(α2+O+B2)三相Ti_3Al基合金的微观组织与力学性能

研究了一种(α2+O+B2)三相Ti3Al基合金环锻件的微观组织和力学性能,结果表明:在(α2+B2)两相区充分变形的、具有均匀分布的等轴初生α2相和片状O相的锻件能够获得良好的高温强度性能和室温塑性;β单相区变形的、具有粗大片状组织形貌的锻件拉伸强度和延伸率都很低;(α2+B2)两相区少量变形的、具有短棒状初生α2相的锻件除了拉伸塑性差以外,高温持久性能也很差;锻件微观组织中异常的长片O相存在会降低合金的塑性性能。控制锻件在(α2+B2)两相区变形前的β晶粒的尺寸以及保证在(α2+B2)两相区足够的变形量非常关键,以避免晶界α2相和长片初生O相,提高微观组织的均匀性和锻件的拉伸塑性性能。提高(α2+O+B2)三相Ti3Al基合金的Mo含量有助于蠕变性能。     

Ti-6Al-4V钛合金组成相微观变形行为影响因素

本文基本真实组织图像建立了Ti-6Al-4V合金的微观力学有限元模型,考虑合金双相特征研究了室温单轴拉伸时的微观变形行为。结果表明：外部加载力主要由较硬的β转变组织承担,而塑性变形主要由较软的初生α相承担,即便在相同相内部,不同位置的应力和应变也存在差异。随宏观应变增大,初生α相与β转变组织的应变比、β转变组织与初生α相的应力比首先基本保持不变,而后迅速增大,最后保持稳定。初生α相的体积分数和晶粒尺寸对组成相内部的应变和应力分布有显著影响,随体积分数增大或晶粒尺寸减小,应变比和应力比分别增大和减小。     

显微组织均匀性对片层Ti-55531合金高周疲劳裂纹萌生的影响

采用高周拉压疲劳试验,测试了片层Ti-55531合金的室温高周疲劳性能。利用TEM、SEM等分析检测方法,研究了近裂纹源区次生裂纹特征,以及显微组织均匀性对高周疲劳裂纹萌生的影响。结果发现:该片状Ti-55531合金室温高周疲劳强度σ_(-1)(1×10~7)可达639 MPa。合金显微组织中含少量晶界α和大量10~50μm大小的组织不均匀区,疲劳变形时,晶界α处开裂或组织不均匀区内次生αs断裂、α_s/β_r界面处开裂等萌生微裂纹,促进合金的疲劳失效。     

TA15合金基于变 m 值法超塑性研究

基于变应变速率敏感性指数m值的方法对TA15合金超塑性进行了研究,在1053~1223 K温度范围内进行了超塑性拉伸实验。结果表明：TA15合金的延伸率为580%~1922%。微观组织分析表明合金变形过程中晶粒随温度升高而逐渐长大,但仍保持等轴状,在1223 K时发生α→β相转变,超塑性能严重下降。与恒应变速率法相比较,该方法大幅度提高了TA15合金的超塑性能。此外,超塑性变形过程中,力学性能和微观组织演变特征与Ashby-Verrall模型较吻合,因此推断出TA15合金基于变m值法超塑性变形的主要机制是扩散蠕变协调的晶界滑移。     

大规格Ti80合金棒材冲击韧性各向异性研究

针对大规格Ti80合金棒材冲击韧性各向异性现象及其内在原因进行了系统研究。夏比冲击试验显示,棒材R/2处弦向的C-R试样（缺口所在面与棒材轴向垂直）的冲击韧性远高于C-L试样（缺口所在面与棒材轴向平行）。金相组织结果表明,热处理态Ti80合金棒材横截面显微组织主要由均匀的等轴状初生α相组成,而纵截面组织中还存在与棒材轴向平行的长条状初生α相;冲击断口扫描电子显微镜（SEM）结果表明,C-R试样断面起伏更为剧烈,断面处存在大量横向裂纹,裂纹扩展方向垂直于长条状初生α相,长条状初生α相起到阻碍裂纹扩展的关键作用,从而冲击韧性明显高于C-L试样;断口侧面（与缺口所在面垂直的侧面）背散射电子衍射（EBSD）结果显示,C-R试样在裂纹萌生及扩展的过程中发生了更为严重的塑性变形,这个过程需要消耗更多能量,从而具有更高的冲击韧性。     

Ti60钛合金大棒材的显微组织及力学性能

研究2种不同工艺制备的Ti60高温钛合金d300 mm棒材的显微组织及力学性能。结果表明:Ti60合金大棒材的显微组织靠近外表面的区域变形比较充分,显微组织均匀性较好,靠近心部区域α相的等轴化程度低,显微组织均匀性相对表面区域较差,这种差别会遗传到两相区的热处理态显微组织中;不同变形程度的大棒材显微组织尤其是α相的形貌略有差异,但除600℃轴向拉伸性能外,室温拉伸、蠕变性能差别很小,这主要是由于初生α相体积分数较低的缘故。     

熔体快淬与高能球磨法相结合制备TbCu7 型单相Sm-Fe-Zr-Nb合金

研究了Sm-Fe-Zr-Nb合金粉末在高能球磨过程中获得完全非晶态的相变过程。采用X射线衍射、扫描电镜和高分辨率透射电镜分析了研磨时间对Sm-Fe-Zr-Nb合金粉末的相组成及形貌的影响。结果表明：球磨2.5 h左右可得到完整的非晶态微观结构,球磨3 h以上,非晶态基体中析出尺寸约5 nm的α-Fe相,短程有序原子团数量增加。对球磨2.5 h后的非晶合金进行晶化处理后,得到了微观组织均匀的TbCu₇型单相合金,等轴晶尺寸约30 nm。该微观组织调控对改善氮化后的磁性能起关键作用。     

时效温度对Ti6242S合金组织与性能的影响

研究时效温度下等轴组织的变化,对组织中等轴α相含量、大小及条状α相含量、大小进行定量化分析。根据组织参数的变化规律解释了不同热处理参数下拉伸性能的变化。表明近α合金Ti6242S的组织与性能之间存在着定量关系。     

TC17合金等轴组织和网篮组织的高周疲劳断口

本文对比分析了TC17钛合金两种典型组织形态(等轴组织和网篮组织)对高周疲劳断口形貌的影响。结果表明：两种组织的宏观疲劳断口均呈现出脆性断裂的特征,疲劳源区均位于试样表面,但是高周疲劳断口形貌却呈现显著差异,主要表现在宏观粗糙程度和微观形貌特征两个方面。宏观上看,等轴组织的疲劳断口较为平整,疲劳裂纹源区和扩展区的面积占断口面积的比例较大,网篮组织的疲劳断口则非常粗糙,表面起伏较大,疲劳断裂区占断口面积的比例较小。微观上看,两种组织形态的显微组织特征在断口形貌上均有体现,等轴组织的微观断口形貌较为细小,疲劳条带与组织中等轴α相具有相似尺寸;网篮组织的疲劳断口上可以看到α片层交织的形貌特征,二次裂纹遍布裂纹扩展的各个阶段,疲劳条带与等轴组织中的条带特征也有较大差异。     

Ti-55531合金变形及断裂行为的原位SEM分析

采用原位SEM拉伸方法对比分析了Ti-55531合金片层和双态组织静载下的变形及断裂行为。结果表明,静载下α相的特征参数对该合金的形变、裂纹萌生及扩展有强烈影响。片层组织中粗大次生αs片较软,αs片最先变形促进位错滑移,位错运动至次生αs和残留βr的界面处堆积,塑性变形导致局部应力集中促进裂纹萌生,并沿αs/βr相界面扩展。双态组织中初生等轴αp是相对最软相且尺寸较大,位错滑移自由程较大,易启动多系滑移,αp内不同位向的滑移线交割促进应力集中,部分位错在αP/βtrans界面处堆积产生应力集中,两者导致微裂纹萌生于αp内及αp/βtrans界面,并沿αp/βtrans界面和αp聚集处扩展。     

变形温度对Ti2AlNb/Ti60双合金焊接接头组织性能的影响

研究了近等温锻造温度对Ti2A1Nb/Ti60双合金焊接接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:经不同温度近等温变形及相同热处理后,Ti2A1Nb/Ti60双合金试样焊缝组织得到明显细化,强度和塑性得到提高,均高于基体Ti60合金;随着变形温度的升高,Ti60合金热影响区显微组织中初生等轴α相逐渐减少,β转组织增多,片状α相变短变粗.因此,合金的室温拉伸强度逐渐升高,塑性逐渐下降;变形温度为1010℃的试样,其焊缝熔合区显微组织较为均匀,塑性相B2含量较多,焊件室温及600℃高温拉伸均表现出较好的强度与塑性匹配.     

TC18钛合金室温性能与初生α相组织特征的关系研究

研究了TC18钛合金的室温性能与初生α相组织特征的关系.结果表明,时效前,随着初生α相含量的增加,合金的强度提高;时效后,随着初生α相含量的增加,合金的强度降低,而塑性提高.相对于等轴状初生α相,获得短棒状初生α相对于提高KIC是有利的.     

应变量对TC21合金微观组织和拉伸性能的影响

研究了α+β两相区变形时不同应变量下,TC21合金的微观组织演变过程及拉伸性能变化规律.结果表明,应变量对初生α相的形态有显著影响;随应变量的增大,初生α相的形态由短棒状逐渐转变为等轴状;初生α相含量逐渐减少;初生α相等轴化程度越高、含量越多将有利于提高合金的强度;球化及针状的次生α相对提高合金强度有利,而片层状次生α相则使合金强度降低;确定了合金初生α相球化程度最好和含量最高的应变量在6.0附近.     

热处理对Ti6242S合金组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对Ti6242S合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ti6242S合金在α+β两相区热处理后得到双态组织。随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,强度增加,塑性降低;随着时效温度的提高,析出的次生α相的数量增多,强度先增加后降低,塑性变化不明显。随着冷却速度的提高,合金强度显著升高,塑性降低。本试验得到的最佳热处理制度为965℃×1 h,空冷+595℃×8 h,空冷,可获得良好的组织和性能。     

激光熔化沉积TC18钛合金的低周疲劳行为

研究激光熔化沉积TC18钛合金的室温低周疲劳行为。通过双重退火热处理制度获得的TC18钛合金显微组织由细小的片层状初生α相和转变β基体组成,且晶界α相不均匀。采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了低周疲劳试样疲劳断口以及纵截面。结果表明,在低周疲劳断口可以观察到多个裂纹源。主裂纹源区与次裂纹源区具有不同的断裂形貌。当裂纹沿着晶界α相扩展时,连续的晶界α相导致平直的裂纹扩展模式,而不连续的晶界α相导致曲折的裂纹扩展路径。     

损伤容限型TC4-DT钛合金近门槛区疲劳裂纹扩展行为研究

研究了双态组织、片层组织TC4-DT钛合金在近门槛区的疲劳裂纹扩展行为,通过扫描电镜观察裂纹扩展路径及断口微观特征,研究了等轴初生α相含量对TC4-DT钛合金在近门槛区疲劳裂纹扩展速率的影响,讨论了TC4-DT钛合金的疲劳裂纹扩展行为和断裂方式。结果表明:随着等轴初生α相含量的降低,TC4-DT钛合金在近门槛值区的da/dN-△K曲线逐渐向下偏折,裂纹扩展速率明显降低,在Paris区出现转折点现象且转折点对应的△Kt值逐渐增大;片层组织在近门槛区的裂纹扩展路径曲折,疲劳裂纹扩展速率显著降低,表现出更好的损伤容限性能。     

不同退火工艺对TC10钛合金组织与冲击性能的研究

对TC10钛合金进行不同工艺的退火处理，通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜(TEM)以及冲击性能测试，研究经不同退火工艺处理后，该合金微观组织与冲击性能的关系。结果表明：经单重退火处理后，组织由初生α相（αp）与次生α相（αs）构成，证实并无α"相与α"相析出，经双重退火处理后，αp相几乎不变，αs相转变为粗片层αs相与细片层αs相；合金经单重退火处理后的冲击性能总体高于双重退火，经两相区温度加热后的冲击性能高于单相区；在两种退火工艺中，当加热温度为两相区时，断口微观形貌主要由等轴状韧窝构成，当加热温度为单相区时，断口微观形貌以岩石状形貌为主，并有较浅的小韧窝分布在表面。     

固溶时效处理对TA10钛合金组织与力学性能的影响

选取TA10钛合金棒材,对其固溶时效热处理,随后使用光学显微镜、扫描电子显微镜研究其组织与力学性能的关系,结果表明：合金经固溶处理后,金相组织由初生α相和β转变组织组成,其中β转变组织由细小的次生α′相和残余β组成,此时组织为典型的双态组织,经时效处理后,会形成细小的次生αs相,时效温度越高αs相越细小;合金经固溶处理后,其抗拉强度为510 MPa,屈服强度为395 MPa,延伸率为23%,时效处理,使其强度增大,塑性降低,随着时效温度升高,趋势相同;仅经固溶处理后,合金的拉伸断口形貌是以等轴状的韧窝为主,断口形貌主要由韧窝构成,当合金再经时效处理后,断口微观形貌中会出现二次裂纹,当时效温度继续增大,断口微观形貌中出现明显的撕裂棱。     

固溶处理对Ti60合金组织及拉伸性能的影响

通过对600℃用Ti60高温钛合金在不同温度固溶热处理,获得全α'和α+α'2种马氏体组织,对比了2种组织特征及室温、300和600℃下的拉伸性能,探讨了初生α相对力学性能的影响规律。结果表明淬火过程中β相全部转变为α'马氏体相,α+α'组织保留约10%初生α相,初生α相的存在引起马氏体组织抗拉强度降低和塑性提升,进而获得更加匹配的强度和塑性。其中α+α'组织韧窝尺寸较大,因为少量初生α相能够细化β晶粒尺寸,通过增加晶界面积阻碍裂纹扩展,进而提高塑性,随着温度升高,初生α相对合金塑性影响逐步减小。     

激光焊接对SPF/DBTi-6Al-4V合金疲劳性能的影响

研究了SPF/DB Ti-6Al-4V合金及其激光焊接接头静态拉伸性能和疲劳性能,并获得S-N曲线.通过观察组织特征和疲劳断口形貌,分析了激光焊接对SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳性能的影响.结果表明,SPF/DB T-6Al-4V合金激光焊接接头的抗拉强度略低于母材抗拉强度,而疲劳强度明显低于母材疲劳强度,约为其抗拉强度的40%.SPF/DB Ti-6Al-4V合金组织为α+β等轴细晶组织,其焊接接头组织为含α,针状马氏体α'和少量β相的魏氏组织结构.焊接接头组织结构的不均匀性,以及组织的粗大化是导致激光焊接接头疲劳性能下降的重要原因.SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳断裂为塑性断裂,其焊接接头疲劳断裂为准解理断裂,这显著降低激光焊接接头的疲劳性能.而焊接气孔等焊缝表层微小几何不连续缺陷的存在往往成为激光焊接接头疲劳断裂的裂纹源.