TA15ELI显微组织及损伤容限性能研究

采用一火β区热轧和一火两相区上部温度热轧获得了片状组织的TA15ELI钛合金厚板，通过两相区900℃、930℃、950℃和β区980℃退火热处理进一步调整合金显微组织和损伤容限性能，测定了不同热处理状态下合金的显微组织特征参数和室温拉伸性能、断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率，分析了显微组织对损伤容限性能的影响关系。研究发现：两相区退火，随着退火温度的升高，TA15ELI钛合金组织中初始β晶粒尺寸和α集束尺寸基本不变，α片平均厚度有所增加，合金强度和塑性均有所下降，da／dN降低，KIC提高；合金在β区980℃退火较两相区退火具有更好的损伤容限性能和综合性能。     

微观组织对TA15 ELI钛合金损伤容限性能的影响

研究了TA15 ELI钛合金43 mm厚板的等轴组织、双态组织和片层组织的室温拉伸性能、断裂韧性(KIC)以及疲劳裂纹扩展速率(da/dN)等损伤容限性能,通过金相显微镜观测了疲劳裂纹在各类组织中的扩展规律,讨论显微组织对该合金损伤容限性能的影响.结果表明该合金等轴组织和双态组织的室温力学性能和疲劳裂纹扩展阻抗差别不大;相对等轴组织和双态组织而言,该合金片层组织在损失强度较小的前提下(Rm=992 MPa),合金断裂韧性提高,达到111 MPa·m1/2,同时该合金的疲劳裂纹扩展速率也大幅降低,其Paris公式拟合参数为c=1.08×10-8,n=3.23,具有更好的损伤容限性能.     

TA15(ELI)钛合金厚板损伤容限性能研究

研究了两相区双重退火工艺对β相区加工的TA15(ELI)(Extra Low Interstitial,低间隙元素含量)钛合金厚试样的断裂韧性和裂纹扩展速率的影响.结果表明,β相区加工、两相区双重退火的钛合金试样具有很高的断裂韧性和较低的裂纹扩展速率.这主要是由于在该加工和热处理工艺下获得了片层状组织.随着退火温度升高,α片层厚度的增加,疲劳裂纹扩展速率降低,断裂韧性升高.对疲劳裂纹扩展试样断口分析表明,在预裂区和疲劳裂纹稳态扩展区,裂纹以准解理方式扩展.     

Effects of cooling rate on the fracture properties of TA15 ELI alloy plates

The effects of cooling rate on the mechanical properties and the fatigue crack growth behavior of TA15 ELI alloy plates with different microstructures were investigated at room temperature. The results indicate that the cooling rate （water quench, air cooling, and furnace cooling） has a pronounced influence on the mechanical properties and on the fatigue crack growth, especially for air cooling and furnace cooling. Optical microstructure observation and scanning electron microscopy of tensile fracture surfaces were performed to gain an insight into the mechanism of properties. The dependence of mechanical properties and fatigue crack growth behavior on the cooling rate can be attributed to the oc lamellae width and the colony size, which induce the change in slip length. The microstmcture produced by air cooling shows the best damage tolerance behavior when compared with water quench and furnace cooling.     

热处理对TC4-DT钛合金棒材组织和性能的影响

研究了热处理对TC4-DT合金φ300 mm棒材显微组织、拉伸性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明:经800℃×2 hAC简单退火、α+β相区固溶+时效、β相区固溶+时效处理后的TC4-DT的显微组织分别为等轴组织、双态组织和片状组织.等轴组织具有较好的拉伸性能、低的断裂韧性和高的疲劳裂纹扩展速率:双态组织与等轴组织相比较,具有较好的拉伸性能,较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率:片状组织的拉伸强度低于双态组织和等轴组织,塑性最低,断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率与双态组织的基本相同.总体来说,TC4-DT合金经α+β相区固溶+时效、β相区固溶+时效处理后可获得R_m≥3825 Mpa,R_(P0.2)≥750 Mpa,A_5≥8%,K℃≥90 Mpa ,疲劳裂纹扩展速率小于8×10~(-6)～9×10~(-6) mm/cycle的综合性能.     

热处理制度对TA15合金组织与性能的影响

研究了不同热处理制度对TA15钛合金显微组织和性能的影响。结果表明:两相区热处理时,获得了双态和等轴组织;β相区热处理,获得了魏氏组织,冷却速率决定了α片层和α集束的尺寸。魏氏组织的拉伸强度水平与双态/轴组织相当,断裂韧度较高,疲劳裂纹扩展速率较低,塑性有所降低。β相区空冷所得魏氏组织,具有中等强度水平,但断裂韧度较高,抗疲劳裂纹扩展性能最好。     

显微组织对TA15合金疲劳性能的影响

研究了显微组织对TA15合金疲劳性能的影响.片状组织、双态组织的S-N曲线在1×106-2×106寿命处相交.在低循环区域(LCF),双态组织的疲劳强度优于片状组织;在高循环区域(HCF),片状组织的疲劳极限高于双态组织.     

TC4ELI合金显微组织对疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了TC4ELI钛合金的片层组织和等轴组织的疲劳裂纹扩展性能,通过金相显微镜观测了疲劳裂纹在组织中的扩展途径,采用扫描电镜观察了疲劳断口的形貌,并讨论了显微组织对该合金抵抗疲劳裂纹扩展性能的影响.结果表明:TC4ELI合金经995℃×1hAC+ 550℃×4hAC处理后得到片层组织抵抗裂纹扩展的性能优于经900℃×1hAC+550℃×4hAC处理后得到的等轴组织性能.从断口观察可知,断裂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.     

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.     

普通退火对TA15合金拉伸性能的影响

研究了普通退火对TA15合金拉伸性能的影响.随着退火温度的升高和退火时间的延长,合金抗拉强度降低,塑性升高.普通退火的目的主要是通过回复和再结晶消除冷热加工硬化产生的内应力.     

β热处理TA15钛合金对力学性能的影响规律

研究了TA15钛合金β热处理和α β两相区热处理后力学性能的变化规律，试验结果表明：β热处理得到的片状组织拉伸强度，塑性，冲击韧性均低于两相热处理得到的双态组织，在片状组织的断裂韧性，疲劳裂纹扩展频率优于双态组织，β热处理提高了屈服强度与抗拉强度之间的差值。     

TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

研究了典型的损伤容限型钛合金Ti-6A1-4V ELI（TC4-DT）的断裂韧度KIC、疲劳裂纹扩展速率da／dN以及疲劳门槛值△Kth等损伤容限性能与微观组织的关系，讨论了不同应力比（尺值）条件下片状组织与双态组织的疲劳裂纹扩展特性，并与Ti-6A1-4V（TC4）钛合金进行了比较分析。研究结果为高损伤容限型钛合金的微观组织设计和探讨微观组织对损伤容限性能的影响机理奠定了基础。     

Ti5Al2.5Sn ELI钛合金铸造组织与力学性能研究

Ti5Al2.5Sn ELI钛合金是航空航天等领域的重要结构材料。本文采用TEM、XRD等分析方法对该合金的铸造组织和力学性能进行了研究。结果表明,Ti5Al2.5Sn ELI钛合金铸态显微组织由α相组成,并呈片状分布,经HIP处理后显微组织未有明显变化,缺陷弥合部位有再结晶现象;该合金在常温下具有中等强度和良好塑、韧性,疲劳裂纹扩展速率较低,断裂韧性采用25 mm试样无法获得准确K_Ic值,只能得到条件值K_q,ELI级合金的抗断裂和抗裂纹扩展能力高于非ELI级合金。     

高压扭转工艺对TA15钛合金组织和性能的影响

通过高压扭转工艺制备不同扭转圈数的TA15试样,利用金相观察、X射线衍射分析和显微硬度测试,分析高压扭转工艺对TA15钛合金组织和性能的影响。结果表明,变形后试样显微组织沿径向分布不均匀,随着扭转圈数增加,组织中粗大的初生等轴α相逐渐减少,晶粒细化效果明显,材料在(200)晶面出现择优取向;高压扭转变形后,材料的亚晶尺寸减小,微观应变和位错密度显著增加;变形后试样的显微硬度显著提高,且随着扭转圈数的增加,硬度逐渐增加,扭转圈数大于4圈时,显微硬度值趋于饱和。     

退火制度对TA15挤压管材的组织与性能的影响

研究了TA15钛合金挤压管材的退火制度对组织及性能的影响。结果表明,TA15钛合金挤压管材随退火温度从700℃升高到960℃,Rm分别从1050MPa降到985MPa,A从14％升到15％,表明强度下降幅度甚小、塑性变化不大。在700～850℃退火可消除管材内应力并有部分再结晶,温度升高到900℃时,TA15再结晶进行得充分完全,组织得到了细化、球化,管材的力学性能良好。