置氢Ti-6Al-4V合金组织演变与超塑性能

应用高温拉伸实验研究了氢对Ti-6Al-4V合金超塑变形行为的影响,借助于OM、SEM、TEM和XRD等分析手段,分析了氢对钛合金组织演变的影响.结果表明:氢可促进合金中β相数量的增加,氢质量分数达到0.2%时合金出现马氏体组织,并随着氢含量的增加而逐渐粗化;适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为,如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速率敏感指数m值;Ti-6Al-4V合金加入质量分数0.1%的氢,其峰值流动应力降低53%,变形温度降低约60℃,且由于氢的加入,使得超塑变形后的位错密度减少,说明氢促进了位错的运动.     

置氢TC21合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究置氢量0.22wt%TC21钛合金粉末烧结材料在温度850℃~1000℃和应变速率0.001s-1~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC21合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.32kJ/mol和442.74kJ/mol,表明置氢TC21合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α+β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的的片状和等轴状组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。平面应变状态下发生动态再结晶的临界变形量大于均匀单向压缩状态下的临界变形量。     

氢对Ti-6Al-4V合金组织及超塑变形行为的影响

应用光学显微镜研究氢对Ti-6Al-4V显微组织的影响,并在温度800℃～860℃和应变速率10-3s-1的变形条件下进行超塑拉伸实验。结果表明,随着氢含量的增加,β相的比例提高,且由等轴组织转变为双态组织,随着氢含量的进一步增加,在α相中形成了氢化物;同时,适量的氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金峰值应力,置氢0.32wt%H,其峰值流动应力降低了约55%;此外,适量置氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金的超塑性变形温度,较原始合金最佳超塑变形温度可降低60℃～100℃,置氢0.11wt%H,在840℃获得了1190%的延伸率,较相同条件下的原始合金延伸率提高75%。文章研究结果可为超塑成形、超塑成形/扩散连接工艺及生产提供优化参考。     

超声固结钛/铝箔材界面剥离强度与结合机理分析

以1100铝箔和TA1钛箔为基体材料进行异种金属材料超声固结试验研究,制备了Ti/Al箔材金属层状复合材料试样,应用剥离试验研究了振幅、静压力对Ti/Al箔材界面结合强度的影响规律,利用扫描电镜研究了剥离界面的微观组织形貌,采用EDS对剥离界面进行能谱分析,通过透射电镜对Ti/Al箔材界面微观组织进行观察。结果表明,超声固结可以实现Ti/Al箔材良好的结合界面,界面结合强度随着静压力的增大先增大后减小,随着振幅的增大单调递增;在振幅35μm,静压力1.5kN条件下,获得最佳的超声固结界面,其剥离强度为11.325N/mm;Ti箔材的剥离界面中Al元素均匀分布,并存在明显的韧窝组织;Ti/Al界面存在元素过度区,界面处晶粒细化明显;铝箔表面氧化膜破碎,且钛元素以弥散的形式嵌入到铝晶粒内部。     

TC4合金流动旋压三维弹塑性有限元模拟

应用有限元软件MSC.Marc,建立了TC4合金筒形件流动旋压的三维弹塑性变形力学模型.研究了三轮同步热反旋过程中的三维变形图,管坯表面应力、应变以及旋压力分布规律.这对于优化TC4管材旋压工艺和缺陷的科学预报有重要的指导意义.     

泡沫钛制备及力学性能评价研究

利用占位体烧结法在不同的占位体粒径、体积分数以及不同的烧结温度、时间条件下制备出泡沫钛。采用光学金相、扫描电镜等对泡沫钛的孔隙结构进行分析;通过室温压缩实验对泡沫钛的力学性能进行评价。结果表明,泡沫钛孔隙横截面呈圆形,纵截面呈椭圆形,其孔隙率与占位体体积分数的差值随占位体粒径、体积分数的增加、烧结温度的升高、时间的延长呈升高的变化趋势。同时,烧结温度越高,所制备的泡沫钛孔壁越致密。与传统的泡沫材料不同,泡沫钛应力-应变关系曲线并没有出现明显的应力平台,抗压缩强度和弹性模量随孔隙率的增加呈下降的变化趋势,当孔隙率为67.6%时,抗压缩强度和弹性模量分别达到14.4 MPa和1.17 GPa。抗压缩强度随孔径的增大呈先升高再降低的变化趋势,而弹性模量随孔径的增加基本不变,当孔径达到1.15～1.53 mm时,其抗压缩强度和弹性模量分别达到48.9 MPa和1.72 GPa。     

基于纳米压痕测试的超细晶Si_2N_2O-Si_3N_4陶瓷室温蠕变特性

目的陶瓷材料由于其固有硬脆性,难以利用传统单轴拉伸与压缩实验测试其蠕变性能,而纳米压痕测试技术对试样形状尺寸没有特殊要求,因此利用纳米压痕测试技术研究Si2N2O-Si3N4超细晶陶瓷的室温蠕变性能。方法针对1600,1650,1700℃条件下烧结制备的Si2N2O-Si3N4超细晶陶瓷,采用纳米压痕技术测试材料在最大载荷分别为5000,6000和7000μN条件下的载荷-位移曲线,并通过拟合计算获得了3种材料室温蠕变应力指数。结果 3种材料均呈现明显的加载效应。结论研究表明,在相同载荷下,压入深度和蠕变位移都随着材料烧结温度的升高而增大,且相同材料的蠕变应力指数,随着保压载荷的增大而减小。对比分析发现,在1600℃条件下烧结制备的Si2N2O-Si3N4超细晶陶瓷,晶粒细小均匀,晶界数多,室温下表现出较强的蠕变性能。     

TC21合金的热压缩变形行为及变形机理

对TC21合金的热变形行为进行研究,通过对该合金变形过程中应变速率敏感性指数m值、热变形激活能Q、晶粒指数P的计算,得出不同应变速率和温度下m值、Q值和P值的变化规律。在绘制动态DMM模型热加工图的同时构建含位错数量的双相钛合金高温变形机理图。应用热加工图分析TC21合金热变形工艺,确定加工失稳区以及适合加工区域。运用双相钛合金高温变形机理图,根据不同温度下TC21合金柏氏矢量补偿的晶粒尺寸、模量补偿的应力值和位错数量预报该合金的热变形机理。     

TC4钛合金电子束自由成形/热轧加工组织演变规律研究

采用电子束自由成形的方法成形出TC4钛合金板材,然后进行热轧,通过分析不同轧制工艺条件下的微观组织,研究了轧制工艺参数对电子束自由成形板材微观组织的影响规律。研究表明,与电子束自由成形后的板材相比,经轧制或轧制后热处理的板材组织主要是热机械加工组织,原始组织中的孔洞也得到弥合。轧制变形是改善电子束自由成形后钛合金组织的一种有效手段。     

Ti/Al固相-固相原位反应过程研究

利用超声固结试验制备Ti/Al金属层状复合材料,以光学显微镜观察了材料的微观形貌。采用固相-固相反应方式进行原位反应获得了体积分数不同的层状复合材料,通过EDS以及XRD对Ti/Al原位反应产物进行能谱分析,确定了反应产物的相组成。采取SEM测量反应产物Al_3Ti的层间厚度,建立Al_3Ti的生成量与反应时间的关系。结果表明,在Ti/Al层状复合材料原位反应过程中,当Al未反应完全时,金属间化合物Al_3Ti是唯一产物。在原位反应初期,反应产物积累慢,随着反应时间的推移,反应产物增多且增长速率逐渐增快,反应产物与反应时间呈幂指数函数的关系。