TA18钛合金热轧卷热处理工艺研究

采用常规热连轧工艺制备的TA18钛合金带卷具有典型轧态组织特征,组织取向性明显,其性能不能完全满足标准要求。为此,借鉴板材生产经验,选择600～800℃温度范围对7. 0 mm厚的热轧态TA18钛合金带卷样品进行退火处理,考察退火温度、保温时间对样品组织与性能的影响,从而优选出合适的热处理工艺。从实验结果来看,600℃退火后材料的组织和性能与热轧态基本无差异,随着退火温度的升高,材料逐步发生再结晶,塑性指标得到提升,其中按照750℃×60 min/AC制度进行退火,可获得较佳的力学性能。     

宽幅TC4钛合金带卷的研制

TC4合金由于其变形困难、温度敏感性高,对变形条件要求严格,在国内外鲜有厂家对其进行带卷生产。通过热模拟试验预测TC4带卷变形抗力,带卷下线后观测其氧化层深度、化学成分、显微组织、力学性能。结果表明:大卷重宽幅TC4带卷可在热轧设备上制备,下线带卷吸气层深度约50μm,带卷经860℃退火后,其成分、力学性能均满足GB/T 3621对应要求。     

工业纯钛在硫酸中的腐蚀行为及其机理研究

研究了工业纯钛在硫酸溶液中的腐蚀行为及表面形貌演变,利用扫描电镜、粗糙度仪、能谱分析仪和X射线衍射分析仪对蚀刻前后的表面形貌、粗糙度、成分及物相组成进行分析,利用电子背散射衍射仪及透射电镜对纯钛基体的织构和显微组织进行表征。结果表明,工业纯钛的表面酸蚀处理可看作微电池腐蚀过程,具体分为3个阶段：钛氧化膜去除、钛基体溶解以及钛表层形成氢化钛吸气层。钛晶粒的取向差异导致蚀刻后钛表面形成具有取向性的多孔形貌,钛基体内析出的纳米粒子使蚀刻后的钛表面形成丰富的多孔结构。     

工业纯钛在硫酸中的腐蚀行为及其机理研究

研究了工业纯钛在硫酸溶液中的腐蚀行为及表面形貌演变，利用扫描电镜、粗糙度仪、能谱分析仪和X射线衍射分析仪对蚀刻前后的表面形貌、粗糙度、成分及物相组成进行分析，利用电子背散射衍射仪及透射电镜对纯钛基体的织构和显微组织进行表征。结果表明，工业纯钛的表面酸蚀处理可看作微电池腐蚀过程，具体分为3个阶段：钛氧化膜去除、钛基体溶解以及钛表层形成氢化钛吸气层。钛晶粒的取向差异导致蚀刻后钛表面形成具有取向性的多孔形貌，钛基体内析出的纳米粒子使蚀刻后的钛表面形成丰富的多孔结构。     

冷轧变形量及退火工艺对Gr.39钛合金带卷组织性能的影响

研究了不同冷轧变形量和退火工艺对Gr.39钛合金带卷显微组织和力学性能的影响。结果表明,对于热轧退火态Gr.39钛合金带卷,当冷轧变形量从0升高到59.4%时,显微组织由完全退火的等轴组织逐渐变形为被拉长的纤维状组织,并且随着变形量的增加,材料加工硬化程度逐渐增加。考虑到轧制过程的稳定性,建议单轧程冷轧变形量控制在60%以内。Gr.39钛合金带卷在700℃退火发生完全再结晶,退火温度升高至相变点以上时,显微组织转变为粗大魏氏组织。随着退火温度的升高,抗拉强度和屈服强度逐渐降低,延伸率逐渐升高。推荐冷轧Gr.39钛合金带卷退火制度为700℃/8 h/AC。     

冷轧变形量及退火工艺对Gr.39钛合金带卷组织性能的影响

研究了不同冷轧变形量和退火工艺对Gr.39钛合金带卷显微组织和力学性能的影响。结果表明，对于热轧退火态Gr.39钛合金带卷，当冷轧变形量从0升高到59.4%时，显微组织由完全退火的等轴组织逐渐变形为被拉长的纤维状组织，并且随着变形量的增加，材料加工硬化程度逐渐增加。考虑到轧制过程的稳定性，建议单轧程冷轧变形量控制在60%以内。Gr.39钛合金带卷在700℃退火发生完全再结晶，退火温度升高至相变点以上时，显微组织转变为粗大魏氏组织。随着退火温度的升高，抗拉强度和屈服强度逐渐降低，延伸率逐渐升高。推荐冷轧Gr.39钛合金带卷退火制度为700℃/8 h/AC。     

锻造技术在轻金属中的应用

随着社会的发展,材料的研发与设计向着轻量化、高强化发展,轻金属在航空航天以及汽车工业上表现出了良好的应用潜力,同时也对材料加工成形方式,如锻造技术等提出了更高的要求。简要介绍了金属锻造技术,如自由锻造、等温锻造和多向锻造技术,分析了锻造技术在轻量化金属如钛合金、铝合金以及镁合金上的应用,经过锻造处理后,金属的微观组织及力学性能得到了提升,锻件质量得到了改善。还介绍了数值模拟在锻造过程中模具设计及工艺优化上的研究及应用现状,同时对金属锻造未来向精密化、复杂化以及智能化的发展趋势进行了分析与展望。     

退火工艺对冷轧工业纯钛带卷各向异性的影响

力学性能各向异性是影响工业纯钛板带材成形性能的主要因素之一。为制备低各向异性工业纯钛带卷,采用室温拉伸试验和电子背散射衍射技术表征了经不同工艺退火后冷轧工业纯钛的力学性能、显微组织和织构,分析了退火工艺对工业纯钛带卷力学性能各向异性的影响规律。结果表明,退火温度固定时,延长退火时间,TA1钛带纵向屈服强度降低程度大于横向,导致其各向异性升高,而退火超过一定时间后其各向异性趋于稳定,700 ℃时钛带纵横向屈服强度差值的稳定值为82 MPa,610 ℃时的稳定值为58 MPa;退火时间固定时,在所研究温度范围内,退火温度越高,钛带各向异性越显著。织构分析表明,延长退火时间或/和升高退火温度,TA1钛带的棱锥织构增强、基面织构减弱,导致室温拉伸时纵横向{1010}<1120>柱面滑移的施密特因子差值增大,从而表现出更明显的力学性能各向异性。     

20辊轧机轧制宽幅工业纯钛带的变形行为研究

基于ABAQUS有限元软件,考虑了钛金属的各向异性力学特点,建立了可实现工作辊与轧件动态轧制过程的20辊轧机辊系-轧件一体化模型,并利用实际轧制数据对模型计算精度进行了验证。同时,利用该模型对20辊轧机轧制宽幅工业纯钛带的单一以及组合板形调控特性进行了仿真研究。结果表明:支承辊1#与7#、2#与6#对称位置分段压下与一中间锥辊窜辊组合调节时,随着窜辊量的增加,距边部75～300 mm区域厚度减薄最为显著,将导致或加剧该区域的二肋浪形;3#与5#、4#对称位置分段压下与一中间锥辊窜辊组合调节后,对缓解二肋浪形具有一定作用;此外,还发现一中间锥辊窜辊调节无法解决二肋浪形问题。最后,结合20辊轧机板形调控特性,提出了一种能够减小二肋浪形区的压应力的分段压下组合方案,工业实验证明分段压下组合方案实施后二肋浪形区压应力下降60%,有效缓解了20辊轧机轧制宽幅钛带时的二肋浪形缺陷及程度。