外加压应力对Ti-35421合金钝化膜损伤修复影响的原位电化学研究

以Ti-35421(Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe)合金为研究对象,采用自制的钝化膜损伤修复原位电化学测试装置研究了模拟深海静水压力对Ti-35421合金经过Al₂O₃陶瓷刀划伤后钝化膜破裂损伤和自修复的原位电化学行为。Ti-35421合金在3.5%NaCl溶液中的钝化平台为-0.27～0.01 V。在-0.13 V钝化电压条件下极化并进行划痕实验,无压应力作用时破损钝化膜发生快速修复。压应力增大导致原子间结合力降低,金属溶解速度增加,再钝化减缓,在原位电化学上表现为电流上升,电流回复时间增长,自修复能力减弱。再钝化过程中的暂态阶段钝化膜生长符合线性高场模型。观察划痕形貌发现压应力下划痕槽中出现微裂纹,说明较高压应力损伤作用下在划痕槽近表面产生应力集中,对合金产生的伤害部分不可修复。钝化膜破损加剧和自修复能力减弱是残余应力与环境腐蚀共同作用的结果。     

TC4-Fe合金连续升温过程的相变研究

通过连续升温热膨胀法(DIL)研究了Ti6Al4V-0.55Fe合金在连续升温过程中的α相回溶（α+β→β）的热膨胀行为和显微组织演化。本文采用了1、5、10、15 K/min的四种升温速率对Ti6Al4V-0.55Fe合金进行热膨胀实验,结果发现：不同升温速率的α相回溶曲线都展现出典型的“S”型曲线,表明α相回溶是一种由形核长大控制的过程。通过Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）方法和Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami(KJMA)模型分别得到α相回溶转变平均相变激活能E和随着α相回溶体积的增大所对应的Avrami指数n,可分为三个阶段,即相变初期（0相似文献   

新型高强韧Ti-Al-Fe-B系钛合金组织和性能研究

研究了Al元素(1%～3%,质量分数)的添加及热处理工艺对合金Ti-x Al-3.5Fe-0.1B组织和力学性能的影响。结果表明:Ti-x Al-3.5Fe-0.1B为α+β两相钛合金,随着Al含量由1%增加到3%,合金屈服强度由590 MPa提高到900 MPa,抗拉强度由808 MPa提高到1074 MPa,固溶强化明显,同时,延伸率达到15.4%。组织观察发现:随着Al含量的增加,片层状初生α相片层厚度减小,合金组织细化明显。另一方面,对Ti-3Al-3.5Fe-0.1B合金进行不同的热处理发现:双重退火后,合金的屈服强度进一步提高到1000 MPa,抗拉强度提高到1144 MPa,同时,塑性也提高到17.5%,合金具有优异的强韧匹配性。这主要是因为合金双重退火过程中,组织中生成的亚稳β相分解生成次生α相,次生α相尺寸小,位错在次生α相边界受阻。同时,次生α相在β基体上弥散分布,形成弥散强化,导致合金强度进一步提高。另一方面,组织中等轴α相的存在,对于塑性的提高起到了积极的作用。     

等通道角挤压制备超细晶纯Ti的腐蚀性能研究

通过等通道角挤压(ECAP)的方法制备了超细晶纯Ti,利用EBSD技术研究了2～4道次样品晶粒尺寸、基面织构强度和大小角度晶界的变化规律。同时,采用动电位极化和EIS的方法研究不同晶粒尺寸样品的耐模拟海水腐蚀性能。结果表明:经过2道次ECAP,原始粗晶纯Ti的晶粒尺寸和基面织构强度减小,小角度晶界分数急剧增加。随着挤压道次的增加,纯Ti的晶粒尺寸继续减小,基面织构强度先增大后减少,小角度晶界分数逐渐降低。相比于原始粗晶纯Ti,所有ECAP制备的超细晶纯Ti的腐蚀电流密度和腐蚀速率明显降低,极化电阻增大,表现出更加优异的耐海水腐蚀性能。另一方面,随着ECAP道次的增加,纯Ti的耐海水腐蚀性能并不是呈单调增加的关系,3道次试样的耐腐蚀性能最优,这主要归因于晶粒尺寸、基面织构和晶界特征分布的耦合影响,其中基面织构强度的影响占据主导地位。     

高强韧Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe合金低周疲劳性能研究

通过室温下应变控制疲劳试验研究了高强韧Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe合金的低周疲劳性能。结果表明:在高应变幅值下(Δεt/2=1.0%,1.2%,1.4%,1.6%),合金的循环应力响应表现为初始循环软化,而后趋于循环稳定;在低应变幅值下(Δεt/2=0.6%,0.8%),合金的循环应力响应表现为循环饱和特征。断口形貌观察发现:应变幅值为0.6%时,疲劳裂纹源只有一处,在断口表面分布有大量细小的二次裂纹。当应变幅增加到1.6%时,组织中发现多处疲劳裂纹源,二次裂纹的数量明显减少,但长度和宽度明显增加。透射电镜结果表明:在低应变幅值下(Δεt/2=0.6%),在αp/β界面处出现大量的位错堆积,在此处易产生应力集中导致微裂纹形核。而在高应变幅值下(Δεt/2=1.6%),在αp相中有明显的变形不均匀性,在αp相内出现大量的位错缠结和位错碎片,并且在αs相中出现一些位错塞积,但在β基体中没有明显的位错堆积情况。由于长条αp相的存在,能够提升α相和β相变形的相容性,延缓疲劳裂纹形核和扩展,因此使Ti-35421合金有着优异的低周疲劳性能。     

热处理及预拉伸对TC4-0.55Fe合金组织和力学性能的影响

本文研究了具有双态组织的钛合金Ti-6Al-4V-0.55Fe(TC4-0.55Fe)在不同热处理制度（固溶时效、双重退火）和引入预拉伸对微观组织及力学性能的影响,并分析了合金显微组织与力学性能之间的联系。通过对双态组织的 TC4-0.55Fe采用固溶时效和双重退火热处理后微观组织和力学性能进行比较,发现两种热处理方式下随着时效和低温退火温度升高合金中微米级的片层α相厚度均逐渐增大、强度降低、塑性提高。固溶时效热处理下随着时效温度的升高合金屈服强度从530℃的873MPa下降到590℃的862MPa,而延伸率提高3.2%。双重退火热处理试样的屈服强度随着低温退火温度的升高逐步降低,但是延伸率相比于固溶时效有了很大提高,最好可达到23.6%。由于普通热处理对钛合金强度提升不明显,时效和低温退火温度均为590℃时,双重退火试样塑性更优于固溶时效,所以选择该试样引入预拉伸强化,对其在固溶和低温退火中间进行预拉伸。引入预拉伸后,晶粒发生了明显的变形,进行时效强化后合金组织无沉淀区（PFZ）中析出大量细小的二次α相（αs）,引入预拉伸后进行时效可以在提升钛合金屈服强度的同时只降低极少的塑性,其中预拉伸形变1%的试样等轴晶含量最高,强度较引入预拉伸前提高68MPa,延伸率仅下降4%,力学性能最优。通过本文研究可知,TC4-0.55Fe钛合金在经过固溶处理后继续进行预拉伸和时效处理,可以有效提升合金的综合力学性能。