低成本Ti-Al-V-Fe-O合金热变形行为及热加工图

采用真空非自耗熔炼炉制备了低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金。利用Gleeble-1500D热模拟机,研究了其热加工参数为:变形温度875～1100℃、应变速率0.001～1 s~(-1),变形量为70%时的热变形行为。建立了Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金考虑应变量的Arrhenius本构方程,基于动态材料模型建立热加工图。结果表明:变形温度升高,应变速率降低,流变应力降低。通过本构方程计算可得两相区平均热激活能为398.824 kJ/mol,远大于纯钛自激活能,表明热变形软化机制与动态再结晶有关。单相区热激活能为210.93 kJ/mol,略大于纯钛自激活能,以动态回复为主。通过热加工图确定2个失稳区,中等变形温度(950～1070℃)、高应变速率(0.31～0.1 s~(-1))易发生绝热剪切。结合热加工图确定适合的加工区间:应变速率为0.001～0.01 s~(-1),变形温度为875～925℃。     

短流程制备的TA1和TA10冷轧钛带组织与性能研究

利用电子束冷床(EB)炉熔铸TA1纯钛和TA10钛合金扁锭，通过直接热轧+冷轧的短流程工艺制备出厚度为0.3 mm的冷轧钛带，研究了TA1和TA10冷轧钛带退火后的显微组织、力学性能及电化学腐蚀性能。结果表明：TA1冷轧钛带由等轴α相组成，而TA10冷轧钛带由等轴α相、少量β转变组织及Ti_2Ni链状颗粒相组成；TA1冷轧钛带具有良好的强度和塑性，TA10冷轧钛带的强度提高而塑性降低；2种钛带在模拟海水介质中都显示出良好的耐腐蚀性能，TA10冷轧钛带具有更高的腐蚀电位、更大的极化电阻以及更小的腐蚀电流和钝化电流密度，耐海水腐蚀性能更为优异。     

固溶温度对冷轧Ti-4.5Al-2.5V-1.5Fe-0.25O合金组织与性能的影响

研究了不同固溶处理温度对冷轧Ti-4.5Al-2.5V-1.5Fe-0.25O合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,合金主要由α相和β相组成,随着固溶处理温度的升高,合金中β相含量逐渐增多,显微组织出现了由初生等轴α相向β转变组织转变、进而向全片层状β相转变组织和晶间α相的转变过程;合金的抗拉强度和硬度呈增加趋势、伸长率呈降低趋势,合金的力学性能变化趋势与固溶处理温度升高过程中显微组织的转变密切相关。     

电子束冷床熔铸大规格TA1纯钛扁锭的多道次降温热变形行为研究

针对电子束冷床(EB)熔铸的8 000 mm×1 570 mm×200 mm规格TA1纯钛扁锭，沿轧制方向取样后利用Gleeble-3500热模拟试验机在不同变形参数下进行总变形量75%的多道次降温热压缩实验，研究了不同部位铸态扁锭的多道次压缩热变形行为、微观组织及其细化机理.结果表明：随着道次变形温度从890℃降低到850℃,变形量从13%提高到17%,流变应力呈阶梯升高而道次间软化率逐渐降低；多道次热压缩后，铸态粗大的等轴晶和柱状晶由于发生动态回复与再结晶及静态软化现象，破碎细化成较为细小均匀的等轴α相，平均晶粒尺寸由3.5 cm降至21μm,铸锭不同部位微观组织显示出相似的变化规律；综合分析，EB炉熔铸的TA1纯钛扁锭在相变点以上开始塑性变形并在α相区完成大部分变形，能够提高动态再结晶过程中的形核率，有利于细化热轧组织.     

热轧退火钛带酸洗工艺研究

酸洗是钛带冷轧前的重要工序之一,首先从酸的浓度及配比、酸洗时间、酸洗温度等方面对热轧退火后钛带卷的酸洗条件进行了实验室探究。结果表明,随着氢氟酸与硝酸体积比的降低,钛带的酸洗失重率逐渐降低,而酸洗所需时间逐渐增加。综合考虑酸洗的效果、速度及成本认为最佳酸洗工艺条件是：酸洗温度为40℃,酸洗液中氢氟酸体积分数为3％、硝酸体积分数为27％,酸洗时间为240s时,酸洗效果最佳,此时,钛带试样失重率为1．12％。此外,研究发现,酸洗温度为25℃和55℃皆不利于钛带酸洗。之后,工业化试验表明,按照最佳的酸洗工艺条件对工业纯钛带进行酸洗,酸洗效果较好,表面氧化皮可被彻底洗尽。     

微波加热技术在钛带卷酸洗及脱脂过程中的应用

针对钛带卷生产工艺过程中加热酸洗液和脱脂液常规方法的不足,分析了微波加热的原理及优势,并利用自主研制的微波流体加热设备,对微波加热酸洗液和脱脂液进行了中试实验。研究得出,微波加热酸洗液和脱脂液的热效率值均在70％以上。举例说明了微波加热技术在钛带卷酸洗工业化应用情况,并展望了微波加热技术在钛产业中的推广前景。     

抛丸对钛带酸洗的影响研究

通过抛丸和未抛丸钛带表面形貌的分析及两种钛带的酸洗对比试验,研究了抛丸对钛带酸洗效果的影响。结果表明:随着氢氟酸与硝酸体积比的降低,抛丸和未抛丸钛带的失重率均逐渐降低,所需酸洗时间均逐渐增加;达到最佳酸洗效果时,抛丸钛带所需的氢氟酸与硝酸体积比稍大于未抛丸钛带,但其酸洗时间稍长,因此抛丸对钛带酸洗工艺的强化效果不明显。     

退火温度对TA31钛合金大口径无缝管组织与性能的影响

利用真空自耗电弧炉+电子束冷床炉熔铸了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo(TA31)钛合金圆锭,通过铸坯直接斜轧穿孔制备出ø178 mm×12 mm大口径无缝管,研究了不同退火温度(800、850、900、950 ℃)对TA31钛合金组织演变和力学性能的影响。结果表明:轧制态无缝管为变形的魏氏组织,主要由片层状α相集束和原始β相晶界组成;退火处理后,片层状初生α相减少,原始β相晶界消失,组织逐渐均匀化,但当退火温度超过900 ℃后,α相集束粗化并转变为网篮组织;随退火温度的升高,抗拉强度与屈服强度先略微降低后缓慢增大,而伸长率呈先增大后减小趋势,断口形貌由韧性+准解理混合型断裂逐渐变为韧性断裂再转变为韧性+准解理混合型断裂。综合分析认为,短流程制备的TA31钛合金大口径无缝管适宜退火温度为900 ℃左右,此时抗拉强度、屈服强度和伸长率平均值分别为873 MPa、785 MPa和12.8%。     

电子束冷床熔铸TC4合金的多道次热变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机,对电子束冷床熔铸制备的Ti-6Al-4V(TC4)钛合金在变形温度为850～1000℃、应变速率为0.01～1 s~(-1)和总变形量为50%条件下进行多道次热压缩模拟实验,研究铸态合金的多道次压缩热变形行为及微观组织演变规律。结果表明:合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低均呈降低趋势;不同变形温度下随应变速率的降低,合金的软化率逐渐升高,且变形温度越高,各道次间软化率趋于稳定;在变形温度950～1000℃、应变速率0.01～0.1 s~(-1)范围内合金的组织均得到不同程度的细化和均匀化,并发生动态回复与再结晶现象,此变形参数下合金的热加工性能稳定,可为电子束冷床熔铸TC4合金的铸态直接多道次热轧成形提供指导。     

退火温度对TC4钛合金热轧板材的显微组织、织构和力学性能影响

对用电子束冷床炉(EB炉)熔炼的TC4钛合金热轧板材进行三火轧制变形,研究了退火温度对其显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明：TC4钛合金的原始轧态组织为双态组织,由初生α相和β转变组织构成。退火后等轴α相的含量提高,次生α相的含量降低并趋于球化,组织的等轴化程度提高,在900℃退火后合金的显微组织转变为等轴组织。随着退火温度的提高α相晶粒的偏聚方向发生了变化,织构类型由初始的B型织构转变为B型织构与T型织构的混合织构类型,最终再转变为B型织构。在800℃退火后α晶粒的择优取向最弱,其织构类型为B型织构和T型织构组成的混合织构,较强织构的成分为：φ2=0°截面,■;φ2=30°截面,■。对材料进行室温和高温(400℃)拉伸实验,可得到TC4钛合金强度及塑性与退火温度间的关系：退火温度的提高使合金的抗拉强度提高、屈服强度降低、改善了塑性,合金屈强比的降低使其可靠性提高。