氢固溶于合金中,随氢含量增加,马氏体相变温度降低,氢使马氏体在热循环过程中发生稳定。     

TC6钛合金带阻尼台叶片等温模锻件研制

研究了等温锻造及热处理工艺对TC6钛合金组织和性能的影响,研究结果表明,锻坯加热温度的提高会导致合金中的α相含量减少,延长保温时间对合金中α相含量影响较小;在相变点温度以下45～65℃加热保温并经适当程度的等温锻造变形后,合金中a相含量可以保持在30％以上,并具有良好的力学性能;进行热处理时,冷却速率和热处理温度对合金性能有较大影响;经合适的双重退火处理后,合金具有良好的组织和综合性能.     

TC21合金在形变热处理工艺下的组织特征

对TC21钛合金在不同条件下超塑拉伸后,进行双重退火热处理,研究热加工工艺对TC21合金显微组织演变的影响。结果表明,当变形温度在890～960℃时,TC21合金的伸长率随变形温度的增加先增加后减少,最佳超塑性变形温度为910℃;TC21合金在α+β相区超塑变形,然后在α+β相区双重退火处理后得到双态组织;在β区进行超塑变形、α+β相区双重退火处理后得到网篮组织。     

TC18钛合金热压参数对流动应力与显微组织的影响

通过在700~950℃和应变速率0.001~50s-1条件下的热模拟实验,系统研究了TC18钛合金应变速率、变形温度对变形抗力和显微组织的影响。结果表明:提高变形温度或降低应变速率,可显著降低TC18合金变形过程中的真应力,与单相区相比,两相区变形抗力对温度的变化更为敏感。在α+β区变形时,α相和β相都参与变形,球状初生α沿形变方向略有拉长,β相沿金属流动方向形成纤维组织;β相变点以上温度变形时,β相沿金属流动方向呈纤维状分布,在950℃可以观察到再结晶的等轴β晶粒。     

氢对Ti-6Al-4V合金室温压缩性能的影响

为了研究氢对Ti-6Al-4V合金室温压缩性能的影响,采用Zwick/Z100型材料试验机对置氢Ti-6Al-4V合金进行了压缩试验,并利用OM、XRD和TEM等材料分析方法对合金的微观组织进行了观察.研究表明:置氢前,Ti-6Al-4V合金由等轴的α相和β相组成,置氢后,出现马氏体组织和氢化物;随氢含量增加,马氏体和剩余β相数量增多;氢提高了Ti-6Al-4V合金的抗压强度和塑性等室温压缩性能,最大增幅分别为33.9%和56.3%;置氢Ti-6Al-4V合金抗压强度的提高主要归因于氢的固溶强化、马氏体相变强化和氢化物强化;塑性指标的提高主要是置氢合金中塑性β相数量的增多所致.     

0.2%H对Ti_2AlNb基合金板材高温拉伸变形行为的影响

为研究热氢处理技术对Ti2AlNb基合金板材高温拉伸变形行为的影响,在实验温度为870、900、930和990℃,应变速率为2.5×10-2s-1条件下,对H含量为0%和0.2%(质量分数)的Ti-22Al-25Nb合金板材进行了高温拉伸实验,并对其微观组织进行了分析。结果表明:0.2%H可以降低合金板材的高温流动应力,提高延伸率。在930℃变形时,置氢合金的峰值应力比未置氢合金下降了约36%,延伸率比未置氢合金提高了约53%。氢致合金软化和增塑的主要机制是H促进了α2相的动态再结晶,促进了b/B2相的位错运动和动态回复,提高了b/B2相的含量。     

路面NiTi合金相变材料固溶处理及调温效果

NiTi合金相变材料试样经不同温度(400、500、600、700及800℃)保温不同时间(15、30、45及60min)后进行淬火处理,利用差示扫描量热仪测试其性能,研究不同固溶处理工艺对NiTi合金相变焓值、相变温度等性能的影响。将该NiTi合金相变材料作为功能组分,制备NiTi合金相变材料改性的沥青混合料,通过调温试验对比不同NiTi合金掺量的沥青混合料的调温效果。结果表明:固溶处理温度为400及500℃时NiTi合金的相变温度区间宽于600、700及800℃时的相变温度区间;该相变材料的马氏体转变与逆转变的焓值主要受处理温度影响,保温时间对焓值影响不大、对相变温度区间的影响规律相似;随着NiTi合金相变材料掺量的增加,调温效果越显著。     

合金元素对Ni41Ti44Cu7Zr8合金相变及力学性能的影响

合金元素影响Ni41Ti44Cu7Zr8形状记忆合金的相变马氏体屈服应力,分析表明具有合适原子尺寸并且与Ti原子间具有合适的负混合焓的合金元素,能有效提高Ni41Ti44Cu7Zr8合金的马氏体屈服应力。少量的Fe元素添加能够显著降低该合金的相变温度,1%Fe元素的添加能使合金的相变温度降低约48℃,在室温时表现出超弹性行为;3%Fe元素的添加能使该合金的马氏体相变温度降低88℃以上,室温加载时不表现形状记忆特征。     

Cu-Ni-Si合金冷变形及动态再结晶行为研究

研究了时效温度和时效时间对不同冷变形条件下Cu-2.0Ni-0.5Si合金性能的影响。在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对Cu-2.0Ni-0.5Si合金在高温压缩变形中的流变应力行为进行了研究。结果表明,合金经900℃固溶,当变形量为40%,时效温度达到450℃时,其显微硬度达到201HV,导电率达到34%IACS。随变形温度升高,合金的流变应力下降,随应变速率提高,流变应力增大。在应变温度为700、800℃时,合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的变形激活能Q。     

TC21 钛合金高温变形本构方程研究

目的研究变形温度、应变速率等热力参数对TC21钛合金流动应力的影响规律,并构建出TC21钛合金本构方程。方法在热模拟试验机上对TC21钛合金进行了等温恒应变速率压缩实验,分析其真应力-真应变曲线。结果获得了该合金在变形温度范围为760~920℃、应变速率范围为0.001~10 s-1的流动应力数据,采用多元线性回归法建立了该合金的本构方程。结论误差分析表明,该本构方程具有较高精度,可为TC21钛合金锻造过程中的数值模拟和锻造热力参数的合理制定提供理论依据。     

ZK60和ZK60-1.0Er镁合金热压缩变形和加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对ZK60和ZK60-1.0Er镁合金进行了热压缩实验,分析了合金在温度为160~420℃,应变速率为0.0001~1.0s-1条件下的流变应力变化特征。结果表明:两种镁合金在热压缩过程中的流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,在流变应力达到峰值后随即进入稳态流变;稀土Er的加入使得平均变形激活能珚Q值由183kJ/mol降到153kJ/mol,应力指数n值由6提高到8;发生动态再结晶的临界应力σc值随变形温度升高和应变速率降低而降低,在420℃/1.0s-1高温高应变速率时,稀土Er的加入使得ZK60镁合金发生动态再结晶的临界应力值σc由76MPa降到50MPa。通过动态模型构建热加工图并结合金相组织观察可知:稀土Er的加入缩小了ZK60镁合金的热加工失稳区,增加了热加工安全区的功率耗散效率峰值η_(max),由35%增大到45%,促进了动态再结晶晶粒的形核,但抑制了再结晶晶粒的长大。     

电子束冷床熔炼TC4钛合金的热变形行为

使用Gleeble-3800热模拟实验机进行一系列热模拟压缩实验,研究了电子束冷床熔炼TC4钛合金在变形温度为850℃~1100℃、应变速率为0.01 s^-1~10 s^-1条件下的热变形行为。根据真应力-真应变曲线分析变形参数对流变应力的影响,分别建立电子束冷床熔炼TC4钛合金在(α+β)两相区和β单相区的Arrhenius本构模型,绘制了基于动态材料模型的热加工图。结果表明：流变应力随着温度的提高和应变速率的增大而降低;(α+β)两相区的热变形激活能Q=746.334 kJ/mol,β单相区的热变形激活能Q=177.841 kJ/mol;用相关系数法和相对平均误差分析了模型的误差,相关系数R²=0.995,相对平均误差AARE=5.04%。这些结果表明,所建立的模型较为准确,可准确预测其热变形流变应力;合金的最佳加工区域为：变形温度1000~1100℃、应变速率0.01~0.1 s^-1。     

含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的热变形行为和微观组织

采用热模拟实验对含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金在应变速率为0.001～10s-1、变形温度为380～470℃的条件下进行了热压缩实验.研究了实验合金的流变应力行为和微观组织演变.结果表明:流变应力随变形温度升高而下降;随应变速率增加峰值应力也相应增加.随变形温度升高和应变速率降低,合金动态再结晶的程度加深,亚晶尺寸变大.含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金,形成了Al3Sc弥散相,该相可强烈抑制再结晶.合金主要软化机制为动态回复伴随动态再结晶.     

考虑相变的TC4钛合金流动应力研究

为完善TC4钛合金的塑性成形理论,必须建立准确的流动应力模型,而TC4钛合金的流动应力不仅与温度、应变速率和应变量相关,也受到βα+β相变的影响.本文通过等温实验和DSC实验研究了900℃时TC4钛合金的等温与连续冷却过程中的相变动力学,建立了相变动力学模型;通过Gleeble 3800热模拟机进行热压缩实验,根据实测的TC4钛合金在高温β区与低温α+β区的流动应力曲线,建立了流动应力模型;将相变动力学模型与流动应力模型结合,建立了考虑相变的流动应力模型;最后将TC4钛合金在900℃等温不同时间后进行压缩变形,对比实验得到的流动应力曲线与模型计算得到的流动应力曲线,验证了该模型的准确性.     

2519A铝合金热压缩流变行为和显微组织分析

在Gleeble-1500D热模拟仪上进行热压缩实验,研究温度从300℃～450℃、应变速率为0．001～10s^-1时2519A铝合金热压塑行为,并用金相显微镜分析在不同热压缩条件下的组织形貌特征。结果表明,流变应力开始随着应变的增大而增大,出现峰值之后慢慢减小并慢慢趋于平稳。应力峰值随温度的增加而减小,随应变增大而增大,其热变形行为可用包含Zener-Hollomon参数的双弦本构关系来描述,得到平均激活能Q=223．11706kj／mol。合金在0．001s^-1～1s^-1。应变速率条件下软化机制主要为动态回复,而当应变速率上升到10s^-1后,合金微观组织出现局部动态再结晶。     

Analysis of high temperature deformation behavior of a high Nb containing TiAl based alloy

The effects of deformation temperature and strain rate on the hot deformation behaviors of as-cast Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y) alloy were investigated. The results indicated that when deformation temperature is below 1250 °C, the flow stress decreases with the increase of deformation temperature and decrease of strain rate, once deformation temperature reaches 1250 °C, the flow stress is not sensitive to strain rate any more. A neural network model was established to predict the flow stress of this high Nb containing TiAl based alloy during hot deformation. The predicted flow stress curves are in good agreement with experimental results.     

Cu-2.32Ni-0.57Si-0.05P合金热压缩变形研究

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,对Cu-2.32Ni-0.57Si-0.05P合金在应变速率为0.01～5s-1、变形温度为600～800℃、最大变形程度为60%条件下,进行恒温压缩模拟实验研究.分析了实验合金在高温变形时的流变应力、应变速率及变形温度之间的关系,研究了变形温度对合金显微组织的影响.计算了合金高温热压缩变形时的应力指数n、应力参数α、结构因子A以及平均热变形激活能Q.结果表明:合金的流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大.热变形过程的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述.当变形温度高于750℃时,合金流变曲线呈现出明显的动态再结晶特征,合金显微组织为完全的动态再结晶组织.合金的热加工宜在应变速率为0.1～1s-1、温度为700～800℃范围内进行.     

Mg-9Al-3Si-0.375Sr-0.78Y合金的热变形行为及本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Mg-9Al-3Si-0.375Sr-0.78Y合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在温度250~400℃、应变速率0.001~10s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:在热变形过程中,峰值应力随着应变速率的降低和温度的升高而减小,且峰值应力对应变速率的敏感性随着变形温度的下降而增强。建立了考虑应变的热变形Arrhenius本构模型,模型精度良好,在300,350℃及0.001~10s~(-1)范围内,模型的平均绝对误差分别为1.57%和1.76%;合金的平均变形激活能为183.58k J/mol,平均应变速率敏感指数为0.1616。热变形过程中,α-Mg相呈现明显的动态再结晶特征,β-Mg₁₇Al₁₂相尺寸减小且分布均匀,初生Mg_2Si相较小。在低温(250~300℃)变形时,动态再结晶仅发生在晶界处。在高温(350~400℃)变形时,初生α-Mg晶粒发生了明显的动态再结晶。随着温度的增加和应变速率的降低,再结晶程度提高,再结晶晶粒逐渐长大。