氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。     

Ti基钎料真空钎焊Ti-6Al-4V

在温度1223K、时间1－30min钎焊参数条件下，应用Ti基钎料对Ti-6Al-4V进行了真空钎焊。结果表明，接头强度较高，因钎焊温度较低母材基本上保留了原始组织。同时表明Ti-Zr-Cu钎料大幅度增加w(Cu)易造成钎缝中心区域生成连续分布的Ti2Cu TiCu,严重影响接头强度。     

双辉技术渗铌对Ti-6Al-4V合金氧化性能的影响

采用双辉等离子渗金属技术在Ti-6Al-4V表面形成均匀致密连续的渗铌合金层。将未渗铌和渗铌的Ti-6Al-4V试样分别在700℃，800℃，900℃进行100h的高温氧化实验，采用XRD，SEM及EDX对试样在900℃氧化100h后的氧化层的相组成、截面形貌及成分分布进行分析，初步探讨Ti-6Al-4V表面渗铌后的抗氧化性能及氧化机理。结果表明：渗铌后的Ti-6Al-4V合金氧化速率常数降低了1个数量级，氧化激活能提高，抗氧化性能明显改善。     

Microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V/Ti-22Al-25Nb joint formed by diffusion bonding

Ti-6Al-4V (wt.%) and Ti-22Al-25Nb (at.%) were joined by diffusion bonding at 950 °C and 15 MPa for 100 min, and the microstructure and mechanical properties of the resulting joints were investigated. The composition of the diffusion layer is B2/discontinuous α/α₂ layer/necklace-shaped β+α′ layer, where the content of any element at a given point mainly depends on the distance of the point from the interface and the phase type at the point. The tensile strength of the joint is 894 MPa, which is almost the same as that of the Ti-22Al-25Nb base alloy. The fracture surfaces on both sides of the joint are composed of two main regions. One region displays a relatively flat surface and fractures along the bonding interface. The other is composed of a moderate number of irregularly-shaped cavities on the Ti-6Al-4V side and many irregularly-shaped bulges on the Ti-22Al-25Nb side. Both regions result from fracture along the boundaries between β+α′ layers and α_p grains or from the transcrystalline fracture of α_p grains.     

Ti-6Al-4V表面等离子合金层中渗Mo的扩散系数

研究采用双层辉光离子渗金属技术在Ti-6Al-4V合金表面制备Mo基改性层的Mo扩散过程。通过观察渗层截面组织形貌,测定各种合金化元素的分布情况,着重分析不同温度下不同元素的加入对Mo扩散行为的影响。结果表明:在800～950℃下,Ti-6Al-4V合金离子渗Mo后所得改性层厚度、Mo平均扩散系数及相同浓度下Mo的扩散系数都随温度升高而升高;由于反溅射和Ti-6Al-4V基体相变等原因,1000℃时各参数反常;加入合金元素W和N使Mo的扩散系数有所降低,Mo的平均扩散系数在单纯渗Mo时为2.37688×10-4,W-Mo共渗时为1.47127×10-4,W-Mo-N共渗时为7.02681×10-5。     

Diffusion bonding of Ti-6Al-4V to ZQSn10-10 in vacuum

The experimental investigation of the direct diffusion bonding of Ti-6Al-4V to ZQSn10-10 was carried out in vacuum. The microstructure of bonded joint was studied by scanning electron microscopy （SEM）, energy dispersive spectroscopy （ EDS ） and the mechanical properties were detected by the tensile experiments. The microstructure and tensile strength of the joint mainly depend on the bonding temperature and bonding time. A satisfying diffusion bonded interface with a tensile strength of 73.9 MPa can be obtained under the condition of bonding temperature 850℃ for 30 rain. Three kinds of reaction products were observed in the bonded interface, namely β-Ti, CoaTi and CuSn3Ti5. And the brittle Cu3Ti and CuSn3 Ti5 are mainly responsible for lowering the strength of the bonded joint. The diffusion distances of Sn , Cu and Ti and square root of bonding time are approximately linear relationship. And diffusion velocity of Sn, Cu and Ti in the diffusion reaction layer are 0. 013 9,0. 069 7 and 0. 056 4 mm^2/s.     

铸造Ti-6Al-4V合金的疲劳性能研究

通过铸造Ti-6Al-4V合金疲劳性能试验,绘制出了铸造Ti-6Al-4V合金在不同应力比下裂纹扩展速率da／dN-△K曲线。根据logda／dN和log△K的拟合曲线方程,计算出Paris公式下材料常数c、n值。经SEM对铸造Ti-6Al-4V疲劳断口进行分析,发现随着应力比R的增大,疲劳条带越宽,裂纹扩展速率越大。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性

采用三点弯曲法测定了SiC纤维单向增强的Ti-6Al-4V复合材料的表观断裂韧性,讨论了界面反应对断裂韧性的影响.研究结果表明,在裂纹尖端塑性变形区的未断纤维的桥联对复合材料的断裂韧性起很大的作用.经过热处理后,SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性降低,主要是由于严重的界面反应,使得SiC纤维受到一定的损伤,因而降低了纤维的承载能力,并使基体钛合金的脆性增大.     

Ti-6Al-4V钛合金组织对其室温吸氢行为影响的研究

本文采用电解充氢的方法研究了具有不同组织形貌的Ti-6Al-4V钛合金的室温吸氢能力的差异及其形成原因。研究表明,Ti-6Al-4V钛合金组织形貌不同,其室温吸氢能力也有明显的不同。双态组织的室温吸氢能力最弱,而魏氏组织的室温吸氢能力最强。β相的形貌、数量、连续性等组织特征对其吸氢能力影响很大,而α相的组织特征对其吸氢能力影响相对较小。双态组织的Ti-6Al-4V钛合金应该具有更好的抗氢脆效果。     

用热扩散方法在Ti-6Al-4V合金表面获得铝化物和硅化物涂层

采用固体粉末包装热扩散方法,对Ti-6Al-4V合金分别进行表面渗铝和渗硅处理,以提高该合金的抗高温氧化性能。结果表明:Ti-6Al-4V合金表面形成的铝化物涂层的金相组织为单层结构,其上有少量贯穿裂纹存在;主要相结构是TiAl_3。而硅化物涂层的金相组织则为双层结构,外层较厚,呈柱状晶,由TiSi_2相组成;内层则较薄,由Ti_5Si_4相组成。表面渗铝和渗硅处理都可以大大提高Ti-6Al-4V合金的抗高温氧化性能。     

基于小冲杆试验的TC4氢脆行为和机理研究

Ti-6Al-4V合金(TC4)广泛应用于海洋和航空领域,其恶劣的使用环境容易引发氢脆(HE)失效而使得TC4的机械性能退化,导致突然的灾难性断裂。为了研究TC4合金的氢脆行为和机理,首先采用小冲孔试验(SPT)测试了TC4合金在不同充氢时间下的力学性能。然后利用原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)技术对TC4合金在不同充氢时间下的氢分布和相转变进行了详细的研究。小冲杆试验（SPT）拟合数据显示,随着充氢时间的增加,TC4合金的强度和伸长率均发生明显的劣化,同时其宏观断口形态由韧性向脆性转变。与此同时,研究还证明了电解充氢后氢化物的生成是导致TC4合金氢脆现象产生的主要原因。本文的研究结果为在役TC4设备的氢脆性能检测提供了一种有效、简便的方法。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料界面反应动力学

SiC纤维增强Ti基复合材料（SiCf／Ti）容易发生界面反应，从而影响其力学性能。开展界面反应和动力学的研究，对于SiCdTi复合材料的制备和服役具有指导意义。采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射分析了SICf／Ti-6Al—4V复合材料的界面反应及其动力学，发现SiC纤维的C涂层与Ti-6Al—4V反应形成粗晶粒的和细晶粒的TiC，长期高温热处理使得界面反应加剧，TiC层加厚，当C涂层完全消耗后，界面反应层中除了TiC外，还出现了Ti3SiC2。研究表明，界面反应层的加厚受元素扩散控制，服从抛物线规律，求出的动力学参数Q为268．8kJ／mol，k为0．0057m/s1/2。     

激光快速成形Ti-6Al-4V合金力学性能

采用实验研究的方法，对激光快速成形Ti-6Al-4V合金的力学性能进行了探讨。结果发现：和锻造件相比，激光快速成形沉积态Ti-6Al-4V合金的拉伸性能具有高强低塑特点和更显著的各向异性；成形试样的组织、氧含量和冶金缺陷都将影响到拉伸性能，其中组织的影响最显著，其次为氧含量和熔合不良缺陷：对于氧含量符合GJBGJB2921-1997标准的激光快速成形Ti-6Al-4V合金，经固溶时效热处理后所获得的网篮组织综合性能最好，不论是强度指标还是塑性指标都高于锻件标准。     

Ti-6Al-4V宽幅薄板叠轧工艺研究

介绍了在3.3 m四辊可逆式轧机上采用β区开坯,经β处理后在α+β区成形轧制,或者在α+β区开坯,在α+β区成形轧制的两种工艺,运用包覆叠轧法研制Ti-6Al-4V合金宽幅薄板的过程.并讨论了轧制方式、变形量等和热处理制度对Ti-6Al-4V宽幅薄板性能和组织的影响.     

应力状态对Ti-6Al-4V绝热剪切敏感性的影响

采用分离式Hopkinson压杆技术对双态组织和片层组织Ti-6Al-4V进行了圆柱试样和帽形试样的冲击试验,对比了单轴压缩和压剪复合2种不同应力状态下2种组织钛合金的绝热剪切敏感性差异.结果表明:在单轴压缩状态下片层组织的绝热剪切敏感性要高于双态组织,而在压剪复合应力状态下其绝热剪切敏感性要低于双态组织,即应力状态对材料的绝热剪切敏感性影响显著.     

Ti-6Al-4V绝热剪切带的厚度及应变率效应研究

通过引入与Batra及Kim类似的论点,将绝热剪切带宽度定义为绝热剪切带的中心区域的宽度(w5%),在该区域上温度比其峰值小5%,利用Johnson-Cook模型及梯度塑性理论分析Ti-6Al-4V绝热剪切带的厚度及应变率的影响.计算表明,在名义应变率的下限(800s-1)及上限(1400s-1)之间,当绝热剪切带的总厚度选取为0.3235及0.0705 mm时,计算结果非常接近于绝热剪切带宽度的上限(55 um)及下限(12 um).当应变率较低时,绝热剪切带较宽.随着应变率的增加,绝热剪切带宽度快速降低.在高应变率时,绝热剪切带宽度基本保持恒定.该理论结果与Dodd及Bai的理论结果有类似之处,与Weerasooriya及Beaulieu针对钨合金的实验结果非常一致,与Klepaczko及Rczaig的数值结果的前半部分相似.     

铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

按照GB6398-1986试验标准,采用紧凑拉伸试样(CT)测定了铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展速率da/dN,采用扫描电镜(SEM)等现代技术对断口形貌进行观察,分析了不同应力比(R值)条件下的疲劳裂纹扩展特性。结果表明,应力比R对铸造Ti-6Al-4V钛合金的裂纹扩展速率影响较大,应力比R越大,裂纹扩展速率越大。在裂纹预裂区和快速扩展区的断裂机理主要是以微区解理断裂为主,稳态扩展区主要是以疲劳条带扩展机制为主,同时也存在微区解理断裂机制。     

Ti-6Al-4V合金中的绝热剪切断裂

利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置在3900s-1应变率条件下对Ti-6Al-4V合金进行动态加载,获得完全分离的断裂试样。使用扫描电子显微镜对试样的断裂特征进行观察。结果表明：试样中出现绝热剪切断裂,试样断口上交替分布着两个不同特征的典型区域（韧窝区及平滑区）。其中,韧窝区由微孔洞形核、长大并最终连接形成,表现出韧性断裂特征。在平滑区观察到超细晶粒（UFGs）,且晶粒间可观察到微裂纹,说明平滑区由微裂纹沿晶界扩展形成,表现出脆性断裂特征。由此可知,Ti-6Al-4V合金在动态加载过程中沿绝热剪切带发生的断裂失效过程不均匀,韧性及脆性两种断裂模式的共同作用导致该合金样品的最终断裂。