高度稳定化β型Ti40阻燃钛合金的动态再结晶行为

采用热压缩试验方法,对高度稳定化的β型Ti40阻燃钛合金的动态再结晶行为进行了研究.结果表明,Ti40合金的动态再结晶形核机制为亚晶形核、晶界弓出形核和位错塞积形核等多种机制;Ti40合金高温塑性变形后,空冷及850 ℃退火的再结晶晶粒呈现混晶现象;1000 ℃退火,再结晶晶粒充分长大,是完全再结晶的结构特征.     

钛合金环形管成形模具参数优化

在MSC/Superform有限元模拟软件和弹塑性有限元理论的基础上,建立了钛合金环形管成形过程的计算机模拟系统.选取阿基米德螺旋线为牛角芯模中心线设计模具,采用中频感应加热方法,对阿基米德常数、扩径比、弯曲角度等模具参数进行优化模拟.分析可得:(1)阿基米德螺线系数的合理选取能够保证获得较好的壁厚均匀性,模拟得到本工艺较佳系数为1.0;(2)扩径比太大,容易出现起皱、减薄等缺陷;扩径比偏小,腹部增厚、壁厚均匀性降低,本工艺合适的扩径比为1.33;(3)弯曲角度太小,弯管成形过程变形剧烈,成形后弯管的力学性能等不能较好满足要求;弯曲角度太大,变形过程平稳,但随着推制阻力的增大导致推制困难,本工艺较佳弯曲角度为40o.通过正交试验方法验证得到:在上述参数条件下可以获得壁厚均匀、耐高压、等强度的钛合金环形管.     

热暴露对Ti60合金性能及断裂行为的影响

采用光学显微镜和扫描电镜观察分析了Ti60合金热暴露前后拉伸试样的显微组织、断裂方式及其断口形貌.结果表明:Ti60合金塑性对试样表面富氧层较为敏感,带有富氧层的试样塑性较低;热暴露前后试样断裂方式发生变化,未经热暴露的试样,断裂起源于试样中心部位,断面凹凸不平,为典型的韧窝型断裂;毛坯热暴露断口上呈现出大量的解理小平面,也可以观察到韧窝形貌,为混合型断口;试样热暴露后,裂纹起源于试样表面,在微观断口上除了断裂小平面外,还有大量的撕裂棱,表现为断裂沿着α片层界面扩展的特征;在高温长时间暴露过程中,氧除了污染试样表面,还会溶解在基体中形成脆性富氧层,这是影响Ti60合金热稳定性能的重要原因.     

Cr元素对Ti-V-Cr系阻燃钛合金热暴露力学性能的影响

研究了Ti-25V-15Cr-0.2Si和Ti-25V-10Cr-0.2Si两种阻燃钛合金在不同热暴露条件下的热稳定性能.结果表明:Cr元素对Ti-V-Cr系阻燃钛合金的组织有较强细化作用,强化合金室温力学性能;随Cr元素含量的降低,合金在热暴露过程中析出的第二相减少,合金热稳定性能优化.此实验现象与Cr元素在钛合金中属于共析元素的性质有关.     

基于加工图的新型钛合金斜轧穿孔温度预测

采用GLeeble-3500热模拟机对新型海洋用钛合金Ti80进行压缩试验,研究了该合金流动应力在不同变形参数下的变化,并建立了高温本构方程和热加工图。由加工图中优化出的高功率耗散安全区,初步判断斜轧穿孔法制备Ti80合金无缝管坯时的棒料初始温度；并由有限元模拟及物理实验予以验证。结果表明：在同一应变速率下,Ti80合金流动应力对温度的敏感程度不同,在两相区变形,流变应力会随温度的降低而急剧增大；在单相区变形,流动应力则相差不大。建立的应变补偿型Arrhenius双曲正弦函数,经验证能够准确预测流动应力的变化。所绘热加工图明确指出了Ti80合金热塑性成型时两个优化的工艺窗口：一是在两相区低应变速率,即925-975℃/0.01-0.1s_-1附近；二是在单相区中等应变率,即1050-1100℃/0.1-1s_-1附近。进一步对棒料初始温度在950、1050和1100℃条件下的斜轧穿孔过程进行三维热力耦合有限元模拟,发现950℃穿孔时顶头轴向力会激增为单相区穿孔时的5-6倍,从而导致扎卡；而单相区穿孔均能顺利进行。为降低能耗,最终确定棒料初始温度1050℃为最优穿孔温度,并且在狄舍尔斜轧穿孔机上一火次成功试制出Ti80合金无缝管坯。     

Ti-22Al-25Nb合金板条组织高温高周疲劳行为

研究了双尺寸板条组织的Ti-22Al-25Nb合金在650 ℃和700 ℃下的高周疲劳行为，采用升降法测试了合金的高温高周疲劳强度极限，当应力比R=-1，循环周次Nf=107次时，650 ℃和700 ℃的疲劳强度极限分别为470 MPa和400 MPa。对于双板条组织的Ti-22Al-25Nb合金，其疲劳裂纹既可萌生于试样表面，也可萌生于次表面，并且高周疲劳裂纹在次表面形核的试样具有更高的疲劳寿命。此外，研究发现双尺寸板条组织在高温高周疲劳损伤过程中以胞状析出的形式发生B2→β+O相变，形成组织中的不均匀区域，促使疲劳裂纹在此优先形核。     

TC17钛合金β锻造工艺对显微组织的影响

本文通过Φ100×150mm圆柱镦粗试验研究了TC17钛合金β锻造工艺对微观组织形貌的影响。结果表明：变形量和下压速率对显微组织有显著的影响。当变形速率较低时,晶界α相容易被破碎,变形量越大,被破碎越严重,越容易被球化。当变形速率较高时,β晶粒容易发生动态再结晶,变形量越大,再结晶体积分数越高。采用Image Pro Plus对球化率和再结晶体积分数进行了统计。结果表明晶界α相的球化条件对变形量和下压速率均较为苛刻,仅在变形量为80%,变形速率为0.1mm/s时发生了大量晶界α相球化。此外,相比变形量,β再结晶数量对变形速率更加敏感。     

TC25G钛合金整体叶盘锻件的组织和力学性能研究

研究了TC25G钛合金两相区等温锻造整体叶盘的组织分布和力学性能。结果表明:锻件能顺利成形,应变分布基本均匀,没有缺陷产生。整体叶盘各部位组织均匀,呈现等轴α与片状α的双态组织形貌,初生等轴α含量约为10%,片状α相均匀地分布在β转变基体上,受两相区变形影响,α相晶界不连续,呈弯折、断裂状,可观察到部分再结晶β晶粒。TC25G钛合金整体叶盘力学性能优异,盘件各部位力学性能均满足要求,而且拉伸性能、断裂韧性、高周疲劳性能均具有较大的富余量。     

显微组织对TC11合金高温保时疲劳敏感性的影响

详细研究了等轴、三态、网三种组织对ＴＣ１１合金（Ｔｉ－６．５Ａｌ－３．５Ｍｏ－１．５Ｚｒ－０．３Ｓｉ）５２０℃高温保时疲劳敏感性的影响。结果表明,当在每次循环峰值保时３ｍｉｎ时,三种显微组织的ＴＣ１１合金均呈现疲劳寿命显著下降,其中等轴组织下降最大,三态组织其次,网篮组织最小。ＳＥＭ和ＴＥＭ观察显示,等轴和三态组织的保时敏感性是以大量准解理断裂和车辙状平面滑移为其断裂特征,且准解理断裂和平面滑移随     

物理分析法与金相法测定BT25钛合金相变点

针对BT25两相钛合金,对比研究了计算法、热膨胀法、差示扫描量热法和连续升温金相法4种方法测定(α+β)/β相变点的一致性问题。计算法根据各合金元素及杂质含量对钛合金相变点的影响值,推算出公式,得出BT25合金的相变点约为1023℃;热膨胀法和差示扫描量热法根据钛合金发生(α+β)→β转变时体积和热量的变化,测得BT25合金的相变点约分别为1029.2和1029.85℃;而连续升温金相法通过观察不同淬火温度的试样在光学显微镜下的显微组织变化,确定升温过程中初生α相完全消失的温度即为相变温度,约为1029℃。结果表明采用计算法、热膨胀法和差示扫描量热法与金相法测定BT25钛合金的(α+β)/β相变点一致,基于多种测定方法的综合运用对于钛合金相变点的准确测定具有重要意义。