两相区热处理对钛合金断裂韧性的影响

主要讨论了TC4-DT钛合金中初生α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响。试验通过相变点以下不同温度的热处理获得不同α相的微观组织,分析α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响规律。结果表明：两相区不同温度热处理,随着固溶温度升高,初生α相含量降低,晶粒尺寸变化不大,次生α相含量增加,长宽比增加,断裂韧性增加。相变点以下炉冷处理,显微组织比同条件处理的空冷组织的初生α相晶粒尺寸增大,片层α相厚度增加,合金的断裂韧性明显提高,并通过裂纹扩展端口进行了机理分析。     

两相区热处理对TC4-DT钛合金断裂韧性的影响

主要讨论了TC4-DT钛合金中初生α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响。试验通过相变点以下不同温度的热处理获得不同的微观组织,分析组织中α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响规律。结果表明:两相区不同温度热处理,随着固溶温度升高,初生α相含量降低,晶粒尺寸变化不大,次生α相含量增加,长宽比增加,断裂韧性增加。相变点以下炉冷处理,显微组织比同条件处理的空冷组织的初生α相晶粒尺寸增大,片层α相厚度增加,合金的断裂韧性明显提高,并通过裂纹扩展断口进行了断裂机理分析。     

损伤容限型钛合金的等温锻造温度研究

研究了TC21钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率、40%变形程度条件下,等温锻造温度变化对锻件组织和性能的影响。结果表明:TC21钛合金显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,并且随着变形温度的提高,初生等轴α相的含量逐渐减少,晶粒尺寸增大;在相变点温度锻造时得到网篮组织;在相变点以上温度锻造时得到片状组织。室温拉伸强度和断裂韧性随锻造温度的升高呈现增加趋势,室温拉伸塑性明显降低。在965℃等温锻造时,显微组织为较细的片状组织,强度、塑性和断裂韧性达到较佳匹配,获得较好的综合力学性能。965℃为较佳等温锻造温度。     

固溶处理对TC11钛合金环件组织和硬度的影响

采取马杠+马架的方式制备了TC11钛合金环件,并对其进行了固溶+时效热处理,主要分析了固溶温度和冷却速度对TC11钛合金环件显微组织和布氏硬度的影响。研究结果表明,初生α相的体积分数主要取决于固溶温度,在较低温度的固溶温度范围内,初生α相的含量随温度的升高变化不明显,当固溶温度接近相变点时,初生α相的含量迅速减少;冷却速度对次生α相的形貌有显著影响,随着冷却速度的降低,次生α相由极细的针状向条状和短杆状转变;随着固溶温度的升高和冷却速度的增加,合金的硬度增加。     

TC11棒材初生α含量与热处理温度的关系

采用不同的热处理制度，对TC11棒材试样处理，观察显微组织，得到温度与初生α含量的关系，认为在相变点下35℃-45℃热处理可以得到初生α的体积百分数在35％－50％、形貌也较好的组织。     

片状组织TC21钛合金的显微组织-断裂韧性关系及韧化机制（英文）

研究显微组织参数对片状组织TC21钛合金断裂韧性的影响。通过三重热处理获得片状组织,并采用OM和SEM方法对显微组织进行表征。单相区的冷却速率和两相区的固溶温度决定α片的尺寸及含量,而时效温度则主要控制次生α片的析出行为。α片含量、厚度以及次生α片厚度是影响TC21钛合金断裂韧性的重要组织参数。提高α片含量、增加α片(或次生α片)厚度均能提高TC21钛合金的断裂韧性。基于α片裂纹尖端塑性区能量消耗,提出钛合金韧化机制。     

退火温度对TC25钛合金板材组织和性能的影响

采用三火次热轧工艺制备出厚度为6.0mm的TC25钛合金板材,研究了退火温度对TC25钛合金板材显微组织、室温力学性能和高温力学性能的影响。结果表明：在760～840℃范围内,随着退火温度的升高,TC25钛合金板材热加工形成的等轴组织中初生α相长大;当退火温度升高至880℃时,显微组织由等轴组织向双态组织转变;温度进一步升高至920℃时,呈现双态组织;当退火温度达到960℃时,双态组织中的初生α相含量明显减少,次生α相含量显著增多。双态组织的TC25钛合金板材相比等轴组织的TC25钛合金板材具有更好的室温力学性能和高温力学性能。TC25钛合金板材在920～960℃退火时可获得双态组织,且具有良好的室温和高温拉伸性能。     

退火温度对低成本TC4LCA钛合金板材组织和性能的影响

为提高低成本TC4LCA钛合金板材的强度和冲击性能,选取不同退火温度对典型规格板材进行热处理,研究了其显微组织和力学性能的变化规律,分析了显微组织对强度和冲击性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,TC4LCA钛合金中的长条状初生α相转变为等轴状,β转变组织中析出针状或片状次生α相;退火温度越高,长条状初生α相含量减少,等轴化倾向明显,直至发生粗化;针状或片状次生α相长大。合金的强度先增大后减小、断后伸长率略有降低,冲击吸收能量则呈增大趋势。综合考虑,在800～880 ℃范围进行退火可使TC4LCA钛合金板材获得强度、塑韧性的最佳匹配。     

三重热处理对热变形后TC4-DT合金微观组织的影响

TC4-DT钛合金经高温恒应变速率变形后,进行三重热处理,具体工艺为:(920~960℃)×1 h水冷(WQ)+(880~920)℃×1h WQ+820℃×1.5 h空冷(AC),观察热处理后的微观组织。结果表明:TC4-DT钛合金950℃变形后,第一重热处理温度越高,初生等轴α相含量越少,在温度为920℃时由等轴α相、针状α'相及β基体组成,960℃时等轴α相完全消失;第二重热处理中,初生α相有减少的趋势,温度越高,减少越快。第二重热处理温度对次生条状α相含量及最终形态也有影响,当二重热温度为920℃时得到的条状α组织更为粗大;经过第三重热处理,条状α相的间距均匀,在条状一次次生α相之间分布有更加细小的二次次生α相。因而采用不同条件的多重热处理制度可以调节材料的微观组织,包括次生α的长度、宽度及次生α片层的数量等,从而可以优化TC4-DT钛合金的微观组织。TC4-DT钛合金950℃高温变形后,经960℃×1 h WQ+880℃×1 h WQ+820℃×1.5 h AC热处理,得到细小均匀的网篮组织;经940℃×1 h WQ+920℃×1 h WQ+820℃×1.5 h AC热处理,得到双态组织。     

形变影响TC4钛合金组织演变的温度依赖特性研究

本文采用等应变速率高温拉伸变形试验,研究了TC4钛合金在不同形变温度下微观组织和性能的演变行为,着重探讨了形变对钛合金组织演化、相变的影响作用及其随温度的变化规律。结果表明,α+β两相区变形,随形变温度升高,峰值应力及所需应变降低。形变对微观组织演化的影响作用随形变温度变化而改变：两相区中低温段（900℃以下）,形变促进初生α相再结晶,细化初生α相尺寸;两相区高温段（900℃以上）,形变促进次生α相球化,其作用随温度升高先增强后减弱。形变影响β→α相变进程,提高次生α相形核率,尤以两相区中低温段变形更为显著,从而使得片层状次生α相数量增加、间距明显细化。随形变温度升高,组织中α相总量先下降后上升,导致硬度先降低后升高,耐蚀性先升高后下降。其中900℃变形时,TC4钛合金α相总量最少（约57%）,硬度略有降低而耐蚀性达到最优。     

HIP温度对SLM制备TC4钛合金组织和力学性能的影响

以激光选区熔化技术(SLM)成型TC4钛合金为研究对象,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机等测试分析方法,研究了热等静压处理温度对TC4钛合金材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,SLM态TC4钛合金横截面微观组织由等轴状初生β晶粒组成,纵截面微观组织由呈外延生长的柱状初生β晶粒组成。晶粒内部以不同取向的针状α'马氏体相为主,纳米点状β相在初生马氏体间形核生长。在α+β两相区温度进行热等静压处理,TC4钛合金的组织由α相和β相组成。随着热等静压处理温度的升高,板条状α相粗化成短棒状,β相含量增加且发生一定粗化。随着热等静压处理温度的升高,材料的抗拉强度和屈服强度呈现降低的趋势,断面收缩率也呈下降趋势。热等静压处理工艺为910 ℃-110 MPa-2 h的TC4钛合金可获得最优的强韧性匹配。     

时效温度对激光选区熔化TC21钛合金微观组织及硬度的影响

SLM成形TC21钛合金经不同温度时效处理后进行显微组织观察和硬度测试,较为系统地探究了时效温度对其组织和硬度的影响。结果表明,时效温度较低时,随着温度的升高,次生α相呈弥散针状析出,且随着温度升高弥散度增大,同时β析出相体积分数也随着温度的升高而增加。时效温度过高时,次生α相粗化,形成尺寸较大的片状α相,强化效果下降。当时效温度为450 ℃时,所得SLM成形TC21钛合金的显微组织最为弥散、均匀,硬度达到最大值575 HV5,较熔凝态硬度提高43.3%。因此,时效温度应控制在450 ℃。     

固溶工艺对Ti12LC合金组织性能的影响

Ti12LC合金是西北有色金属研究院研制的一种低成本钛合金,用于取代TC11合金进行推广应用。本文对420mm Ti12LC合金铸锭进行常规锻造,得到等轴组织的170mm Ti12LC合金棒材。采用单重固溶＋时效、双重固溶＋时效两种不同的工艺对Ti12LC合金进行热处理,分析不同固溶工艺对Ti12LC合金显微组织及室温拉伸、室温冲击性能的影响。研究表明,在相同的固溶冷却速率下,增加单重固溶温度,初生等轴α相含量减少,合金强度增加、塑性减小、冲击韧性减小。单重固溶＋时效热处理后合金冲击韧性低、强韧性匹配差。与单重低温固溶＋时效相比,合金经高温预固溶慢冷＋低温固溶处理后,初生α相尺寸及相含量变化不明显,但可以获得更大尺寸的次生α相,合金的塑性稍有降低、强度增加、冲击韧性改善明显,综合力学性能匹配良好。     

TC4-DT钛合金SH-CCT曲线的测定

通过金相法进行了TC4-DT钛合金相变点温度T_β测定,并利用热膨胀法进行了验证。对不同冷却速度下TC4-DT钛合金的热膨胀量曲线进行测绘,结合显微组织分析和硬度测试,绘制了TC4-DT钛合金的SH-CCT曲线。结果表明,TC4-DT钛合金的相变温度为(945±5) ℃。当冷速小于10 ℃/s时,由β相转变的α相呈不同取向的集束状,同时,晶内出现网篮状α相;当冷速大于10 ℃/s后,组织为马氏体α′相+块状α_m相;当冷速超过100 ℃/s后,组织为马氏体α′相。TC4-DT钛合金发生马氏体转变的开始温度为836 ℃,终了温度为760 ℃。     

双重退火工艺对TC21钛合金力学性能和断口形貌的影响

利用光学金相、扫描电镜以及拉伸、冲击、断裂韧性试验等手段研究了不同双重退火工艺对TC21钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:第一次退火温度一定时,随着第二次退火温度的上升,试样中块状α相更易于形成;第二次退火温度一定时,随着第一次退火温度的上升,试样中形成大块α相的概率变小;TC21钛合金的断面收缩率对不同双重退火工艺最为敏感;900 ℃×2 h+500 ℃×4 h双重退火工艺下制备的试样具有弯折的粗大条状α相及最大的冲击吸收能量;950 ℃×2 h+590 ℃×4 h双重退火工艺下制备的试样能在裂纹扩展中吸收最多的能量,具有最高的断裂韧性。     

固溶时效处理对TC11钛合金显微组织和硬度的影响

研究了在相同时效处理制度下,不同的固溶温度、固溶时间对粗锻态TC11钛合金棒材显微组织和显微硬度的影响。结果表明,对TC11钛合金在相变点以下进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,等轴初生α相的含量增多;当固溶温度接近相变点时,等轴初生α相的含量迅速减少;当固溶温度为950 ℃时,随着固溶时间的增加,晶界α相开始长大,片状α相转变为块状α相与等轴α相的混合组织;当固溶时间一定时,TC11钛合金的硬度随着固溶温度的升高呈现出先下降然后逐渐趋于稳定的趋势;在固溶温度为950 ℃,固溶时间为120 min时的硬度达到最高。     

退火工艺对激光立体成形TC21钛合金组织和性能的影响

利用BLT-C1000型激光立体成形设备制备了TC21钛合金块体,并对其分别进行了单级和双级退火处理,研究了单级和双级退火工艺对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,激光立体成形TC21钛合金的沉积态组织主要为网篮状组织。单级退火温度影响初生α相板条尺寸,低于550 ℃退火时,初生α相板条长度和宽度变化较小,高于650 ℃退火时初生α相板条长度明显增加,宽度略微降低。屈服强度和抗拉强度随退火温度升高而降低,断后伸长率和断面收缩率随退火温度升高而增大。双级退火时随第一级退火温度升高,初生α相含量降低,随着第二级退火温度的升高,次生α相尺寸增加。综合考虑,双级退火时宜选择870~900 ℃的第一级退火温度和560 ℃的第二级退火温度。     

热处理温度对TC4ELI合金组织与性能的影响

为揭示TC4ELI合金随热处理温度的不同,显微组织、力学性能及相组成的变化规律,研究了TC4ELI钛合金经700~1000 ℃热处理并空冷的组织演变,进行了室温力学性能测试与XRD分析。结果表明:800 ℃热处理后,合金实现了再结晶,α相均匀等轴化,体积含量达到最大值。XRD图谱未出现β相的衍射峰,均为α相的衍射峰。700~800 ℃热处理时可以获得良好的综合性能,满足相关标准要求。850~950 ℃温度范围内,TC4ELI合金有二次针状α相析出,属于双态组织。随着温度的升高,由于合金中β相的晶粒粗化与含量增加,使得强度与弹性模量下降。1000 ℃热处理后,立方马氏体α′相具有较强的(002)_α′、(101)_α′衍射峰,其它晶面的衍射峰能量很弱,合金的弹性模量达最大值110 GPa。通过显微组织观察,推断TC4ELI合金α+β→β转变的开始温度处于850~870 ℃,终了温度处于950~970 ℃。