激光冲击强化近α钛合金的热稳定性

采用激光冲击强化工艺对近α型Ti834高温合金进行了表面处理,研究了激光冲击前后合金在600℃×100h的热稳定性和微观组织特征,并采用扫描电镜法分析了合金在不同状态下的拉伸断口特征。结果表明,合金经毛坯热暴露后,强度略有提高,而塑性变化不大;而经试样热暴露后,合金强度略有降低,塑性降低幅度较大。激光冲击处理使试样热暴露后的合金强度提高,而塑性进一步降低。在激光冲击处理过程中,合金表面晶体缺陷的形成是导致合金塑性进一步降低的主要原因。     

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.     

热处理对Ti2AlNb/Ti60双合金接头组织及性能的影响

以连接加变形后的Ti2AlNb/Ti60双合金为对象,研究锻后不同热处理制度对双合金接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:热处理制度对Ti60合金侧热影响区的相组成影响较小,但对相的形态、尺寸和数量具有一定的影响;随着固溶温度的升高或固溶时间的延长,双合金试样的强度增加,塑性下降;经过990℃/1h+750℃/4h热处理后的Ti2AlNb/Ti60双合金焊缝组织得到优化,强度和塑性均高于Ti60合金基体,双合金试样在室温及600℃高温均表现出较好的强度与塑性匹配.     

热处理对Ti2AlNb/Ti60双合金接头组织及性能的影响

以连接加变形后的Ti2AlNb/Ti60双合金为对象,研究锻后不同热处理制度对双合金接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:热处理制度对Ti60合金侧热影响区的相组成影响较小,但对相的形态、尺寸和数量具有一定的影响;随着固溶温度的升高或固溶时间的延长,双合金试样的强度增加,塑性下降;经过990℃/1h+750℃/4h热处理后的Ti2AlNb/Ti60双合金焊缝组织得到优化,强度和塑性均高于Ti60合金基体,双合金试样在室温及600℃高温均表现出较好的强度与塑性匹配。     

300热暴露后Ti14合金的组织和性能

研究了新型阻燃钛合金Ti14锻态、热处理态、300 ℃热暴露不同时间的组织和室温拉伸性能.结果表明,随热暴露时间的延长,合金强度出现较大起伏,而塑性明显下降.微观组织分析表明,在热暴露过程中,Ti2cu相发生融合、长大,条状Ti2cu相沿晶界析出,在晶界形成连续析出物带,导致合金塑性下降.在本试验条件下,热暴露过程中微观组织的变化是影响Ti14合金热稳定性的主要因素.     

热暴露对激光沉积Ti60A高温钛合金组织性能影响

对比研究了激光沉积Ti60A高温钛合金经600℃,100 h的恒温热暴露和循环热暴露后显微组织、拉伸性能及断口形貌。结果表明,恒温热暴露后α相体积分数略有增大。循环热暴露后β相体积分数显著减小,α相体积分数增加约12%。这2种热暴露后合金中Ti3Al共格有序相和100~150 nm的六方S2型椭球状硅化物(TiZr0.3)6Si3的析出基本一致,拉伸性能均明显下降,尤其是循环热暴露后的塑性几乎丧失,这与合金组织在循环热应力作用下的显著变化密切相关。     

Ti-600合金热暴露前后室温拉伸性能及变形机制研究

研究了Ti-600合金镦制饼材600℃热暴露前后室温拉伸性能与组织的变化,并分析了其室温拉伸变形机制。研究结果表明,600℃热暴露100 h后,毛坯热暴露试样的强度较热暴露前的固溶时效试样(STA)提高了3%左右,延伸率的保持率为81.1%;试样热暴露试样的强度稍有降低,延伸率的保持率仅为55.6%。600℃热暴露100 h前后,Ti-600合金镦制饼材的组织变化不明显,热暴露后其原始β晶粒尺寸较之前的稍有长大。STA状态下晶界与板条较平直,热暴露后少数板条弯曲,并且板条较短较细小。试样热暴露试样组织内的α相与β板条比毛坯热暴露试样的粗大。经分析,Ti-600合金热暴露前后室温拉伸变形时主要的变形机制是位错穿越α束滑移以及位错柱面滑移。     

激光立体成形Ti60合金组织性能

研究激光立体成形(Laser Solid Formed,LSF)Ti60合金热处理(双重退火980℃,2hAC+650℃,3hAC)前后的组织形成规律,分析其在室温和高温(600℃)下的拉伸性能。研究发现:Ti60合金在激光立体成形过程中由于熔池顶部形成的等轴晶层占有一定的比例,在熔覆新层时未被完全覆盖,在整个熔覆层中呈现出等轴晶的宏观形貌,并出现了层带组织。Ti60合金激光沉积态显微组织为魏氏组织,由大量沿原始等轴β晶界向晶内生长的α板条束和少量板条间β相组成,成形件室温和高温强度分别高于锻造件,室温塑性比锻造件低,而高温塑性超过锻态;经过双重退火后,成形件中的层带组织消失,晶界α相被打断,不连续分布在原始的β晶界处,晶内α板条粗化,并部分球化,这使得室温和高温强度略有下降,但塑性增高,综合力学性能提高。     

异种高温钛合金电子束焊接接头组织与性能

采用真空电子束焊机对高温钛合金Ti60板材和Ti700sr铸件进行焊接，并对接头显微组织和力学性能进行了研究. 结果表明，高温钛合金Ti60板材和Ti700sr铸件电子束焊接性良好，可以获得优质的接头. 获得的接头中焊缝为细小针状马氏体组织，Ti700sr侧熔合区马氏体内部存在层错和孪晶. Ti700sr侧热影响区相比于母材网篮状的α相长大. Ti60侧熔合区和热影响区均发现富Nd稀土弥散相析出. 焊缝区显微硬度与Ti60和Ti700sr母材相当，基本在360 HV左右.硬度最高点出现在Ti60侧热影响区，硬度最大值达到418 HV.接头室温抗拉强度达到1 100 MPa以上，断裂于Ti60热影响区. 接头600 和650 ℃高温抗拉测试均失效断裂在Ti60母材. 其中接头600 ℃高温拉伸性能均值为695 MPa，650 ℃高温拉伸性能均值为587 MPa.     

变形温度对异种钛合金电子束焊件显微组织与力学性能的影响

研究等温和近等温锻造变形温度对电子束焊接的异种合金(Ti2AlNb金属间化合物与TC11两相钛合金)焊接界面的显微组织与接头拉伸性能的影响。采用OM、SEM对焊缝区组织及拉伸度样断口进行观察,并对接头的拉伸性能进行研究。结果表明:电子束焊接的Ti2AlNb/TC11异种合金焊接界面的显微组织和接头的拉伸性能对变形温度敏感,在950℃变形后,位于焊缝一侧的Ti2AlNb合金中O相的含量大大增加,而位于焊缝另一侧的TC11合金为等轴α相和条状α相的混合组织,但焊缝上仍可见到断续相连的晶界α/α2相;在1010℃变形后,TC11合金具有魏氏体组织特征,这时焊缝上的晶界α/α2相完全断开;经950℃变形的试样在室温拉伸时,在Ti2AlNb合金中发生脆性断裂,这与O相不易协调变形有关,经500℃高温拉伸时,合金表现出较高的强度和较好的塑性,这是由于焊接界面的α/α2相颗粒较小,断裂位置转移到TC11钛合金上所致;经1010℃变形的试样表现出一定的强度,但是塑性严重下降,这与TC11钛合金的魏氏组织特征有关;因此,异种合金进行等温变形时,须严格控制变形温度。     

退火温度对Ti80合金棒材组织与性能的影响

Ti80合金具有高的比强度、优良的耐蚀性及良好的焊接性,为了保证其在服役过程中的使用安全性,需通过热处理获得最佳的强度、塑性及冲击韧性匹配。为此,以经过多火次锻造的、组织为均匀细小等轴组织的Ti80合金棒材为研究对象,对其在650~800℃范围内进行不同温度的退火处理,并对退火处理后的试样进行室温拉伸性能及冲击韧性测试。结果表明,随着退火温度的升高,Ti80合金棒材的强度变化不大,延伸率和冲击韧性均呈现上升趋势。经（700~800）℃×1 h/AC热处理后,Ti80合金棒材的强度、塑性及冲击韧性可达到较好的匹配,各项性能均满足协议指标要求。     

热暴露对TC11钛合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜和室温拉伸实验,研究500℃不同时间热暴露对TC11钛合金组织及性能的影响。结果表明:经500℃高温长时间暴露后,TC11钛合金的室温拉伸强度略微增加,而塑性明显下降,随着暴露时间的延长,塑性下降趋势减缓;热暴露400 h后,抗拉强度(σb)提高了30 MPa,断面收缩率(ψ)降低了11.74%。热暴露过程中,合金塑性的降低主要是硅化物和α2相协同作用的结果,其中α2相对力学性能的影响起主导作用;α2相的稳定化和长大过程是合金塑性下降的主要原因。     

热氢处理对Ti600钛合金组织和性能的影响

针对近α型Ti600钛合金热加工抗力大、变形困难等问题,通过对实验样品分别进行5种不同氢含量的置氢处理和真空退火除氢,研究热氢处理过程中Ti600钛合金的组织结构演变和高温力学特性,探讨热氢处理对钛合金组织和高温力学行为等热加工工艺塑性的影响规律。研究表明,对于Ti600钛合金,热氢处理后合金出现不同程度的组织细化,置氢量在0.1%～0.5%范围内,热氢处理可有效提高Ti600近α型合金的热加工工艺塑性。     

锻造温度对Ti6246合金饼坯组织和力学性能的影响

对Φ200 mm×80 mm Ti6246合金棒坯在985℃（β锻造）、935℃（近β锻造）、900℃（α＋β锻造）3种温度下进行锻饼试验,考察锻造温度对饼坯显微组织和力学性能的影响。结果表明：采用β锻造工艺,获得的显微组织为片层状α相＋β转变组织;采用近β锻造工艺,可获得由球形α相＋片层状α相＋β转变组织构成的“三态组织”;采用α＋β锻造工艺,可获得与原始组织相同的球状α相＋β转变组织,但锻造后球状α相含量减少。随着锻造温度降低,Ti6246合金饼坯的室温和高温抗拉强度及屈服强度呈现先降低再升高的趋势,伸长率无显著变化;高温蠕变性能无明显变化趋势;427℃下热暴露100 h后,室温抗拉强度和屈服强度呈现先升高再降低的趋势,塑性指标无显著变化。     

Ti—40阻燃钛合金中的第二相

研究了Ti-40(Ti-25V-15Cr-0.2Si)阻燃钛合金中的第二相及其对合金性能的影响。研究结果表明：固溶温度升高,Ti40合金析出第二相的趋势增大;低于850℃固溶,合金中没有第二相析出,高于850℃固溶,合金中析出棒状α相和少量Ti5Si3相;910℃固溶＋600℃时效,合金存在第二相有α和Ti5Si3相;860℃固溶＋600℃时效,合金仅存在Ti5Si3相,固溶时效态存在的第二相对合金的性能没有明显影响,540℃,100h热暴露,合金中存在的各种形态的α相和Ti5Si3析出物,明显降低合金的热稳定性能。     

稀土元素Y对Ti600合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试设备,研究了稀土Y对Ti600合金显微组织和性能的影响。结果发现,稀土Y可以细化合金的显微组织和晶粒。稀土Y对Ti600合金的室温拉伸强度影响不大,但可改善其塑性。另外稀土Y可以改变合金在热暴露过程中析出相的分布和尺寸,以及合金中的位错组态,对提高合金的热稳定性和蠕变抗力有利。     

稀土元素Y对Ti-600合金热稳定性的影响

研究了添加与未添加稀土元素Y的合金固溶时效(STA)处理后以及高温长时暴露(600℃/100 h)后毛坯热暴露的室温拉伸性能,结合显微组织等的分析,探讨了Y对合金热稳定性能的影响。结果表明:稀土元素Y的添加可使合金室温塑性提高,STA时室温延伸率提高25%,600℃热暴露100 h后则提高51.9%。热暴露后,添加稀土合金的塑性损失率明显低于不加稀土合金。合金中,稀土元素Y主要以稀土氧化物Y2O3的形式弥散析出。通过细化组织、降低铝当量、改变合金中的位错组态,改善合金的室温塑性,提高合金的热稳定性。     

WSTi3515S阻燃钛合金热暴露性能

对WSTi3515S合金板坯试样进行550℃/100 h/AC热暴露试验后,分别在室温和100℃下测试其拉伸性能;未经过热暴露的试样,分别在从室温到550℃的不同温度点测试了其拉伸性能。结果表明:经过热暴露后的试样,受到析出相强化的作用,强度略有提高,但塑性指标均存在明显下降,其中,100℃时的拉伸强度低于室温拉伸性能,塑性有所提高,但仍比未经过热暴露的试样测试结果低;热暴露时,晶界处析出第二相是WSTi3515S合金的关键特征,也是WSTi3515S合金热稳定性能降低的原因;在试验温度提高的情况下,光滑拉伸试样强度不断降低,塑性先上升后降低;缺口拉伸试样强度持续下降,塑性没有明显变化,弹性模量持续下降。     

Ti14合金半固态变形后热稳定性的研究

以新型阻燃钛合金Ti14(α+Ti2Cu)为对象,对比研究常规和半固态加工后合金的热稳定性.结果表明:热暴露时间不超过150 h时,半固态加工试样的强度明显优于常规加工试样,且塑性相差不大.而热暴露200 h后两种状态加工的合金热稳定性相近.常规加工态,Ti2Cu相以颗粒状弥散分布于晶内;半固态加工,Ti2Cu相熔化并在冷却过程中以条状偏析于晶界,使得断口韧窝粗化并出现少量解理条纹,这是导致合金热稳定性能改变的重要因素.     

Ti40合金热稳定性能的初步研究

研究了热处理制度和少量合金元素Si对β型阻燃钛合金Ti40热稳定性的影响.结果表明含0.2%Si的合金,固溶温度越高,热暴露后析出的Ti5Si3相越粗大,明显降低合金热稳定性能.820℃/0.5 h,WQ+600℃/5 h,AC热处理后,与无暴露相比,含0.2%Si的合金热暴露后析出的Ti5Si3相使合金塑性明显下降;与不含Si的合金相比,含0.2%Si的合金热稳定性能较差.