温度对TC4钛合金的组织和性能的影响

本文研究了温度对TC4钛合金微观组织、热学性能及力学性能的变化。研究发现随温度的增加,热导率、热容、线膨胀系数增加。并且,研究发现在相同的温度范围内,膨胀系数与热容之间有几乎相同的增长量以及相似的变化趋势。同时,研究发现TC4钛合金的抗拉强度Rm及规定塑性延伸强度Rp_(0.2)随着温度的升高而降低趋势基本一致。并且,本文分析了该变化的原因。     

Al_2O_3单晶W-Y_2O_3金属化工艺研究

研究了Y2O3含量及金属化烧结温度对Al2O3单晶W-Y2O3金属化质量的影响。用纯钯钎料对金属化的Al2O3单晶与铌合金进行了真空封接,测试了封接强度和气密性,用扫描电子显微镜(SEM)观察了金属化层形貌,用X射线衍射(XRD)对金属化层进行了物相分析。结果显示,Y2O3含量为2.0%时,封接强度最高,达到45 MPa;Y2O3含量为3.0%时,封接气密性最高,氦漏率达到1×10-10Pa·m3·s-1;Y2O3含量达到5.0%时,金属化层烧结过程中生成的液相量过多,金属化层龟裂。金属化烧结温度对金属化质量及封接件的性能影响显著,金属化烧结温度越高,金属化层越致密,封接件的强度和气密性越高。烧结温度为1650℃时,金属化层经历了固相烧结,真空封接后金属化层呈不连续、厚度不均的分布状态。烧结温度达到1760℃及以上时,金属化层中有液相生成,封接件的强度和气密性明显提高。金属化温度达到1850℃时,焊接后的金属化层保持致密、连续的分布状态,界面反应产物为Al5Y3O12,封接强度高于40 MPa,氦漏气率达到1×10-10Pa·m3·s-1,为比较理想的金属化烧结温度。     

我国的钛及钛合金加工材标准

GB/T2 96 5— 1 996　钛及钛合金棒材GB/T 36 2 0— 1 994钛及钛合金牌号和化学成分及成分允许偏差GB/T 36 2 1— 1 994钛及钛合金板材GB/T36 2 2— 1 999钛及钛合金带、箔材GB/T36 2 3— 1 998钛及钛合金丝GB/T 36 2 4— 1 995钛及钛合金管GB/T36 2 5— 1 995换热器及冷凝器用钛及钛合金管GB/T51 6 8— 1 985两相钛合金高低倍组织检验方法GB/T51 93— 1 985钛及钛合金加工产品超声波探伤方法GB/T 6 6 1 1— 1 986钛及钛合金术语GB/T6 6 1 2— 1 986重要用途的 TA7钛合金板材GB/T6 6 1 3— 1 986重要用途的 TC4钛合金板材G…     

钛及钛合金热氧化行为研究

对TA2纯钛和TA18钛合金试样在500～850℃温度范围内进行热氧化处理,采用静态增重法研究氧化速率,并采用XRD分析表层氧化物物相,探讨合金元素对热氧化动力学的影响机理。结果表明,TA2纯钛和TA18钛合金氧化增重都随温度提高而增大,在相同的热氧化温度和时间下,TA18钛合金的单位面积氧化增重曲线比TA2纯钛的平缓,增重比TA2纯钛慢;TA18钛合金的抛物线速率常数比TA2纯钛小,即TAl8钛合金的抗氧化性比TA2纯钛更好。TA2纯钛在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为1．24774×10、6．75902×10-2mg2·cm-4·h-1;TA18钛合金在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为7．853×10、3．66128×10-2mg2·cm-4·h-1。TA18钛合金抗氧化性比TA2纯钛更好的原因是：TA18钛合金氧化层由TiO2和A12O3组成,TA2纯钛氧化层完全由TiO2组成,A12O3比TiO2更致密,具有更好的阻挡氧向内层渗透的作用。     

船用钛合金微弧氧化-电泳技术研究

随着钛及钛合金在以钢为主体建造材料的舰船装备中的广泛应用,采取有效技术措施防止钛-钢异种金属接触副发生电偶腐蚀变得尤为重要,而有资料表明,采用微弧氧化-电泳技术可以有效解决该问题。为此,对比了经微弧氧化、微弧氧化+水煮封孔、微弧氧化+电泳封孔三种工艺处理后的TA2、TA23、Ti80合金表面膜层的综合性能。研究表明,通过电泳技术可以实现对钛合金微弧氧化膜层表面疏松微孔的封闭,从而大幅度提高船用钛合金微弧氧化膜层的电绝缘性能等,并且从膜层横断面微观形貌可以看出,三种钛合金表面的微弧氧化膜层与电泳涂层之间有着良好的结合性。膜层结合强度测试结果显示,微弧氧化+电泳技术可满足对于结合强度要求较低的涂层的涂装。     

我国钛及钛合金标准体系

我国于60年代中后期开始工业化生产、应用钛及铝合金加工材,伴随着钛工业的建立,我国钛加工材标准经历了三个阶段,即产立冶标阶段.建立国标阶段和建全、完善钛标准体系.经过30多年的发展至今形成了两大类钛标准体系即军标体系和国标体系.涉及到的24个牌号为TA0、TAL、TA2、TA3、TA4、TA5.TA6、TA7、TA7(ELI).TA9、TA10、TB2、TB3.TB4、TCL、TC2、TC3、TC6、TC9、TC10、TC11、TC12.两大标准体系中包括标准如下:     

50 mm厚板TC4及TA17钛合金真空电子束焊接工艺研究

采用JMATPRO热力学软件,在分析TC4和TA17钛合金的密度、比热和导热率等特性的基础上,开展了厚度50 mm的TC4和TA17钛合金真空电子束焊接试验,设计了高压和中压加速电压,不同焊接束流和焊接速度的参数变化,研究了焊接工艺参数对焊缝熔宽和熔深及焊缝成形系数的影响作用。试验结果表明,相同焊接工艺参数条件下TC4钛合金的熔深和焊缝成形系数较TA17高,焊接束流对熔深和焊缝成形系数影响能力最为突出,加速电压150 kV的高压更适合于大厚板钛合金的真空电子束焊接。     

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Ti₂Ni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。     

TA15钛合金超塑成形/扩散连接的可行性研究

采用厚度为2、4 mm的TA15钛合金板材,通过超塑成形/扩散连接的方法制备TA15钛合金重要承力壁板。经宏观及显微镜观察、超声波无损检测发现,该壁板质量良好。制备与超塑成形/扩散连接壁板的材质、厚度、成形工艺及成形过程完全一致的试验件,考核其拉伸性能、疲劳性能、剪切性能。结果表明,采用该种工艺制造的TA15钛合金壁板的力学性能满足设计要求,同时也指出TA15钛合金超塑成形/扩散连接的工艺参数有待进一步优化。     

新型钛及钛合金牌号的发展和命名

近年来,我国钛及钛合金加工工业得到了快速发展,新型钛合金的研制和应用获得了一大批成果。为了规范和统一对新型钛及钛合金牌号的命名,避免在试制、生产、设计、应用过程中对新型钛及钛合金牌号标注的混乱,在有关部门和单位协商的基础上,今年由中国有色金属工业标准计量质量研究所和全国有色金属标准化技术委员会轻金属分技术委员会秘书处审查备案,并分两批发文对25个新型钛合金进行了正式注册命名。中色标所字（2000）第2号文正式注册命名的20个牌号为：TA11,TA12,TA13,TA14,TA15,TA16,TA17,TA18,TA19,TB5,TB6,…     

钛与钛合金的低成本清洁制备新技术

提出了多级深度热还原的理念,发明了镁热/铝热自蔓延-深度多级还原制备钛与钛合金的关键技术,成功制备出纯度为99.69%高纯还原钛粉,Ti6Al4V合金粉：Ti:89.5-90.2%、Al:5.85-6.57%、V:3.90-4.17%,氧含量<0.15%;制备出20kg级规模的TiAl合金铸锭,Ti/Al原子比为1:1,氧含量为0.09%。成果已在山东傅山集团成功转化应用,500t/a还原钛粉工业示范线于2018年12月08日试车成功,可使金属钛与钛合金的生产成本降低30%以上,项目的推广应用为钛材低成本清洁利用奠定工业化基础。     

钛合金挤压用含NaCl新型玻璃润滑剂的黏-温特性、热腐蚀及热障性能

以提高钛合金热挤压润滑效果为目的,研究了一种以磷酸盐玻璃、SiO₂和NaCl为主要组成的新型玻璃润滑剂,通过模拟挤压实验、扫描电子显微镜以及换热系数测量装置,重点分析了不同组成比润滑剂的黏度-温度曲线、高温下润滑剂对钛合金的腐蚀作用、润滑条件下钛合金与模具钢之间的换热特征.结果表明,磷酸盐玻璃、SiO₂和NaCl的质量比为70:20:10的润滑剂,在600~900℃之间的黏度变化幅度较小,为1.3×105~9.4×105 Pa·s,有利于提高钛合金挤压润滑效果.950℃下润滑剂与钛合金的接触时间不超过3 min时,润滑剂对钛合金坯料表面的高温腐蚀作用很小,且具有消除坯料表面原有氧化层的作用;但随高温接触时间的延长,钛合金表面的高温腐蚀程度逐渐增大.当TA15钛合金和H13模具钢的初始温度分别为900和400℃、新型润滑剂最终厚度约0.1 mm时,钛合金和模具钢之间的界面换热系数随实验时间的延长由185增加到1714W·m-2·s-1,而传统钛合金热挤压用硅酸盐玻璃润滑剂为286~2025 W·m-2·s-1,表明新型玻璃润滑剂具有较好的高温热障性能.      

Ti基大块金属玻璃的研究与应用

阐述了Ti基大块金属玻璃(BMG)的成分设计原则及制备方法，并对Ti基非晶合金及其部分晶化复合材料的力学性能及断裂机理进行了评述。结果表明：Ti基大块金属玻璃具有较高的断裂强度、弹性延伸率及一定的塑性延伸率，而经过部分晶化获得的非晶合金基纳米颗粒复合材料，其室温塑性获得很大的改善。在此基础上探讨了该合金目前所存在的问题、研究热点以及其应用前景。     

加工及热处理对Ti5Zr6Mol5Nb钛合金组织和性能的影响

以新型近β型医用钛合金Ti-5Zr-6Mo-15Nb（TLE）铸锭为实验原料,通过开坯、锻造、轧制、热处理等多道工序制成板材和棒材。分析了不同加工工艺及热处理制度对合金组织与性能的影响。结果表明：TLE合金具有较高的强度、较低的弹性模量、优良的塑韧性与疲劳性能,冷热加工性能好;合金经过适当的固溶与时效处理后可获得良好的综合力学性能匹配,特别适合充当外科植入物材料使用。     

海洋工程用钛合金研究与应用现状

钛合金因其比强度高、耐海水腐蚀、耐高温等优异性能,被广泛应用于海洋工程装备领域.简要介绍了海洋服役环境的特点,综述了钛合金在海洋工程上的应用现状,并从疲劳强度、蠕变性能、焊接性能、断裂韧性等方面分析了海洋工程用钛的选材要素.俄罗斯、美国已建立完整的海洋工程装备用钛合金体系,并成功将钛合金应用于潜艇、海底管道、深潜器耐压...     

钛及钛合金的新型多级深度热还原技术

提出了“多级深度热还原”的理念,即镁/铝热自蔓延-多级深度还原制备钛及钛合金技术,利用该技术成功制备出纯度为99.69%的高纯还原钛粉,氧含量<0.15%的Ti6Al4V合金粉;制备出20 kg级的TiAl合金铸锭,其Ti/Al原子比为1∶1,氧含量为0.09%。该研究成果已在山东淄博傅山企业集团推广应用,所建成的200 t/a钛粉生产线于2019年12月全线贯通投产。实践证明,该技术有效解决了传统金属热还原无法彻底还原TiO 2直接制备钛及钛合金的难题,可使钛材生产成本降低30%左右,为钛材低成本清洁制备与应用奠定了工业化基础。     

不同碳气氛对TiC-FeCrMo硬质合金组织及抗弯强度的影响

采用粉末冶金工艺制备了Fe-2.0Cr-2.0Mo-0.3C-35TiC钢结硬质合金。在1425～1455℃范围内研究了不同碳气氛对合金密度和抗弯强度的影响。不同碳气氛采用不同装舟方式来控制,即样品掩埋入TiC填料方式、样品曝露于Al2O3+4%C填料之上、样品与Al2O3+4%C之下铺一层碳黑并曝露方式。通过OM、SEM观察了合金的微观组织形貌;通过EDX手段分析了合金中各相的组成成分;测量了合金的密度和抗弯强度。结果表明,采用样品与Al2O3+4%C之下铺一层碳黑并曝露方式能够提供充足的碳气氛,改善液态Fe与TiC微粒的润湿性,1435℃下烧结1h所得的试样具有理想的致密度和抗弯强度,其密度达6.51g.cm-3,抗弯强度达1659MPa,比目前国内生产的相近成分的合金抗弯强度提高了约22%。     

重稀土氧化物金属陶瓷及其与熔融钛接触时的稳定性

本文研究了ＭＯ－ＲＥ_２Ｏ_３金属陶瓷中金属相钼对陶瓷强度和抗热震性的影响以及金属陶瓷与熔融钛接触时的稳定性。结果表明，钼能显著提高陶瓷的强度和抗热震性，稀土氧化物金属陶瓷与熔融钛接触时热力学上是较稳定的，与钛没有发生激烈的化学反应，陶瓷材料的各种组成元素向钛合金中的扩散也是非常微弱的。     

新型医用TB12钛合金不同状态下力学性能研究

为满足牙种植体对高强度、低模量钛合金的需要,设计开发了一种具有较低弹性模量和较高强度的新型医用TB12亚稳β钛合金。研究了固溶处理和时效处理对制备的8 mm TB12钛合金热轧棒材力学性能的影响。研究结果表明:TB12钛合金经过780～850℃×0.5 h的热处理即可实现完全固溶处理。在固溶状态TB12钛合金具有近60GPa的较低弹性模量、1 000 MPa的较高抗拉强度、优良的抗剪强度和良好的塑性,满足生物医用钛合金所需要的高强度和低模量的匹配。在固溶时效状态,TB12钛合金具有高达1 300 MPa的高强度和大于5%的延伸率。