Ti-22Al-20Nb-7Ta合金的显微组织和力学性能研究

研究了Ti-22Al-20Nb-7Ta合金的显微组织和力学性能,为优化合金的塑性(特别是室温塑性)和强度,采用了多种热机械处理(TMP)工艺.结果表明,合金显微组织与热机械处理工艺密切相关.通过热机械处理可有效地控制合金中α2,O和B2相的形貌,分布状况及相对含量进而获得了具有高的室温及高温屈服强度和优良塑性的O相合金.在(α2+B2+O)和(O+B2)相区热变形及在(O+B2)相区的固溶和时效处理获得的三相复合显微组织具有最佳的力学性能.Ti-22Al-20Nb-7Ta合金的室温屈服强度σ0.2达1200 MPa,延伸率达9.8%,650℃下σ0.2亦达970 MPa,延伸率达14%.     

固溶处理对Ti-22Al-25Nb合金棒材组织与拉伸性能的影响

以Ti-22Al-25Nb合金棒材为试验对象,研究了固溶温度对合金棒材组织和室温拉伸性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,α2/O相颗粒含量明显减少,B2相体积分数增加;合金的拉伸性能也随之变化,强度随固溶温度的升高而增加,塑性略有下降;断口形貌显示,Ti-22Al-25Nb合金在拉伸断裂过程中以准解理断裂为主。     

热处理对Ti3Al基合金板材拉伸性能与微观组织的影响

研究固溶温度、时效温度以及多重时效处理对Ti-24Al-15Nb-1Mo合金热轧板材拉伸性能的影响,对不同热处理工艺下板材的微观组织和拉伸断口形貌进行观察.结果表明:当固溶处理温度从990 ℃升高到1 010 ℃时,Ti-24Al-15Nb-1Mo合金热轧板材的室、高温强度均有所提高,塑性略有降低;当时效温度从815 ℃升高到850 ℃时,板材的室温和高温强度降低,塑性变化不明显;Ti-24Al-15Nb-1Mo合金热轧板材经990 ℃固溶处理后再进行多次时效处理,其拉伸性能变化不明显;增加时效次数,拉伸强度略微降低.     

退火和热暴露对Ti-22Al-25Nb/Ti60双合金焊接盘组织和力学性能的影响

对真空电子束焊接后的Ti-22Al-25Nb/Ti60双合金盘试样进行了退火处理和热暴露试验,采用OM、SEM和TEM观察了接头的显微组织。对不同状态下的双合金试样进行了室温拉伸试验,并观察了拉伸断口形貌。结果表明:退火和热暴露会促使焊接过程形成的亚稳相分解。与退火态相比,热暴露态焊缝熔合区亚稳β相和Ti60热影响区α'相分解程度增加,热暴露后Ti-22Al-25Nb合金热影响区有细小的O相析出。焊态下拉伸试样发生脆断,退火后双合金试样强度有较大提升,并有一定的拉伸塑性。热暴露后双合金试样强度进一步提高,拉伸塑性较退火态变化不大。     

热处理对近β锻造的多元Ti2AlNb基合金组织和性能的影响

以近β锻造的多元Ti2AlNb基合金Ti-22Al-25Nb-1Mo-1V-1Zr-0.2Si（at %）为实验对象,采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和万能拉伸试验机等测试手段研究了不同热处理对近β锻造Ti2AlNb基合金组织和力学性能的影响。结果表明：经近β锻造空冷后的组织由初生α2相、针状O相和基体B2相构成。随着固溶温度的升高,合金室温、高温强度升高,塑性降低。而随着时效温度的升高,合金的强度和塑性变化规律与固溶处理的规律正好相反。分析认为,固溶处理主要影响合金中初生α2/O相体积分数,随着固溶温度的升高,初生α2/O相体积分数减少,使得针状O相的强化作用增强,同时造成α2相对B2晶界钉扎减弱,B2晶粒长大塑性降低。时效处理主要影响析出相形态,随着时效温度的降低,合金中析出板条厚度减小,使得细小板条强化作用增加,而有利于塑性的B2相体积分数减少,导致合金塑性降低。     

铸态Ti-22Al-25Nb合金的结构特征与力学性能

Ti2AlNb基合金是目前有望在650-800℃温度范围内取代高温镍基合金的金属间化合物。利用水冷铜坩埚感应悬浮熔炼法，通过调控熔炼工艺，制备了主相分别为B2/?相和O相 Ti-22Al-25Nb合金铸锭，通过XRD、SEM等手段进行了合金结构特征的表征，通过室温拉伸试验、室温压缩试验、纳米压痕试验测试了合金的力学性能并分析了断口形貌。研究表明，铸态Ti-22Al-25Nb合金晶粒尺寸达到数百微米。相组成对铸态Ti-22Al-25Nb合金的力学性能有一定影响，铸态O相合金的极限抗拉强度达到了1125MPa，超过了铸态B2/?相合金的1031MPa，但粗大晶粒导致合金塑性较差（铸态B2/?相与铸态O相合金的延伸率分布为1.82%与1.32%）。铸态Ti-22Al-25Nb合金的拉伸断口与压缩断口均具有明显的解理断裂特征，拉伸断口主要表现为沿晶断裂，压缩断口主要表现为穿晶断裂。     

热加工历史对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金盘

采用电子束焊连接,随后近等温锻造+梯度热处理的工艺加工Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金盘,通过OM、SEM、TEM、XRD等研究双合金盘的焊接界面状况。结果表明,经此工艺加工的Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金盘的高温拉伸性能较优,焊缝的高温强度大于TC11钛合金,但室温拉伸性能分散度较大。采用梯度热处理不能消除经50%变形的双合金盘的焊缝到TC11侧热影响区的晶界α相。焊缝区簇状α2相的形成与在近等温锻造、梯度热处理加热保温过程中Al、Nb元素从α2相中分离出来有关。     

热处理对Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金组织和性能的影响

研究了热处理对铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的片层晶团尺寸的细化作用的影响.结果表明:铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的700℃高温强度比室温提高了130～200 MPa.室温及高温断裂伸长率都比较小,但高温的断裂伸长率相对于室温有很大的提高.在α+γ两相区长时间保温后慢冷和循环热处理的细化作用明显.片层晶团尺寸细化后,室温、高温强度以及高温持久性能都提升不大.     

Ti3Al合金激光焊接接头高温拉伸性能及显微组织

研究Ti-24Al-17Nb合金激光焊接接头的室温及高温拉伸性能,并分析接头显微组织和拉伸断口。研究结果表明,室温下焊缝为单一β/B2相柱状晶组织,室温横向拉伸时接头强度与母材强度相当、塑性有所下降、但仍有25%左右的伸长率,断裂大部分发生在母材部位、少部分断裂在焊缝;高温拉伸时断裂均发生在焊缝部位。高温拉伸时,接头组织发生变化,α2相和B2相向O相转变;焊缝β/B2相向O相转变的切变相变,使原来柱状晶晶界应变集中、容易产生微裂纹,使接头高温强度和塑性明显降低,高温拉伸断口呈现沿晶断裂和解理断裂的脆性断裂形式。     

热处理对Ti2AlNb合金显微组织及力学性能的影响

B2相区等温锻造的Ti-22Al-25Nb合金棒材940℃固溶后,在760~840℃时效处理,对其显微组织、拉伸及蠕变性能进行研究。结果表明：不同温度时效处理的显微组织均由初生粗板条状O相、二次析出的细板条状O相和B2基体组成,其中二次析出的O相可以通过时效温度来调节。随着时效温度的升高,Ti2Al Nb合金的室温及650℃高温拉伸强度降低而塑性提高;较低的时效温度（760℃）处理可以获得更好的抗蠕变性能。     

High-Temperature Oxidation Behavior of Ti-22Al-27(Nb, Zr) Alloys

研究了Ti2Al Nb基合金Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr(x=0,1,6,at%)在650~800℃的氧化行为。采用XRD和SEM等测试技术对此温度区间形成的氧化层特征进行了分析。结果表明,相比Ti-22Al-27Nb,含锆合金具有较好的抗氧化性能。Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr合金在650℃氧化100 h,主要氧化产物为Ti O2,而在800℃氧化100 h,Ti O2,Al2O3和Al Nb O4为主要产物,但是在Ti-22Al-21Nb-6Zr合金中还有Zr O2生成。Ti-22Al-26Nb-1Zr合金具有优异抗氧化性能,归因于氧化产物细化形成了致密的氧化层,而Ti-22Al-21Nb-6Zr合金,虽然在800℃也形成了较多Al2O3,但是氧化层中的Zr O2为氧的快速扩散提供通道,进而导致该合金氧化增重明显。     

Ti-22Al-27(Nb,Zr)合金的高温氧化行为（英文）

研究了Ti2Al Nb基合金Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr(x=0,1,6,at%)在650~800℃的氧化行为。采用XRD和SEM等测试技术对此温度区间形成的氧化层特征进行了分析。结果表明,相比Ti-22Al-27Nb,含锆合金具有较好的抗氧化性能。Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr合金在650℃氧化100 h,主要氧化产物为Ti O2,而在800℃氧化100 h,Ti O2,Al2O3和Al Nb O4为主要产物,但是在Ti-22Al-21Nb-6Zr合金中还有Zr O2生成。Ti-22Al-26Nb-1Zr合金具有优异抗氧化性能,归因于氧化产物细化形成了致密的氧化层,而Ti-22Al-21Nb-6Zr合金,虽然在800℃也形成了较多Al2O3,但是氧化层中的Zr O2为氧的快速扩散提供通道,进而导致该合金氧化增重明显。     

Ti-22Al-24Nb-1Mo O相合金箔材的加工与性能

介绍了一种采用b相区开坯、α2+B2相区热轧、利用四辊可逆冷轧机冷轧Ti-22Al-24Nb-1Mo O相合金0.1 mm厚箔材的工艺过程.研究轧后退火和固溶处理对合金箔材组织和拉伸性能的影响.结果表明:退火后合金组织由等轴O相+B2相组成,其中O相(体积分数)约50%;固溶后合金组织由少量等轴O/α2相+B2相组成;经两种热处理工艺处理后,合金均能获得良好的室温拉伸性能.     

粉末冶金Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金组织演变及其力学行为

采用粉末冶金法对不同球磨时间的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金机械合金化粉末塑变行为,热压烧结材料的微观组织结构和力学行为进行了研究。研究结果表明：塑性良好的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V粉末随着球磨时间增加首先变形为大尺寸的片状、后经持续的加工硬化破碎成絮状;热压烧结能够制备微观组织可控晶粒细化的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金,合金由单一的Nbss相构成,Ti、Al、Cr、V元素固溶引起Nb晶格尺寸减小0.0685 ?;随着球磨时间增加合金晶粒明显细化进而显著提高了合金的维氏硬度和室温压缩强度,其变化符合材料硬度和强度的Hall-Petch规律。粉末冶金制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金的各项力学性能明显优于熔铸法制备合金。     

焊前热处理对Ti-22Al-25Nb/TC11异种合金焊接接头组织与性能的影响

采用不同初始组织的Ti-22Al-25Nb合金与TC11合金进行焊接,然后再用同样规范对焊件进行近等温锻造和热处理。利用OM对焊件接头的显微组织进行了观察,并拉伸测试了Ti-22Al-25Nb/TC11异种合金接头的强度。结果表明:焊前经固溶处理过的Ti-22Al-25Nb合金B2晶粗大,焊后经等温锻造和热处理之后析出的O相较多,使得焊接接头强度和塑性均有降低;Ti-22Al-25Nb/TC11异种合金接头的显微组织内含有O相、α相、β相及少量α2相。     

Ti-22Al-25Nb合金环形件成形工艺与组织性能关系

研究了Ti-22Al-25Nb合金环形件的制备工艺和组织性能关系。结果表明:Ti-22Al-25Nb合金增加棒材改锻的次数可提高组织均匀性,细化晶粒,从而显著提高合金的室温塑性。对棒材在α2+B2+O三相区(970℃)和α2+B2两相区(1050℃)轧制可分别获得双态组织和板条组织的环形件。两种组织的室温抗拉强度均在1100 MPa以上,室温伸长率在6.5%以上。两种组织相比,双态组织具有更高的强度,而板条组织的塑性更好。根据试验结果,Ti-22Al-25Nb合金在生产应用时,棒材的锻造镦拔次数应不低于8次,环形件轧制应选择在α2+B2两相区(1050℃)。     

热加工历史对Ti-24A1-15Nb-1.5Mo/TC11双合金盘焊接界面组织与性能的作用

采用电子束焊连接,随后近等温锻造+梯度热处理的工艺加工Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金盘,通过OM、SEM、TEM、XRD等研究双合金盘的焊接界面状况.结果表明,经此工艺加工的Ti-24A1-15Nb-1.5Mo/TC11双合金盘的高温拉伸性能较优,焊缝的高温强度大于TC11钛合金,但室温拉伸性能分散度较大.采用梯度热处理不能消除经50%变形的双合金盘的焊缝到TC11侧热影响区的晶界α相.焊缝区簇状α_2相的形成与在近等温锻造、梯度热处理加热保温过程中Al、Nb元素从α_2相中分离出来有关.     

合金元素Hf,Sn,Ta,Zr,Dy和Ho对Nb-Nb_5Si_3合金组织和力学性能的影响

综合评述了作者几年来先后完成的Hf含量对Ni-16Si,Hf和Sn对Ni-20Ti-5Cr-3Al-18Si,Zr含量对Ni-22Ti-16Si,Ta含量对Nb-22Ti-16Si-7Cr-3Al和稀土元素Dy和Ho对Ni-23Ti-10Ta-2Cr-18Si和Ni-22Ti-16Si-7Cr-3Al-3Ta-2Hf等合金组织结构和力学性能影响的研究工作.合金元素Hf,Zr,Sn+Hf,Ta,Dy和Ho加入Nb-Si二元系或多元系合金,明显提高其室温和高温屈服强度和塑性以及断裂韧性.强度的提高与合金元素的固溶强化有关,塑性、韧性的改善与组织的细化和超过临界尺寸的固溶体(Nb,Ti)ss颗粒增多等因素有关.     

热处理制度对Ti-22Al-27Nb合金显微组织和拉伸性能的影响

研究了不同热处理制度下Ti-22Al-27Nb(原子分数,%)合金的显微组织和拉伸性能.经过锻造的试样,直接进行短时时效,得到细小的网篮状组织,其室温和650℃时的拉伸性能都可以保持较高水平.长时时效后,O相比例增大,合金的强度增加,但塑性显著降低.合金在B2相区固溶后,经过水淬或空冷后进行低温时效,在初生的B2相上析出粗大且取向趋于一致的O相组织,合金的强度和塑性都较差.当合金在B2相区固溶随炉冷却后低温时效,将在初生的B2相上析出细小和取向不同的O和α2相,合金的强度能够保持到较高的水平,而塑性也明显增加.     

Dy对Nb-Nb5Si3共晶合金显微组织和力学性能的影响

Nb-23Ti-10Ta-2Cr-18Si-xDy(原子分数(%)x=0.0,0.1)共晶合金主要由(Nb,Ti)ss,α-(Nb,Ti)5Si3和γ-(Nb,Ti)5Si3相组成.稀土元素Dy的加入使组织明显细化,尤其表现为硅化物尺寸的减少.Dy主要偏聚在晶界和相界,偏聚比约为2.5.Dy的加入有利于合金室温和高温强度以及室温塑性的提高.