冷镦和热镦对TC16合金组织和性能的影响

采用Gleeble-3800热模拟机对TC16钛合金丝材分别进行冷镦、热镦实验,利用SEM、TEM、显微硬度计等手段对冷镦、热镦样品及成形后再固溶时效热处理的样品进行显微组织观察和硬度测试。结果表明:冷镦与热镦样品在显微组织和性能上存在差异,但重新固溶时效热处理后,冷镦与热镦样品的显微组织和力学性能接近。     

The turning point in Paris region of fatigue crack growth in titanium alloy

通过对比钛合金不同显微组织下疲劳裂纹扩展速率Paris区转折点的位 置, 发现原始β晶粒尺寸是影响Paris区转折点位置的主要因素, 晶 团尺寸以及片层厚度对转折点位置没有影响. 并且通过分析转折点前、后 疲劳裂纹扩展微观阶段的转变及断裂方式变化, 得出转折点的出现是 疲劳裂纹尖端塑性区尺寸超过晶粒尺寸所致. 具有β晶粒的马氏体组 织疲劳裂纹扩展速率Paris区并不存在转折点, 说明转折点的出现不仅仅是 由于原始β晶粒的存在, 还和显微组织类型有关. 通过分析还发现, 钛合金片层组织中裂纹尖端塑性区实际尺寸大于计算得到的单向塑性 区尺寸以及循环塑性区尺寸.     

钛合金热稳定性研究 Ⅰ.Ti_3X相形成的电子浓度规律

根据Hume Rothery规律和相稳定性与电子结构的关系,对合金元素的原子特性进行考查,发现Ti与Al,Ga,In,Sn,Zr的原子半径和负电性相近。这是合金化的有利因素。因此推断,电子浓度是控制α-Ti_3X相界的主要因素。对Ti-Al-Ga,Ti-Al-Sn,Ti-Al-Zr,Ti-Al O四个三元合金系的实验表明:Ti_3X相的形成是遵守电子浓度规律的,且合金元素的价电子数是由它们的电子结构决定的。对过渡族元素Ti,Zr价电子数为N_(Ti)=N_(Zr)=2;对非过渡族元素Al,Ga,Sn,O价电子数分别为N_(Al)=N_(Ga)=3(s~2p~1),N_(Sn)=4(s~2p~2),N_o=6(s~2p~4)。Ti_3X相形成的特征电子浓度可表示为(?)_c=∑Nifi=2.12。     

Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金的力学性能

用预合金粉末热等静压工艺制备全致密的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金,研究了粉末粒度组成、真空脱气处理和热处理等工艺因素对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,全粒度预合金粉末的氧含量和空心粉比例具有良好的匹配,但是粉末粒度偏析使空心粉聚集进而降低粉末合金的低温拉伸性能。钛合金粉末的真空脱气温度不宜超过其最高服役温度,Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金的退火处理温度不宜高于800℃。提高退火温度到两相区则使粉末合金的显微组织发生明显的粗化,粉末合金内部的微量气孔迅速长大形成热致孔洞。优化过程工艺参数和有限元仿真可制备出典型的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末冶金叶轮零件,其本体力学性能达到锻造合金的水平。     

初生及次生α相对Ti-1023合金拉伸性能和断裂韧性的影响

Ti-1023合金中初生α相(αp)的体积分数对材料性能影响较大:在固溶(ST)条件下,αp相体积分数减少,材料强度降低;在固溶时效(STA)条件下,αp相体积分数减少,材料强度和断裂韧度(K1C)呈升高趋势,但后者增加的趋势没有前者明显.αp相对材料性能的影响与其体积分数的变化改变亚稳β晶粒内溶质原子浓度和亚稳β晶粒尺寸有关.时效过程中析出的次生α相(αs)可明显影响材料的力学性能,随αs的长大和数量的减少强化效应减弱,但KIC和塑性明显提高.对Ti-1023合金,减少αp相的体积分数、控制合适的αs相数量和尺寸并尽可能减少连续晶界α相数量与尺寸,可以获得较高的强韧性匹配.     

Ti-62222合金的热机械疲劳行为

研究了Ti-62222合金在200-400℃内不同机械应变幅的热机械疲劳(TMF)行为和等温疲劳(IF)行为.结果表明,200℃的IF寿命高于400℃的IF寿命,同相位的TMF寿命高于反相位的TMF寿命.IF寿命与TMF寿命对比,同相位的TMF寿命高于200℃的IF寿命,反相位的TMF寿命高于400℃的IF寿命.在不同应变幅下,TMF应力响应曲线和IF应力响应曲线不同.SEM断口和纵向剖面金相观察表明,穿晶断裂是主要破坏方式.     

Ti811和TC4合金的热盐应力腐蚀行为研究

研究了Ti811(Ti-8Al-1Mo-1V)和TC4(Ti-6Al-4V)两种钛合金对热盐应力腐蚀(HSSC)的敏感性.结果表明:Ti811合金对HSSC非常敏感,在相同条件下其热盐应力腐蚀临界应力(σHSSC)明显低于TC4合金,且低于同温度的蠕变强度,而TC4合金的σHSSC高于同温度的蠕变强度;两种合金在HSSC暴露过程中,明显遭受到盐腐蚀,腐蚀产生的氢扩散到基体中,致使合金发生脆化,从而降低合金的室温塑性.     

TiAl基合金熔体离心铸造过程中溢出临界值分析

采用理论分析和实验验证相结合的方法,分析了金属型离心浇注TiAl合金排气阀过程中中心浇道内压力分布情形,得出了离心浇注过程中产生的附加压力项ΔP的表达式以及最大转动角速度ω0max(r/min)与金属液高度H和中心浇道直径D0之间的关系。实验结果表明,离心浇注过程中,作用在型腔上的压力由静态压力和附加压力两部分组成,静态压力由金属液高度决定,而附加压力主要由金属液密度以及旋转角速度来决定。中心浇道高度和直径之间应满足一定的函数关系,金属液高度为中心浇道高度的一半时较为理想。最大允许旋转角速度值随金属液高度和中心浇道直径的增大而减小。     

镦粗变形工艺对TC18组织和性能的影响

研究了不同镦粗变形工艺对TC18钛合金棒材的显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,TC18钛合金棒材首先在β单相区加热并施加大变形量锻造,而后在(α+β)两相区加热并以适当变形量锻造,可获得强度、塑性和韧性等综合性能的良好匹配。     

熔体反应法制备Al-4.5Cu/TiB2复合材料的热力学

用冶金热力学理论计算出TiO2-H3BO3-Na3AlF6-Al-4.5Cu体系的起始反应温度,为950℃,并根据溶液热力学分析了TiB2颗粒形成的可能性.当熔体中[Ti]、[B]的摩尔比为1/2时,在熔体中形成TiB2颗粒;当熔体中[Ti]、[B]的摩尔比大于1/2时,熔体中除生成TiB2颗粒外,还形成TiAl3组织.