铸态Ti-20Zr-20Al钛合金动态压缩力学性能与断裂机制研究

采用X射线衍射仪、金相显微镜、分离式霍普金森杆和扫描电镜等手段研究了Ti-20Zr-20Al钛合金在动态压缩条件下的微观结构、力学性能和断裂机制。结果表明,Ti-20Zr-20Al铸态合金由Zr基体相和TiAl/Ti₃Al针状相组成; 随着应变率增加,合金的抗压强度增加,失效应变显著增加; Ti-20Zr-20Al合金的断裂机制为解理断裂; 随着应变率增加,试验压缩断裂后碎片总数增大,平均粒径减小。采用DID模型模拟的材料碎片尺度与实验结果比较吻合,Grady模型与实验结果的偏差较大。     

管路接头用钛合金锻件显微组织及硬度分析

研究了多向加载条件下闭式模锻成形的TC6钛合金三通锻件的显微组织和力学性能,采用光学显微镜及扫描电镜对比了锻件不同位置处的原始β晶粒及α相的形态,并表征了锻件各位置处的维氏硬度,进一步分析了锻造变形量对显微组织形态及显微硬度的影响。研究结果表明,闭式锻造三通锻件各位置处的显微组织及硬度存在较大差异;随着锻造变形量的增大,原始β晶粒由各向尺寸接近的多边形转变为细条状晶粒,同时晶界α相由不连续的短棒状转变为等轴状;锻造变形量越大的位置,由于显微组织细化及加工硬化作用,显微硬度越高。     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

一种亚稳β钛合金中疲劳短裂纹穿晶扩展晶体学特征的EBSD研究

简单介绍一种疲劳短裂纹扩展跨越晶界的晶体学模型和利用EBSD技术判定活动滑移系的简便方法.作为实际应用的示例,利用EBSD技术应用晶体学模型研究了一种亚稳β钛合金--TIMETAL LCB中疲劳短裂纹穿晶扩展的晶体学特征.实现了穿晶裂纹活动滑移系的判定.结果表明除在试样表面晶粒两侧的裂纹走向偏折因素外,裂纹面(活动滑移面)间角是更重要的控制短裂纹穿晶扩展的晶体学因素.     

表面处理对Ti-6-22-22合金高温疲劳寿命的影响

采用喷丸和离子注入对Ti-6-22-22合金机械加工样品进行表面处理,研究表面处理对Ti-6-22-22合金室温和高温疲劳寿命的影响.结果表明,喷丸和离子注入对材料疲劳S-N曲线的影响与实验温度有关.喷丸和离子注入对Ti-6-22-22合金的室温疲劳强度影响较小,400℃时的疲劳强度明显提高.SEM断口分析显示,400℃长寿命疲劳后的表面处理样品裂纹在亚表面萌生.     

Fe元素对TA15钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了添加少量的Fe元素(0.2%,质量分数)对TA15钛合金力学性能的影响。对比分析了未添加Fe元素的TA15合金和添加了0.20%的Fe元素的TA15合金(TA15-Fe)的拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性、高温持久性能,并利用能谱仪测试了合金中主要元素的分布情况。研究结果表明:添加少量Fe元素对TA15钛合金的显微组织没有明显影响;两种合金的冲击韧性和室温、高温断裂韧性也基本无差异;而TA15-Fe钛合金的室温、高温抗拉强度较TA15钛合金提高约15 MPa,但在500℃下的持久寿命显著降低。这是由于Fe元素在β相内富集,起到固溶强化作用,从而提高了合金的抗拉强度;到了500℃Fe元素扩散迅速,从而加速了基体内原子和空位的运动,导致持久过程中位错攀移阻力下降,因此持久寿命降低。     

钛合金保载疲劳失效特征及敏感性判定方法

钛合金在航空发动机上使用时存在保载疲劳失效现象。钛合金保载疲劳寿命显著低于普通疲劳寿命且其断裂特征有别于普通疲劳。本文通过系统的实验研究,从疲劳断口、二次裂纹以及应变积累等方面总结了保载疲劳的失效特征。研究对象涵盖了保载敏感性强、弱以及无的钛合金类型。利用上述总结的特征,给出了判定钛合金保载疲劳失效及敏感性强弱的方法,该方法可为保载疲劳实验研究和工程失效分析提供指导。     

激光增材制造高温合金原位增强钛合金复合材料的组织与力学性能

采用激光选区熔化成形（selective laser melting,SLM）技术制备TCGH(TC4+GH4169)复合材料,探究TCGH钛合金复合材料的最佳成形工艺参数,并研究沉积态试样和热处理试样的显微组织与力学性能。结果表明：TCGH钛合金复合材料的最佳工艺参数为扫描速率900 mm/s、激光功率150 W,致密度达到99.5%以上。GH4169粉末的添加改变了TC4钛合金材料的固态相变行为,沉积态组织呈现明显高温凝固特征,使得逐行扫描搭接和逐层扫描堆积成形特征变得明显,沿打印方向原始粗大柱状β晶粒尺寸明显减小,复合材料抗拉强度提升。与沉积态试样相比,950℃热处理后,试样显微组织转变为近等轴组织,同时随着热处理温度上升,第二相的回溶导致复合材料的固溶强化作用占主导地位,使得复合材料抗拉强度和塑性均得到提升。     

TC4ELI合金疲劳裂纹尖端塑性区对裂纹扩展的影响

研究了TC4ELI合金片层组织与短棒α组织中的疲劳裂纹尖端塑性区及裂纹扩展行为.首先通过SEM及TEM观察比较两种显微组织下的疲劳裂纹尖端塑性区,讨论两种显微组织中裂纹尖端塑性区对疲劳裂纹扩展路径及扩展断口的影响,分析裂纹扩展路径和裂纹尖端塑性区对裂纹闭合及裂纹扩展速率的影响.结果表明:与短棒α组织相比,片层组织中具有较大的裂纹尖端塑性区及曲折的裂纹扩展路径,并最终从疲劳裂纹闭合的角度,解释了片层组织具有较低的疲劳裂纹扩展速率的原因.     

粉末冶金TA7 ELI合金的制备及其界面反应层

采用Ti-5Al-2.5Sn ELI (TA7 ELI)洁净预合金粉末通过热等静压(HIP)致密化工艺制备TA7 ELI合金.利用粒度仪和扫描电镜等对粉末的粒径分布、形貌和化学成分进行表征.利用金相显微镜分析热等静压后TA7 ELI合金的显微组织,利用电子探针分析包套和粉末反应层的元素分布.结果表明:粉末的平均粒度约为80 μm,形貌呈球形;经1 000 ℃、130 MPa、3 h热等静压后,材料的相对密度达到理论密度的99.5%,获得平均晶粒直径约为40 μm的细小等轴晶组织;包套与TA7 ELI粉末界面反应层厚度为3～8 μm,反应层富集Al和Sn元素,Fe元素沿TA7 ELI晶界快速扩散,在界面附近呈网状分布.