TiAl基合金与Ti合金的真空钎焊

采用Ag-Cu钎料与Ti-Zr-Ni-Cu钎料,对TiAl与Ti合金进行了真空钎焊试验,主要研究了采用两种钎料时的界面反应以及钎焊温度对界面组织及性能的影响.研究发现,采用Ag-Cu钎料时界面结构为:Ti/Ti(Cu,Al)2/TiCux Ag(s,s)/Ag(s,s)/Ti(Cu,Al)2/TiAl,当钎焊温度T=1 223 K,保温时间t=10 min时接头的剪切强度达到223.3 MPa;采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料时在界面出现了Ti2Ni,Ti(Cu,Al)2等多种金属间化合物,当钎焊温度T=1 123 K,保温时间t=10 min时接头的剪切强度达到139.97 MPa.     

基于响应面法的Ti2AlNb基合金工艺参数优化研究

本文采用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti2AlNb基合金进行了变形温度为650-850℃、应变速率0.001-1s-1的压缩实验,研究其热变形行为,获得Ti2AlNb基合金最优工艺参数范围。首先分析Ti2AlNb基合金的流变应力曲线,并计算热变形激活能Q、lnZ和功率耗散因子η,从而建立以热变形激活能Q、lnZ和功率耗散因子η的二阶响应面模型,再通过多目标可视化优化得出Ti2AlNb基合金优化后的最佳区域,并结合微观组织图验证。结果表明Ti2AlNb基合金随变形温度升高和应变速率减小流变应力随之减少;建立的响应面模型具有较高精度,可以用于工艺参数的优化与分析;多目标可视化优化结果得出Ti2AlNb基合金优化后的最佳区域是变形温度750-850℃、应变速率0.01-0.03s-1。     

热处理对近β锻造的多元Ti2AlNb基合金组织和性能的影响

以近β锻造的多元Ti2AlNb基合金Ti-22Al-25Nb-1Mo-1V-1Zr-0.2Si（at %）为实验对象,采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和万能拉伸试验机等测试手段研究了不同热处理对近β锻造Ti2AlNb基合金组织和力学性能的影响。结果表明：经近β锻造空冷后的组织由初生α2相、针状O相和基体B2相构成。随着固溶温度的升高,合金室温、高温强度升高,塑性降低。而随着时效温度的升高,合金的强度和塑性变化规律与固溶处理的规律正好相反。分析认为,固溶处理主要影响合金中初生α2/O相体积分数,随着固溶温度的升高,初生α2/O相体积分数减少,使得针状O相的强化作用增强,同时造成α2相对B2晶界钉扎减弱,B2晶粒长大塑性降低。时效处理主要影响析出相形态,随着时效温度的降低,合金中析出板条厚度减小,使得细小板条强化作用增加,而有利于塑性的B2相体积分数减少,导致合金塑性降低。     

热处理工艺对Ti2AlNb合金棒材显微组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及万能试验机研究了不同热处理工艺对Ti2AlNb合金显微组织及室温、高温力学性能的影响.结果 表明,该合金经980℃退火处理后,针状O相演变成片层状O相,等轴oα2相边缘的Rim O相析出增多,显微组织为B2基体+等轴α2+等轴O相+片层状O相+RimO相组织.相比锻态和不同固溶时效态试样,98...     

电子束焊接工艺参数对Ti2AlNb/TC18接头组织与性能的影响

采用真空电子束焊研究不同工艺参数时Ti2AlNb/TC18异种合金焊接接头的组织特征和高温拉伸性能.结果表明:当选用合适的焊接工艺参数时,TC18侧热影响区为细小且均匀分布的针状α相组织;焊缝的β晶界明显,在β晶界上分布着晶粒细小的α和α2相;Ti2AlNb侧热影响区与焊缝分界面明显,β晶粒发生粗化.焊接工艺参数对Ti...     

热处理对Ti2AlNb/Ti60双合金接头组织及性能的影响

以连接加变形后的Ti2AlNb/Ti60双合金为对象,研究锻后不同热处理制度对双合金接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:热处理制度对Ti60合金侧热影响区的相组成影响较小,但对相的形态、尺寸和数量具有一定的影响;随着固溶温度的升高或固溶时间的延长,双合金试样的强度增加,塑性下降;经过990℃/1h+750℃/4h热处理后的Ti2AlNb/Ti60双合金焊缝组织得到优化,强度和塑性均高于Ti60合金基体,双合金试样在室温及600℃高温均表现出较好的强度与塑性匹配.     

Ti3Al和Ti2AlNb基合金的研究与应用

概述钢铁研究总院在Ti3Al合金和Ti2AlNb合金研究与应用方面取得的进展.钢铁研究总院现已通过系统的合金化和组织结构的设计,建立Ti3Al合金和Ti2AlNb合金具有自主知识产权的高韧性合金体系,合金综合性能达到国际先进水平;依托国内现有生产设备条件,建立合金制备加工工艺技术,形成小批量供货的能力;近年来,针对这两类合金应用在我国航空航天领域的研制工作进展顺利,所研制部件已在多个重要武器型号中开始应用.     

工艺参数对粗晶Ti2AlNb合金超塑性行为的影响

研究了粗晶状态(200～800μm)的Ti-22Al-25Nb合金在1213～1263 K温度范围内和3.3×10-4～3.3×10-2s-1初始应变速率范围内的超塑性性能与变形工艺参数之间的关系,探讨了温度和应变速率变化对合金延伸率的影响规律,并根据合金在变形过程中的流变应力变化对合金的本构方程进行了求解。结果表明,在上述条件下粗晶状态的合金也表现出一定的超塑性,较佳变形温度为T=1238 K,较佳初始应变速率为3.3×10-4s-1,延伸率达到370%,合金的延伸率随应变速率的降低而增大。通过对合金变形过程相关数据进行计算,合金的热变形激活能为759.918 kJ/mol,合金的变形机制主要表现为动态再结晶和新相长大。     

变形温度对Ti2AlNb/Ti60双合金焊接接头组织性能的影响

研究了近等温锻造温度对Ti2A1Nb/Ti60双合金焊接接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:经不同温度近等温变形及相同热处理后,Ti2A1Nb/Ti60双合金试样焊缝组织得到明显细化,强度和塑性得到提高,均高于基体Ti60合金;随着变形温度的升高,Ti60合金热影响区显微组织中初生等轴α相逐渐减少,β转组织增多,片状α相变短变粗.因此,合金的室温拉伸强度逐渐升高,塑性逐渐下降;变形温度为1010℃的试样,其焊缝熔合区显微组织较为均匀,塑性相B2含量较多,焊件室温及600℃高温拉伸均表现出较好的强度与塑性匹配.     

定量分析热处理对Ti_2AlNb合金显微组织及硬度的影响

对B2相区等温锻造后的Ti-22Al-25Nb合金在热处理中的显微组织特征参数进行定量分析。用图像分析软件Image-Pro Plus测量了各个相的体积分数、初生粗板条O相以及次生细板条O相的宽度及长度,采用多元线性回归的方法建立了显微组织特征参数与显微硬度的定量关系模型。结果表明:合金的显微组织主要取决于热处理制度。粗板条状O相通过固溶处理得到,较细的次生针状O相通过时效处理调节。初生粗板条O相的宽度和体积分数通过固溶处理控制;而二次析出的针状O相通过时效处理来调节。实验结果与统计分析表明,显微组织特征参数与显微硬度之间满足线性关系。     

时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响

采用相分析、SEM、万能拉伸试验机等手段,研究了不同时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响。结果表明:0Cr15Ni70Ti3AlNb合金在不同的时效温度下析出相有MC相、M23C6相和γ′相。MC和M23C6碳化物在650、670、690℃时的含量基本保持不变。随着时效温度的升高,γ′相的含量和尺寸不断增加。时效温度从650℃升高到720℃,γ′相质量分数由4.971%增加至10.744%,γ′相晶粒尺寸由11.0 nm增大到38.8 nm。在650℃保温14 h后,基体内部析出细小的球状γ′相,当时效温度为750℃时,合金内部出现链状的γ′相,当时效温度为810和840℃时,合金中存在方形的γ′相。随着时效温度的升高,合金室温抗拉强度和屈服强度呈现先增高后减小的趋势,当时效温度高于750℃后,室温抗拉强度和屈服强度均迅速下降,时效温度为720℃时,合金的冲击韧性值最小。     

Ti2AlNb合金与TC4合金真空扩散连接

采用真空扩散焊方法连接Ti2AlNb合金与TC4合金,并研究连接参数与接头显微组织、力学性能之间的关系.结果表明,由于Al、Ti、Nb和V的扩散,界面处生成3种反应层,分别是TC4一侧的B2/β层和ɑ2层以及Ti2AlNb侧的ɑ2+B2/β层.连接温度决定接头中的原子活性,因此,控制着反应层的形成和接头的抗剪切强度.当...     

退火态Ti2AlNb合金板材的超塑性变形行为

研究退火态Ti2AlNb合金热轧板材在温度为940～980 ℃和初始应变速率为8.33×10-4～1×10-2 s-1时的超塑变形行为.结果表明:该合金具有良好的超塑性;在本实验范围内,其最高伸长率可达400%,最佳超塑条件为960 ℃和1.67×10-3 s-1,可用作超塑性成形工艺制作复杂构件.     

Ti2AlNb合金板材的电子束焊接

采用电子束焊接工艺研究Ti-22Al-24Nb-1Mo合金厚度为0.6 mm冷轧板的焊接性,用电子探针观察焊后焊接接头处的合金元素分布情况,通过光学金相显微镜、扫描电镜和透射电子显微镜对等对焊后及焊后热处理的焊接接头区域显微组织演变和相组成的变化进行了分析,利用维氏显微硬度计测试焊后及焊后热处理的焊接接头区域的显微硬度.结果发现:该合金板材具有良好的焊接性能,焊接接头未产生焊接缺陷;Al元素有一定程度的烧损,焊缝熔合区由柱状B2相晶粒组成;经焊后热处理,熔合区组织转变为(O+β)网篮组织;焊后及焊后热处理均为热影响区的硬度值最高;经焊后热处理,焊接接头的硬度显著提高.     

Ni-34Ti钎料钎焊TiAl合金接头界面结构及性能

采用Ni-34Ti共晶钎料实现了TiAl合金的钎焊连接,分析了TiAl合金钎焊接头的界面结构,重点研究了钎焊温度对接头组织及性能的影响规律.结果表明,Ni-34Ti共晶钎料主要由TiNi相和TiNi3相组成,钎料熔点为1 120 ℃.不同钎焊温度下获得的接头界面组织均呈现对称特征,无气孔和裂纹等缺陷,接头中主要形成了TiNiAl2,B2,TiNiAl和TiNi2Al四种物相.Al元素在钎缝中的快速扩散,促进了钎缝中Ti-Ni-Al三元化合物的形成.钎焊温度为1 180 ℃保温10 min条件下,TiAl合金接头获得了最大的室温抗剪强度87 MPa.剪切过程中,裂纹容易在富含TiNi2Al相的区域产生和扩展,大量脆性TiNi2Al相的存在对接头的性能是有害的.     

工艺参数对Ti微合金化高强钢组织性能的影响

为实现高品质Ti微合金化高强钢的工业化生产,通过热模拟试验研究了加热温度、终轧温度、精轧阶段变形量、冷却速率和卷取温度对Ti微合金化高强钢组织性能的影响规律。结果表明,随着加热温度的升高,铁素体晶粒尺寸显著增大,试验钢硬度增大。随着终轧温度的降低和冷却速率的增大,铁素体晶粒尺寸逐渐减小,贝氏体含量增加,试验钢硬度增大。随着精轧阶段变形量的增大,铁素体含量增加,组织得到细化,细晶强化和相变强化共同作用的结果使得试验钢硬度逐渐降低。随着卷取温度的降低,试验钢的硬度先升高后降低,当卷取温度为610 ℃时,试验钢硬度最高。     

Ti2AlNb板材的热拉伸行为和微观组织演化机理

本文通过高温拉伸试验研究了Ti-22Al-24.5Nb-0.5Mo合金在温度范围为910~1040℃、应变速率为0.0001~0.1-1条件下的高温变形行为。建立了B2/β+O、α2+B2/β+O和α2+B2/β三个不同相区的Arrhenius方程,并通过多种微观组织观察技术研究了微观组织演化机理。结果表明：在B2/β+O、α2+B2/β+O和α2+B2/β三个相区的激活能分别为759.43kJ/mol,516.71kJ/mol和438.59kJ/mol。微观组织演化主要是O相晶粒的动态再结晶和B2/β相晶粒的动态回复,在B2/β+O相区的软化机制是片层O相晶粒的球化,而在α2+B2/β+O相区的软化机制是B2/β相晶粒的动态再结晶及局部剪切带的形成。     

渗铝温度对Ti_2AlNb合金高温抗氧化性能的影响

利用双辉等离子表面冶金技术在Ti_2AlNb合金表面制备渗铝层,借助SEM,EDS和XRD研究了3种工艺温度下(720,780和840℃)渗铝层的微观组织及其相组成,并测试了渗铝温度对Ti_2AlNb合金高温氧化性能的影响。结果表明:等离子渗铝层由沉积层和扩散层组成,随着渗铝温度的升高,扩散层厚度不断增加,且内部Al、Ti和Nb元素浓度呈梯度分布。经渗铝处理后的Ti_2AlNb合金在850℃空气中的氧化速度主要受扩散层Al元素与基体Ti、Nb元素之间的热扩散过程控制。氧化动力学曲线呈对数变化规律。在840℃制备的渗铝层具有最佳的抗高温氧化性能。     

Ti2AlNb合金不同温度下的高温氧化行为

研究了Ti₂AlNb合金在不同温度下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法计算了合金氧化动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究氧化后的表面相结构和表面、截面形貌以及元素分布。结果表明,Ti₂AlNb合金在650 ℃和750 ℃下的连续氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,而在850 ℃时符合直线规律。氧化层分层现象明显,且都未形成连续致密的Al₂O₃保护层。氧化产物主要为TiO₂,少量的Al₂O₃、Nb₂O₅,以及微量的AlNbO₄、Nb₂TiO₇、AlNb₂。氧化温度越高,分层越明显,富氧层越厚,危害性氧化物越多。