机械锻件的热处理行为及对显微组织的影响

对Ti-3.5Al-4.5Mo-6V-2Cr-1.5Sn-0.4Fe合金机械锻件进行了固溶和时效处理,研究了固溶温度、时效温度和时效时间对锻态合金显微组织的影响。结果表明,两相区固溶处理后进行时效处理,合金主要由初生α相、次生α相和β相组成,合金中初生α相在一定程度上可以限制β晶粒的长大,随时效温度的升高,次生α相逐渐粗化和长大;单相区固溶处理后进行时效处理,合金组织主要由次生α相和β相组成,次生α相的体积分数随时效温度的升高而降低,而α相的宽度逐渐增加。     

淬火、时效温度对TC4钛合金组织和力学性能的影响

通过对TCA钛合金进行两相区淬火+时效处理,观察分析了不同工艺处理后的显微组织,并进行了拉伸、冲击试验,探讨淬火、时效温度对其组织和力学性能的影响.结果表明,合金的显微组织随淬火温度和时效温度升高粗化.合金强度随淬火温度升高先增加后降低,合金的塑性、冲击韧性随淬火温度升高不断降低;在相同淬火温度下,合金的强度随时效温度升高而降低,合金的塑性、冲击韧性随时效温度的升高先增加后降低.     

BT14钛合金固溶时效后的显微组织与力学性能

研究BT14合金经固溶淬火时效后的显微组织与力学性能。试验结果表明，在450℃～550℃区间短时间时效，可得到良好的强化效果。随时效时间的延长，材料的硬度和强度升高，达到峰值后转而下降。时效温度越高，时间越长，塑性下降的幅度越大。本试验获得的最佳热处理工艺为：900℃／0．5h，水淬＋450℃／4h，空冷。经该工艺处理的试样综合力学性能较好，抗拉强度为1223MPa，伸长率为6．5％。淬火形成的马氏体及亚稳β相在时效过程中分解为细小、弥散的α相和β相，时效期间在初生α相内析出Ti3Al相，对合金起到了强化作用。     

BT14钛合金固溶时效后的显微组织与力学性能

研究BT14合金经固溶淬火时效后的显微组织与力学性能.试验结果表明,在450℃～550℃区间短时间时效,可得到良好的强化效果.随时效时间的延长,材料的硬度和强度升高,达到峰值后转而下降.时效温度越高,时间越长,塑性下降的幅度越大.本试验获得的最佳热处理工艺为:900℃/0.5h,水淬 450℃/4h,空冷.经该工艺处理的试样综合力学性能较好,抗拉强度为1223MPa,伸长率为6.5%.淬火形成的马氏体及亚稳β相在时效过程中分解为细小、弥散的α相和β相,时效期间在初生α相内析出Ti3Al相,对合金起到了强化作用.     

TC21合金时效过程中的相变研究

采用XRD、SEM、TEM及显微硬度测试等手段,系统研究了TC21合金固溶处理后的相变以及合金在550～850℃时а"相在时效过程中的分解机制及组织演变规律,结果表明:1000℃固溶30 min淬火后,TC21合金形成а"马氏体,且合金中存在少量β及O相(Ti2AlNb);随时效温度的升高,а"相逐步发生а"→а+а"_高→а+β_(亚稳)→а+β,а"+а'+β_(亚稳)→а+β,а"→а+β等分解过程;TC21合金的显微硬度依赖于时效温度和时效时间,时效时间延长,合金显微硬度先迅速增大,达到最大值后再逐渐减小.时效温度升高时,合金显微硬度达到最大值的时间缩短,且合金最终的显微硬度随时效温度的升高而降低.     

热处理对Ti30Nb5Ta6Zr合金组织和力学性能的影响

根据β稳定化系数kβ和d-电子理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性和生物相容性的新型牙科种植用近β型Ti30Nb5Ta6Zr合金,研究了合金在β相区固溶和时效处理后组织和力学性能的变化规律。结果表明,在β相区固溶水淬后组织为亚稳β相。低温时效时析出ω相,随着时效温度的升高,逐渐析出α相。合金的强度和弹性模量随时效温度的升高先升高后下降;延伸率先降低后升高。合金在800℃固溶+500℃时效后综合力学性能优良,可以满足牙科植入要求。     

时效处理对Ti-5Fe合金组织及硬度的影响

研究了时效处理对Ti-5Fe合金组织及硬度的影响。结果表明,合金从β相区淬火后,合金的相组成为淬火ω相、α相和亚稳β相;在300、350、400℃时效后,合金组织为α相、β相以及等温ω相;在450℃时效后,合金组织中只观察到α相和β相;在Ti-5Fe合金中,ω相大量存在的温度低于450℃。随着时效温度的升高,合金的硬度先升高后下降,这主要是由合金在时效过程中α相的析出和ω相的形成与分解导致的。     

热处理对Mg-10．02Li-3．86Zn-2．54Al-1．76Cu合金力学性能的影响

研究了热处理对超轻Mg-10．02Li-3．86Zn-2．54Al-1．76Cu合金力学性能的影响。研究表明，随淬火温度升高（150℃～350℃），Mg及Al在口相中固溶程度增加，合金淬火硬度增加；350℃，1h淬火后的时效过程中未发现时效硬化现象，而α相及AlLi相从β相中析出将导致合金软化，且时效温度越高，软化速度越快。同时，淬火温度升高至250℃，固溶程度增加导致合金强度增加；淬火温度进一步提高至350℃，一方面由于晶粒长大，另一方面可能淬火后Mg在β相中过饱和度增加，α相易沿β晶界连续析出，导致合金强度及塑性大幅度下降。     

ZA27合金250℃时效时间对阻尼性能的影响

研究了淬火态ZA2 7合金在 2 50℃下时效不同时间后的阻尼性能。结果表明 ,ZA2 7合金时效0 5h后 ,组织由细小层片状α相和 η相组成。随时效时间延长 ,相组成和相成分不变 ,但层片厚度和层片间距加大 ,层片长度先增加后缩短 ,组织不断粗化。时效 4h后 ,组织趋于稳定。与淬火态相比 ,时效使合金的阻尼性能提高 ,时效 4h后合金阻尼达到稳定值。其中室温下 32 0Hz时的阻尼为 1 2× 1 0 -3 ,0 1Hz时的阻尼为 6 2 1× 1 0 -3 。与铸态合金相比 ,时效使合金阻尼降低。研究发现 ,ZA2 7合金的阻尼随温度的升高单调增大 ,并与频率相关。当温度较高时 ,随着频率增大 ,阻尼值减小     

固溶-冷速-时效对TC4-DT合金力学性能的影响

本文以Ti6Al4V-DT (TC4-DT)为研究对象，分别对其进行不同方式的固溶、冷却和时效处理，利用金相显微镜、拉伸试验机研究其显微组织、强度和塑性的变化，结果表明：强度和塑性的主要影响因素为固溶温度和冷却方式。在α+β两相区和单相区固溶并在580℃时效8小时，可以分别得到双态组织和片层组织，相变点以下随着固溶温度的提高，初生α相含量明显减少，且强度和塑性在两相区固溶更优；相变点以上固溶时，冷却速率降低会使α相片层粗化，抗拉强度和屈服强度逐渐降低；在两相区固溶α相尺寸随着时效温度升高而增大，在低温时效时，由于α相的弥散强化作用使得合金强度较高。TC4-DT合金在α+β两相区860℃/1.5h固溶，550℃/8h时效处理，在空冷的状态下，可获得合金强度（1017MPa）、塑性（伸长率22%）匹配良好的综合性能。     

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。     

热处理对新型高强度钛合金微观组织和力学性能的影响

以一种新型Ti-Al-Mo-V-Cr-Sn系高强度钛合金为研究对象,通过透射电镜观察合金经不同温度固溶和时效处理的微观组织,并利用拉伸试验机对合金力学性能进行分析。结果表明:合金经900℃×1 h固溶处理可以获得β相,且随时效处理进行,合金逐渐析出α相,时效温度决定了合金析出相的种类和数量;随时效温度升高,合金中的α相逐渐转变为β相,α相体积分数减小,而α相宽度增加且α相逐渐变粗变长,随时效温度升高,合金抗拉应力和屈服应力均减小。     

时效工艺对Ti-26合金棒材组织和拉伸性能的影响

对经过790℃固溶处理后的Ti-26合金棒材进行了不同温度及时间的时效处理，研究了时效温度和时间对Ti-26合金棒材显微组织和拉伸性能的影响。研究结果表明：在450-550℃范围内，随时效温度升高，合金组织有针状“相弥散物析出。升温至510℃，相同时效时间内析出α相数量最多，高于510℃，部分析出α相开始溶解。合金时效处理10h内，随时效时间延长，合金组织针状α相弥散物数量增加，且针状α相存在跨晶界长大现象。合金经510℃×10h时效处理，OL相形核和长大达到最佳匹配，Ti-26合金获得理想的强度和塑性匹配。     

时效温度对Ti1023和Ti5553合金a相析出行为与力学性能的影响规律

本文研究了Ti1023和Ti5553钛合金经过固溶与低温时效处理(ST-SQA)获得的微观组织和析出硬化行为。采用扫描电镜和透射电镜观察了不同温度时效处理后α相的析出形貌以及分布特点，统计了时效析出次生α相的析出密度和宽度随时效温度的变化情况，并测试了合金的维氏硬度。结果表明： Ti1023合金时效处理时次生α的析出温度低于Ti 5553合金。Ti1023合金在300℃时效时α相已经析出，400℃时α相析出密度到达峰值；Ti5553合金在450-500℃时效α相开始析出，在550℃时效α相的析出密度达到峰值。Ti1023合金硬度随着时效温度的增加先升后降，400℃时效硬度最高；在相同的时效温度范围，Ti5553合金硬度变化出现双峰规律，硬度峰值分别对应于350℃和550℃时效温度。两种合金的硬度变化规律源于合金时效中第二相的析出行为：时效温度低于400℃，Ti1023合金的硬度取决于α相和?相，而Ti5553合金的硬度取决于?相；温度高于400℃，两种合金的硬度主要取决于次生α相的数量与尺寸。     

热处理对Ti35Nb2Sn6Zr3Mo合金组织与性能的影响

依据d-电子理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性和生物相容性的新型生物医用近β型Ti35Nb2-Sn6Zr3Mo合金,研究了固溶温度和时效温度对合金组织和力学性能的影响.结果表明:随固溶温度的升高,合金的平均晶粒尺寸逐渐增大,650℃以上固溶时,得到单一等轴β晶组织;固溶温度对合金的强度和弹性模量的影响并不明显.随时效温度的升高,由于Ti35Nb2Sn6Zr3Mo合金的β相稳定性较强,析出α相的含量较少,从而导致合金的力学性能对时效温度并不敏感.     

固溶时效对TC4合金组织与性能的影响

研究了不同固溶温度以及不同时效温度下TC4合金的相结构以及微观组织形貌。结果表明,在930℃即双相区固溶后,TC4合金主要是由层片状的α相、针状α'马氏体相和部分β相组成;而在1030℃即β单相区固溶以后,合金则主要由密集的针状α'马氏体相和β组成;对不同固溶温度下的合金样品进行不同温度时效处理,针状α'马氏体相完全分解形成α相和β相,同时,随着时效温度的升高,α层片的厚度也逐渐增大。     

TC21两相钛合金中斜方马氏体的时效分解

研究了TC21两相钛合金淬火后马氏体在时效过程中的组织结构变化及其引起的强化效应。结果表明:合金淬火后得到交错排列的针状斜方马氏体组织,在300-700℃之间时效4h,α″相的分解次序遵循α″→α″+α→α+β规律。低温时效时首先形核析出针状的初生α相,随着时效温度的升高,初生α相在长大的同时其片层之间析出十几纳米宽、几个微米长的细小次生α相,且β相呈10～50nm大小的颗粒状弥散分布在α相之间,随后的时效过程中次生α相和β相迅速长大,最终斜方马氏体完全分解为α+β混合相。显微硬度分析表明,利用斜方马氏体的逆转变,通过在时效过程中均匀地析出细小的次生α相和纳米级弥散分布的β相可使合金具有明显的时效强化效果,500℃时效4h后,TC21合金的显微硬度比淬火态提高了35%。     

Ti-5321合金热处理过程中α相的析出行为

研究了Ti-5321合金不同热处理制度下的α相析出行为。结果表明:β单相区固溶后的组织为单一的β晶粒组织,α/β两相区固溶后的组织中含有β基体和分布于β基体的初生α相。这两种组织在后续的时效过程中均析出细小针状次生α相,且其尺寸随时效温度的升高而增加,不同的是,β单相区固溶加时效样品的晶界处析出的次生α相的尺寸明显大于晶内次生α相。合金从910℃缓冷过程中α相首先在晶界处析出,随后片层α集束以晶界α相为核心形核并长大,随后的520℃时效过程中析出尺寸细小的针状次生α相。电子背散射衍射(EBSD)分析表明,缓冷过程中,在两侧β晶粒有平行{110}面的晶界上析出一种α相变体,这种变体与两侧的β晶粒均保持Burgers取向关系,以这种变体为形核核心向晶界两侧生长形成片层α相。在两侧β晶粒没有平行{110}面的晶界上会析出多种α相变体,每种变体只与其中一侧的β晶粒保持Burgers取向关系,且会以这种变体为形核核心向与其保持Burgers取向关系的β晶粒一侧生长形成片层α相。     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金中α′相和α″相的组织演变与力学性能

对Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金进行固溶时效处理,随后使用光学显微镜、扫描电镜、XRD衍射仪、拉伸试验以及冲击性能试验,分析固溶时效对合金中α′相和α″相的组织演变与力学性能的影响。结果表明,固溶处理后的微观组织中发生初生α相尺寸变小并趋于等轴化,尺寸较小的初生α相发生溶解并消失,其β转变组织变得不明显,经时效后的微观组织中析出大量α_s相,β转变组织更加明显。经固溶处理后,组织均由α+α′+α″相构成,经时效处理后,组织由α相和β相构成。合金经固溶处理后,其抗拉强度为1336 MPa,屈服强度为1070 MPa,断后伸长率为6%,断面收缩率为22%,冲击吸收能量为16 J。经时效处理后,强度随时效温度升高而升高,塑性趋势与之相反,其冲击性能几乎没有变化。合金经固溶处理后的拉伸与冲击断口微观形貌均由韧窝构成,为典型的韧性断裂。经时效处理后,拉伸和冲击断口的微观形貌有明显的高低起伏,随着时效温度的升高,韧窝的尺寸和数量减少,并出现撕裂棱以及空洞,断裂类型有向脆性断裂转变的趋势,但仍以韧性断裂为主。     

时效处理对Ti55531钛合金微观组织演变规律及力学性能的影响

近β型钛合金Ti55531在INSTRON-5948R微型材料试验机上开展了经800 ℃/2 h固溶+580~640 ℃/6~10 h时效热处理后的力学性能试验,获得了不同时效工艺下Ti55531合金的力学性能及强塑积。研究了时效处理对合金微观组织演变规律及合金在拉伸变形时的断裂机制。结果表明：次生片层 α 相对时效参数变化比初生 α 相更敏感。次生片层 α 相厚度与时效温度或时效时间呈线性正相关。与时效时间对比可知,次生片层α相粗化速率对时效温度敏感性较弱,且其随时效温度和时效时间粗化速率分别约为1 nm/℃和8 nm/h。合金经固溶时效后,其力学性能显著提升,且合金在800 ℃/2 h固溶+640 ℃/8 h时效后达到最佳的综合力学性能,此时抗拉强度为1144 MPa,延伸率为8.16%,且强塑积超过9.3 GPa.%。合金经固溶时效热处理后拉伸断裂形式为韧脆混合型断裂,且以韧性断裂为主,包括晶间开裂和微孔合并。