IMI834钛合金等温和非等温热处理过程中片层α相析出行为的定量表征

为了揭示冷却速度对片层α相析出的影响机制,采用试验分析方法对IMI834钛合金在等温和非等温热处理过程中片层α相的析出行为进行定量表征。通过热膨胀试验获得不同冷却速度下片层α相的临界析出温度。基于金相显微镜和电子探针分析以及数据拟合方法,建立片层α相的平均宽度、体积分数以及α和β相内的溶质浓度随温度和冷却速度的定量演化模型。两种条件下的片层α相析出行为对比发现:非等温冷却过程中片层α相的平均宽度和体积分数均小于同温度下等温相变过程中片层α相的平均宽度和体积分数。随着冷却速度的增加,片层α相的宽度和体积分数显著减小,临界析出温度降低。发生上述现象的原因是溶质元素Al、Mo和Nb的扩散速度随冷却速度增加而减小。     

基于体视学原理的钛合金显微组织定量分析

钛合金显微组织的多样性给定量金相学研究带来了很大困难.在分析钛合金金相学特点及热变形中显微组织演变机制的基础上,应用体视学和定量金相学的方法,结合图形的数学运算,初步建立了一套针对钛合金不同典型显微组织特征参数的定量测量分析模型与方法,为定量化研究钛合金显微组织的演变以及组织与性能之间的关系进行了探索性工作.该定量分析模型与方法具有较强的可行性,实现了包括相的体积分数、β晶粒大小、魏氏组织中α条的厚度、丛域尺寸及网篮等多种类型组织中α相的尺寸、形态、位向分布等显微特征的参数化定量描述与分析.同时,提出了对网篮等多种类型组织中α相的计算机图像处理技术——手工分离α相的原则,有效地实现了α相的图像"解体".并给出了上述显微组织特征定量分析的实例.     

基于BP人工神经网络的TC17钛合金显微组织-力学性能关系预测

钛合金的性能对其组织状态十分敏感,与组织的多种显微特征呈现非线性的交互关系。本研究在定量分析钛合金显微组织的基础上,采用BP人工神经网络方法建立了TC17钛合金组织与力学性能的关系模型。该模型输入的显微组织特征参数包括：α相体积分数、α相厚度和不同形态α相的体积分数,输出的力学性能包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率。结果表明,该模型具有很好的预测精度和泛化能力。应用贝叶斯正则化和动量梯度下降学习法较好地解决了传统BP人工神经网络训练高精度和预测低精度的过拟合现象。此模型的建立对构建TC17合金利用组织预报力学性能的专家知识库具有重要作用,而且对钛合金专家系统的整体开发具有重要指导意义。     

基于BP人工神经网络的TC17钛合金显微组织-力学性能关系预测

钛合金的性能对其组织状态十分敏感，与组织的多种显微特征呈现非线性的交互关系。本研究在定量分析钛合金显微组织的基础上，采用BP人工神经网络方法建立了TC17钛合金组织与力学性能的关系模型。该模型输入的显微组织特征参数包括：α相体积分数、α相厚度和不同形态α相的体积分数，输出的力学性能包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率。结果表明，该模型具有很好的预测精度和泛化能力。应用贝叶斯正则化和动量梯度下降学习法较好地解决了传统BP人工神经网络训练高精度和预测低精度的过拟合现象。此模型的建立对构建TC17合金利用组织预报力学性能的专家知识库具有重要作用，而且对钛合金专家系统的整体开发具有重要指导意义。     

次生片层α相宽度对双态组织TC4钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响规律

本文研究了冷却速率对双态组织TC4钛合金中次生片层α相宽度的影响,并利用分离式霍普金森压杆,进一步研究了次生片层α相宽度对双态组织TC4钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响。结果表明：随着冷却速率的降低,次生片层α相宽度随之增宽；在动态压缩实验条件下,双态组织TC4钛合金的动态抗压强度随着次生片层α相宽度的增宽,呈现出逐渐降低的规律,而塑性应变则随着次生片层α相宽度的增宽,呈现出逐渐增加的规律；在强迫剪切实验条件下,双态组织TC4钛合金的绝热剪切敏感性随着次生片层α相宽度的增宽,呈现出逐渐降低的规律,且各双态组织TC4钛合金均随着撞击杆初速的提高,其绝热剪切敏感性增加。结合转变β区体积分数和次生片层α相宽度对双态组织TC4钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响规律,可知：采用980℃/1h/AC+550℃/4h/AC固溶时效处理,所获得的双态组织TC4钛合金,其转变β区体积分数为80.7%,次生片层α相宽度为1.74μm,具有较好的高强度-低绝热剪切敏感性匹配,综合性能最优。     

不同组织TA15钛合金等温拉伸微裂纹扩展规律的有限元建模研究

钛合金高温变形过程往往伴随微裂纹的产生与扩展,且其与微观组织形态密切相关,显著影响了钛合金的成形质量和成形极限。为此,利用金相照片建立了基于TA15钛合金真实组织的二维多晶体微观有限元模型,采用微裂纹扩展时间,定量研究了不同组织形态的TA15钛合金等温拉伸过程中的沿晶微裂纹形成与扩展规律。结果表明:微裂纹优先形成于三角或四角晶界处,更容易沿α-β相界扩展;等轴组织随着α相体积分数升高,微裂纹更易产生和扩展;网篮组织与魏氏组织中微裂纹易于沿与加载轴垂直取向的片层α相界面扩展,魏氏组织晶界α相为微裂纹扩展提供了路径;三态组织中微裂纹易于沿片层α相界面扩展,但是等轴α相与片层α相的交织使界面形貌复杂,阻碍微裂纹扩展。相同加载条件下,微裂纹扩展的难易顺序为:三态组织、网篮组织、魏氏组织、等轴组织。     

近β型Ti-5553合金热变形过程中的组织演变

近β型钛合金因其具有较高的屈服强度、优良的抗疲劳裂纹扩展能力和良好的淬透性而被广泛应用于航空航天工业领域。通常,钛合金的力学性能很大程度上取决于相的体积分数、形貌特征和分布情况。譬如,在钛合金中具有较多球状α相有利于提高塑性,而具有较多片层α相则有利于提高断裂韧性。而且,近β型钛合金的显微组织和力学性能对热变形工艺参数十分敏感。对于这方面的研究,目前主要集中于钛合金在热变形过程中流变应力曲     

片状组织TC21钛合金的显微组织-断裂韧性关系及韧化机制（英文）

研究显微组织参数对片状组织TC21钛合金断裂韧性的影响。通过三重热处理获得片状组织,并采用OM和SEM方法对显微组织进行表征。单相区的冷却速率和两相区的固溶温度决定α片的尺寸及含量,而时效温度则主要控制次生α片的析出行为。α片含量、厚度以及次生α片厚度是影响TC21钛合金断裂韧性的重要组织参数。提高α片含量、增加α片(或次生α片)厚度均能提高TC21钛合金的断裂韧性。基于α片裂纹尖端塑性区能量消耗,提出钛合金韧化机制。     

TA15钛合金双态组织特征对超声波探伤的影响北大核心CSCD

针对TA15钛合金在服役过程中由于显微组织缺陷问题而引起灾难性事故的现象,采用光学显微镜(OM)和超声波探伤设备对TA15钛合金锻件在不同热加工条件下的双态组织特征与超声波探伤杂波水平之间的关系进行研究。结果表明:TA15钛合金超声波探伤杂波水平受初生α_(p)相含量、形貌和片层α相片层厚度的双重影响,随着初生α_(p)相的增加及形貌均匀分布,超声波探伤杂波水平降低。TA15钛合金显微组织中出现粗大且排列整齐的片层α相,导致探伤杂波水平较高,而杂乱细小的片层α相导致探伤杂波水平降低。当TA15钛合金锻件的显微组织中出现条带状α相组织时,该部位超声波探伤杂波水平明显升高,热加工过程中应避免该组织形成。     

多道次热循环条件下TA15钛合金组织形态的定量研究

钛合金大型复杂整体构件等温局部加载成形中的多道次热循环特性是影响组织形态的重要因素,文章设计并完成了多道次热循环实验,定量研究了循环参数对TA15钛合金组织形态的影响。结果表明,多道次热循环对最终组织的影响可看作不同初始组织和单一热循环对组织的共同作用;初始等轴组织经过热循环可获得双态组织,初生等轴α相(αp)体积分数和晶粒尺寸随着温度的升高均先缓慢变化然后加速降低;初始双态组织进行热循环可获得三态组织,其中αp形态接近初始组织,片层α相(αs)体积分数随温度升高呈指数型下降,αs平均厚度则缓慢增加;初始三态组织进行热循环仍然可获得三态组织,其中αp的体积分数和尺寸略微增大,αs体积分数随温度升高仍呈指数型下降,αs平均厚度先增加后减小。研究结果可为TA15钛合金等温局部加载成形过程中的微观组织预测与控制提供依据。