新型近β钛合金Ti-7333的高温不连续屈服行为（英文）

对一种新型近β钛合金Ti-7333在温度为770~845℃,应变速率为10-3~1 s-1条件下的高温不连续屈服行为进行了研究。结果表明:在试验温度范围内,当应变速率大于10-2 s-1时,Ti-7333合金高温变形过程中会出现不连续屈服现象。该合金的不连续屈服幅度随着应变速率的减小和温度的升高而逐渐增大,而且屈服的幅度对应变速率较温度更为敏感。通过对不连续屈服现象的显微组织观察可知,这是由于随着应变的增大,在晶界处生成的可动位错在塑性变形中向晶粒内部扩展传播所导致,晶界是这些可动位错的位错源。不连续屈服现象与位错源局部位错攀移开动传播、晶界迁移以及(或者)合金元素固溶重排过程有关。     

不同介质溶液对多孔钛微观结构和力学性能的影响

采用钛网层叠烧结法制备出孔隙率为45%的多孔钛,研究酸洗处理、碱热处理、模拟体液浸泡中不同介质溶液对多孔钛表面微观结构和力学性能的影响规律。结果表明:酸洗处理在多孔钛表面形成"阶梯"型层状光滑表面,碱热处理在多孔钛表面形成微/纳米孔,模拟体液浸泡处理则在多孔钛表面形成均匀的羟基磷灰石涂层。在力学测试中,酸洗处理及碱热处理能显著地降低多孔钛的弹性模量,对于屈服强度则无显著影响;模拟体液浸泡处理则能显著提高多孔钛的杨氏模量和屈服强度。     

时效工艺强化Ti-10V-2Fe-3Al合金研究

对比研究了单重时效、低温-高温双重时效、时效加热速度等工艺对经热变形后的Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:经过高温变形后的合金,在双重时效处理过程中,先析出的ω相为α相的沉淀析出提供了均匀的形核位置,使合金获得了比单重时效处理更加均匀细小的α+β显微组织,使得强度获得了较大幅度的提高;合金在较低的升温速度(0.1℃·s-1)加热过程中,细小弥散分布的等温ω相有充足的时间析出,从而为后续α相的析出提供有利的形核位置,产生细小盘状α相,获得了与双重时效相同的强化效果.     

双态/近γ组织TiAl合金的变形机制图谱：构建及应用

当金属材料承受应力时，某些独立或非独立的变形机制可同时被激活。对于变形动力学极其复杂的γ-TiAl基合金，定量描述每个变形机制的一般性本构行为、预测指定加载条件下的主要变形机制具有非常重要的科学和实际意义。为此，本研究针对具有双态/近γ组织的TiAl合金，构建了同时考虑六种机制的变形机制图谱，并详细分析了其形貌特征，探讨了晶粒度的影响。研究表明，本研究所提出的变形机制图谱是理解TiAl合金变形机制、预测变形动力学的有力工具。特别是该变形机制图谱可为TiAl合金设计及变形工艺制定提供重要借鉴。     

熔体快淬Zr_(0.9)Ti_(0.1)V_(2.2)合金的微结构与储氢性能

为改善Zr-Ti-V系列Laves相合金的吸氢动力学性能,本研究设计成分为Zr0.9Ti0.1V2.2的非化学计量比合金并采用熔体快淬工艺制备合金薄带。研究合金快淬薄带的微观组织与相结构、吸氢动力学、吸放氢PCT特征及吸氢热力学参数。进而讨论非化学计量比合金中微结构与储氢性能之间的关系。结果表明,快淬薄带中合金主相为C15型Zr V2及V-bcc相,熔体快淬可消除铸态合金中的包晶反应残留相α-Zr。熔体快淬合金的吸氢动力学性能优异,但由于单胞体积收缩导致其吸氢量降低。     

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。     

Crystal Plasticity Finite Element Simulations for Single Phase Titanium Alloys: Effect of Polycrystalline Aggregate Features on the Mechanical Response

基于率相关晶体塑性理论,以滑移作为主要的变形机制,建立了描述多晶钛合金室温拉伸变形行为的本构模型。并采用三维Voronoi几何模型仿真初始组织创建了多晶集合体。利用该数值模型,探讨了多晶集合体特征对合金宏观力学响应的影响。研究结果表明,多晶集合体三边的尺寸差异将导致集合体的应力应变关系沿3个方向出现各向异性,同时在长度方向上易发生颈缩现象。此外,多晶集合体中的晶粒形貌与取向分布对合金的宏观应力应变响应也有重要的影响。针对单相钛合金建立的晶体塑性有限元模型为钛合金组织控制技术的发展以及加工工艺的优化提供了重要的技术途径。     

基于d电子理论的轻质Nb-Ti高温合金设计

分析了d电子理论在铌基合金中的适用性,改进了Md参数并进行了验证,对轻质铌钛合金系统进行了设计计算。结果表明:固溶强化铌基合金最为有效的元素主要包括W、Mo、Zr、Hf、Ta,铌基合金中加入相同原子分数的W元素的强化效果优于Mo元素;铌基合金中Ti元素的含量增多,会降低合金的高温强度;综合考虑合金密度、高温强度、抗氧化性等因素,通过d电子理论设计出轻质铌钛合金的最优参考组分为(质量分数,%):65.95Nb-17Ti-3Al-4Cr-5V-2W-1.5Mo-1.5Hf-0.05C。     

Phase Transformation during the Continuous Cooling in Near α Titanium Alloy Ti60

研究了近α型Ti60钛合金自β单相区连续冷却至室温过程的相转变规律,冷却速率控制在80 ℃?s-1至0.1 ℃?s-1范围内。采用膨胀法原位分析了冷却过程中β→α′马氏体转变和β→α扩散型转变的起止温度及动力学特征,并观察对比了不同冷却速率下显微组织特征。在超过50 ℃?s-1的快冷条件下,原始β相约在910 ℃快速转变为细小针状α′马氏体,并且没有残余。在马氏体内部发现大量的位错以及层错,证明转变过程伴随有晶格畸变。在5 ℃?s-1的慢冷条件下,α相在β晶内和晶界都有形核,而在低于1 ℃?s-1时,α相仅在晶界形核,透射电镜下发现α片层间仍残留少量β相,而在片层内部α相发生了有序转变,形成α2相。冷却速率决定了连续冷却过程中同素异构的相转变机制以及生成相的内部结构     

材料微结构三维建模及其晶体塑性有限元模拟

采用Voronoi图,生成具有随机晶粒形状的三维多晶集合体模型,并赋予每个晶粒相应的取向。基于率相关晶体塑性理论,开发了用户材料子程序,并将其嵌入有限元软件中模拟面心立方多晶集合体在单轴单向拉伸过程中的应力-应变响应,分析了网格细化及晶粒取向对模拟结果的影响。研究表明,随网格细化应力值有所降低,但变化不大,为保证结果的可靠度,平均每个晶粒离散的单元数目在5个以上;随多晶集合体中晶粒数目的增加,由于取向的随机性产生的应力-应变的差异逐渐减小,模拟时多晶集合体中晶粒的数目大于50个;模型较好的反映了材料的真应力随应变速率增加而增大的规律,且模拟结果和实验结果吻合良好,说明该模型具有较高的可靠性。