粉末冶金Ti-Mo合金的显微组织及力学性能

以元素粉末为原料,采用模压烧结技术制备了Ti-(8~20)Mo合金,并探讨了烧结工艺及Mo含量对合金组织和力学性能的影响规律。结果表明,在1400~1500℃范围内可制备出高致密且组织成分均匀的Ti-Mo合金材料。合金烧结致密化所需最低温度随Mo含量升高相应提高。当Mo含量(质量分数)为8%~16%,合金为典型魏氏体组织,Mo含量提高可使合金中β相晶粒尺寸减小,α片层含量降低并逐渐细化;而Ti-20Mo合金则由单一等轴β相晶粒组成。模压烧结Ti-Mo合金力学性能优异,其弹性模量范围为59~68 GPa;在1450℃烧结制备的Ti-14Mo合金相对具有最佳的综合性能,其硬度为35.7HRC,弹性模量为62.2 GPa,抗压强度为2227 MPa,压缩率为29.1%。     

热处理对激光立体成形新型Ti-6Al-6Mo合金显微组织和硬度的影响

以混合元素粉末为原料,采用激光立体成形(Laser solid forming, LSF)技术制备新型Ti-6Al-6Mo合金。研究了沉积态试样的显微组织以及固溶时效处理对合金显微组织形成及硬度的影响。结果表明,本研究所采用的热处理制度对原始β晶粒形貌没有显著的影响;固溶温度、固溶时间和固溶后的冷却方式对原始β晶粒中α相的形貌和尺寸以及LSF Ti-6Al-6Mo合金的显微硬度均有显著影响。当时效时间超过4小时后,随着时效时间的延长,合金的显微组织和显微硬度均未产生明显变化。基于不同热处理条件下LSF Ti-6Al-6Mo合金中初生α板条和次生α板条的析出机制及其对β基体的强化作用分析,揭示了热处理对LSF Ti-6Al-6Mo合金的显微组织和显微硬度的影响机理。     

连续冷却条件下Ti-1300合金的组织演变与连续转变图（英文）

通过OM、SEM、TEM和EBSD研究了Ti-1300合金在连续冷却条件下组织演变规律和亚稳β相的分解形式,并采用高精度膨胀法建立了合金的连续冷却转变动力曲线。结果表明:当连续冷却速度比较缓慢时,Ti-1300合金发生β→α+β转变,并获得集束状的显微组织;而当冷却速度0.3°C/sv1.5°C/s时,Ti-1300合金发生β→α+β+βm转变,并获得细针状的α+β组织和残余的βm相;当冷却速度大于3°C/s时,Ti-1300合金基本获得全部β相,所以把3°C/s认为是合金的临界冷却转变速度。在缓慢冷却过程中,Mo当量梯度是合金中α相生长主要动力。随着冷却速度的增加,Ti-1300合金的显微硬度先增加后降低,在冷却速度为0.3°C/s时,显微硬度达到最大值。     

V和B元素对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金显微组织及热变形机制的影响

为了探究V和B元素复合添加对β型γ-TiAl合金的显微组织和变形机制产生的影响,本工作针对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金和Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金,进行了不同温度和应变速率条件下的高温热压缩实验,利用SEM-BSE和TEM对组织进行表征,对比分析了其变形后的显微组织,研究了添加V和B对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金的显微组织及热变形机制的影响。结果表明,2种Ti Al合金的显微组织差异较大,添加V和B可以显著改变TiAl合金对热变形的敏感性。Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金高温变形能力明显优于Ti-44Al-5Nb-1Mo合金。Ti-44Al-5Nb-1Mo合金的高温热变形以难变形片层团的偏转、变形带的产生为主,温度为1250℃时,其变形组织表现出较高的温度和应变速率敏感性,极易形成尺寸不均匀的近片层组织;对于Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金而言,升高变形温度或降低应变速率,既可以促进片层团内部的变形诱导L(α/γ)→α+γ+β/B2和γ→α相变,又可以促进α和β/B2相的球化/动态再结晶,从而大幅提高该合金的组织均...     

热处理对激光立体成形新型Ti-6Al-6Mo合金显微组织和硬度的影响（英文）

以混合元素粉末为原料,采用激光立体成形(Laser solid forming, LSF)技术制备新型Ti-6Al-6Mo合金。研究了沉积态试样的显微组织以及固溶时效处理对合金显微组织形成及硬度的影响。结果表明,本研究所采用的热处理制度对原始β晶粒形貌没有显著的影响;固溶温度、固溶时间和固溶后的冷却方式对原始β晶粒中α相的形貌和尺寸以及LSFTi-6Al-6Mo合金的显微硬度均有显著影响。当时效时间超过4 h后,随着时效时间的延长,合金的显微组织和显微硬度均未产生明显变化。基于不同热处理条件下LSF Ti-6Al-6Mo合金中初生α板条和次生α板条的析出机制及其对β基体的强化作用分析,揭示了热处理对LSFTi-6Al-6Mo合金的显微组织和显微硬度的影响机理。     

β型Zr-Mo-Ti合金的显微组织与力学性能

通过真空电弧熔炼炉制备了铸态的Zr-7.5Mo-x Ti(x=0,2,4,8,16 at%)合金,选用光学显微(OM),X-射线衍射仪(XRD),压缩试验对试验合金的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:铸态Zr-7.5Mo合金为单一的β相,随着Ti含量的增加,合金中并未出现新的物相,但衍射峰向大角度偏移,这是由于原子半径较小Ti原子溶入Zr中,形成无限固溶体,使合金的晶格间距减小所致。当Ti含量低于4%时,随着Ti含量增加,β晶粒明显细化;当Ti含量大于4%时,随着Ti含量增加,β晶粒反而粗化;Ti含量为4%时,合金的β晶粒尺寸最小,组织均匀,合金的压缩屈服强度最高,约877 MPa,同时合金硬度也最高。所有合金的弹性模量较低,在33~48 GPa之间,且弹性比功较高,能够承受较大的弹性变形。     

Influence of Mo Content on Microstructure and Microhardness of Laser Solid Formed Ti-6Al-Mo System Alloys

以混合 Ti、Al、Mo 元素粉末为原料制备新型 Ti-6Al-yMo (3≤y≤11)合金,并研究了合金沉积层的显微组织及硬度。结果发现:随着 Mo 含量的增加,合金沉积层的初生α束域体积分数逐渐减小,同时 Ti-6Al-yMo 合金的组织逐渐由魏氏组织转变为网篮组织形态,初生α相的尺寸和长宽比均随着 Mo 含量的增加而减小,次生α相的体积分数随着 Mo 含量的增加而增大。对激光多层沉积 Ti-6Al-yMo 合金的显微硬度进行了测试,结果发现:在所采用的合金成分范围内,Mo 含量小于 11%时,随着 Mo 含量的增加,激光多层沉积 Ti-6Al-yMo 合金沉积态的硬度几乎呈线性增加。     

硼对医用Ti-22Nb-6Zr记忆合金的显微组织及性能的影响

研究在Ti-22Nb-6Zr(at%)合金中添加不同含量(质量分数)(0.02%~1.5%)的硼元素,通过粉末烧结法成功制备了性能优良的含硼Ti-22Nb-6Zr记忆合金。结合OM、XRD、SEM分析发现,随着硼元素含量的增加,合金的β相基体中逐渐析出α相和Ti B相,晶粒得到明显细化。通过压缩力学性能测试,发现硼元素对Ti-22Nb-6Zr合金的弹性模量和超弹性影响不大,但硼含量对其屈服强度和抗压强度有显著影响,当硼含量为0.02%~0.1%和1%时,合金展现出较高的抗压强度(1450 MPa以上)和屈服强度(1250 MPa以上)。通过电化学测试,发现当硼含量在0.02%~1%时,合金具有较好的耐腐蚀性,腐蚀电流密度保持在10-6 A·cm~(-2)以内。综合考虑合金的显微组织、力学性能与抗腐蚀性能,得出Ti-22Nb-6Zr记忆合金中适宜的硼添加量为0.02%~0.1%和1%。     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0,5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

Nb元素对β型Ti-Mo基合金显微组织、力学性能和铸造性能的影响（英文）

为了开发新型的生物医用β型钛合金,设计并采用电弧熔炼方法制备Ti-15Mo-xNb(x=0.5,10和15,质量分数,%)合金,研究添加元素Nb对4种合金显微组织、力学性能和铸造性能的影响。相分析和组织观察结果表明,4种合金均由单一的β相组成,随着Nb含量的增加,合金的显微组织细化。β型Ti-15Mo-xNb合金具有较高的塑性和相当低的压缩弹性模量(18.388~19.365 GPa)。添加Nb元素后,合金的压缩屈服强度增高,随着Nb含量的增加,合金的显微硬度降低。在冷压缩变形后,4种合金均呈现明显的纤维带状组织。4种合金的充型实验表明:添加Nb元素后,合金的充型能力降低,Ti-15Mo合金的充型性能(92.01%)最好。     

新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在Hanks溶液中的电化学腐蚀行为研究

采用极化曲线分析、电化学阻抗谱（EIS）测试和浸泡实验的方法,并结合XPS,XRD和SEM等分析手段对新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在37℃的Hanks人工模拟体液中的电化学腐蚀行为进行了研究,并与纯Ti和Ti-6Al-4V合金进行了比较.结果表明:在37℃的Hanks溶液中,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的腐蚀电流密度与纯Ti相等,并且钝化性能优于纯Ti和Ti-6Al-4V,这与其钝化膜中存在大量的Nb₂O₅密切相关;EIS结果显示,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金表面形成内层致密而外层疏松的双层钝化膜结构,致密层特性对材料的耐蚀性能起到决定性作用;随着浸泡时间的延长,致密内层的电阻大幅度提高,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的耐蚀性能增强,同时疏松外层中的微缺陷发展成为宏观裂纹,造成疏松外层整体脱落.     

油气开采用钛合金石油管材料耐腐蚀性能研究

选取5种油气开发常用钛合金材料(Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V-0.1Ru、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo)为研究对象,使用高温高压釜模拟国内典型严酷服役工况环境,研究了不同钛合金材料耐均匀腐蚀、局部腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂(SCC)及缝隙腐蚀的性能,通过使用扫描电镜和能谱分析等手段对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析,并使用电化学方法对不同合金的耐腐蚀机理进行了研究。结果显示,在所测试工况条件下,所有钛合金材料腐蚀反应均为阳极控制过程,均匀腐蚀速率均低于0.001mm/a,并且对应力腐蚀开裂均有良好的抗力。Ti-6Al-4V和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo合金出现明显的点蚀和缝隙腐蚀问题。对腐蚀机理研究表明,在工况条件温度下,随着pH值的降低,所有钛合金均发生自腐蚀电位降低,极化电阻减小,腐蚀电流增大,耐腐蚀性能下降,其中Ti-6Al-4V耐腐蚀性能下降的最为明显,研究结果为油气开发工况下钛合金石油管的选材和缝隙腐蚀问题防治提供理论基础。     

Al-Ti、Al-Ti-C中间合金对AZ91D镁合金组织和性能的影响

研究了Al-5Ti、Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金对AZ91D镁合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,添加Al-5Ti中间合金使晶粒粗化,而添加Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金使晶粒细化,Al-8Ti-2C中间舍金的细化效果明显且细化后组织细小均匀;添加Al-5Ti中间合金使合金的力学性能降低,而添加Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金均使合金的拉伸强度和伸长率得到了提高;添加Al-5Ti、Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金均使合金的耐腐蚀性能得到了改善。对于AZ91D合金而言,Al-8Ti-2C中间合金是一种良好的晶粒细化剂。     

Martensitic transition and shape memory effect of Ti-Zr-Mo series alloys

Development of shape memory alloys is always one of the most important directions for functional Ti alloys. The Ti-Zr-Mo series alloys with various Mo contents were prepared. The main aim of the current work is to investigate the effects of Mo on martensitic transition and shape memory effect of Ti-Zr alloy. The X-ray diffraction and transmission electron microscope results indicate that the phase constitution of the examined alloys is greatly dependent on Mo content. The Ti-Zr-Mo alloy with 2 wt% Mo is composed mainly of α′ martensite and a few β phase. As the Mo content increased to 4 wt%, the Ti-50Zr-4Mo alloy consists of α″ martensite and β phase. As the Mo content further increased to 8 wt%, the alloy consists mainly β phase and a barely detectable amount of α″ martensite. Thermal analysis shows that the reverse martensitic transition temperature of the examined alloys decreases with the increasing of Mo. The reverse martensitic transition start, A_s, temperature is approximately 584 °C for Ti-50Zr-2Mo alloy and 519 °C for Ti-50Zr-4Mo, respectively. And the martensitic transition start, M_s, temperature is approximately 553 °C and 501 °C for that two alloys, respectively. But no obvious exothermic and/or endothermic peak can be observed in DSC curve of Ti-50Zr-8Mo alloy. Furthermore, the effect of Mo content on shape memory recovery ratio, η, of the examined alloys was also investigated. Results show that the η first increases and then decreases with the increasing of Mo. The alloy with 4 wt% Mo has the maximum η approximately 13.8%. The influencing mechanism of Mo content on shape memory effect of the examined alloys was also discussed. This findings not only supplied a series of shape memory TiZr-based alloys, but also enriched and deepened the theory of shape memory effect.     

Microstructure of a Ti–50wt% Ta alloy produced via laser powder bed fusion

Ti-Ta alloys have been widely studied for biomedical applications due to their high biocompatibility and corrosion resistance.In this work,nearly fully dense and in situ alloyed Ti-50 wt% Ta samples were fabricated by the laser powder bed fusion(LPBF) of mechanically mixed powders.With increased exposure time,and thereby increased laser energy density,insoluble Ta particles were almost dissolved,and a Ti-50 wt% Ta alloy was formed.Cellular and dendritic structures were formed due to constitutional undercooling,which was caused by the high cooling rate of LPBF process.Both retained βphases and α " phases were observed in the LPBFed Ti-50 wt% Ta alloy.The α" phase was found at the boundary of the cellular structures,where the tantalum content was not high enough to suppress the bcc lattice transition completely but could suppress the β phase→α' phase transition.     

Ti2448合金高温变形行为及组织演变机制的转变

研究了多功能亚稳β型Ti2448（Ti 24Nb-4zr-8Sn,质量分数,%）合金在β单相区的高温变形行为.结果表明.在低应变速率(≤0.1 s^-1和高应变速率(≥1 s^-1)条件下,真应力和应变速率的双对数关系可以通过2个线性关系分别表征,平均应变速率敏感值（mavg）分别为0.265和0.032,这不同于常规β钛合金随着应变速率的增大而逐渐降低的应变硬化规律,即Sigmoidal曲线特征.微观组织演化和动力学分析显示,这种特殊的双线性关系与高应变速率导致的局域化非均匀塑性变形行为和动态再结晶（DRX）相关联.尽管动态回复（DRV）是该合金高温塑性变形的主要组织演变机制,高应变速率使得组织演变从DRV向DRX转变,并在交错的变形带内形成小于3μm的细晶组织.因此,高应变速率条件下的DRX是实现Ti2448合金高温变形过程中细化组织的主要机制.     

固溶时效处理对Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金显微组织和耐蚀性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜等方法研究了固溶时效处理前后Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金(质量分数,%)的显微组织、物相组成和腐蚀形貌,并在质量分数为3.5%的NaCl溶液中进行了静态失重和电化学测试。结果表明,铸态Mg-4Sm-3Gd-0.5Zr合金由α-Mg基体和沿晶界分布的粗大网状共晶相Mg₄₁Sm₅和Mg₅Gd组成,固溶时效处理并没有改变共晶相的种类,但网状共晶组织消失,并且晶内有大量细小弥散的第二相析出,晶界更加清晰。试验合金采用525 ℃×8 h固溶+225 ℃×8 h时效处理后,腐蚀速率从0.185 mg·cm^-2·h^-1降低至到0.116 mg·cm^-2·h^-1,自腐蚀电流密度从1.599×10^-4A·cm^-2降低到0.924×10^-4 A·cm^-2,耐蚀性能明显提高。     

退火温度对MAO-TC4钛合金表面组织及腐蚀性能的影响

通过微弧氧化技术(Micro-arc oxidation, MAO)对TC4合金进行表面处理,随后采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、硬度测试以及电化学腐蚀等方法研究不同退火温度下MAO-TC4合金的表面氧化膜层形貌、厚度、硬度、相结构以及电化学腐蚀行为。结果表明:随着退火温度的升高,MAO-TC4合金表面氧化膜层的显微硬度亦随之增大,当退火温度为850 ℃时,其最高显微硬度为592 HV0.2。450~850 ℃退火温度范围内,随退火温度升高,MAO-TC4合金的膜层耐腐蚀性先增加后降低;当退火温度为650 ℃时,膜层的自腐蚀电流密度为0.125 μA/cm²,耐腐蚀性能最佳。     

添加CeO2对铝合金表面激光熔覆铝钛熔覆层性能的影响

利用激光熔覆技术,研究稀土氧化物CeO₂的添加对铝钛复合熔覆层性能的影响。首先分析了搭接率对熔覆层微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,然后在40%搭接率的条件下,研究了CeO₂的添加量对熔覆层性能的影响。结果显示,当搭接率为40%时熔覆层的各项性能最佳,显微硬度为284.82 HV0.3,相比基体提高了106%;摩擦因数为0.440,相比基体降低了32%;磨损率也降到了0.0105 mm³·N^-1·m^-1;CeO₂的添加使晶粒得到了细化,熔覆层的显微硬度和耐磨性都得了很大程度的提升,当CeO₂的添加量为8%时,熔覆层整体性能最佳,显微硬度为305.58 HV0.3,相比未添加CeO₂的情况下又提高了7.3%;摩擦因数与未添加前相差不大,但磨损率仅有0.0087 mm³·N^-1·m^-1,相比未添加CeO₂的情况下又降低了17%。