固溶温度对SPS烧结Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了生物医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究了固溶温度对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：合金在相变点下(750 ℃)固溶后,显微组织主要由β相、初生α相和次生α相组成,当固溶温度升至相变点附近(775 ℃)时,β晶粒尺寸显著增大,晶界初生α相厚度和数量均明显减小,β晶粒上弥散分布着大量细针状与颗粒状的次生α相;随着固溶温度的进一步升高,晶界α相厚度和数量减小并逐渐连续呈网状,β晶粒内部次生α相不均匀析出且数量逐渐减少;与烧结态相比,合金强度和弹性模量随固溶温度的提高呈先升高后降低趋势,而塑韧性逐渐提高。     

固溶处理对Ti-4.5Al-2.5V-1.5Fe-0.25O热轧板材组织及力学性能的影响

研究了不同固溶温度与冷却方式对Ti-4.5Al-2.5V-1.5Fe-0.25O热轧板材显微组织及力学性能的影响。结果表明:热轧合金板材组织主要由α相和β相组成,随着固溶温度从910℃升高到1000℃,板材中α相含量减少而β相含量逐渐增多,初生等轴α相向针状β相转变进而向全片层状β相转变;空冷冷却速度较慢,高温组织有很大一部分发生分解,而水冷冷却抑制高温析出相析出及分解,形成片层状β转变组织;随着固溶温度的升高,合金板材抗拉强度先增加后减小,伸长率降低;940℃固溶后水冷处理的合金板材力学性能最优:抗拉强度1264 MPa,伸长率11.4%。     

固溶处理对Ti-5Al-2V-3Fe-0.2O合金热轧板材组织及耐磨性能的影响

研究了不同固溶处理温度对Ti-5Al-2V-3Fe-0.2O合金热轧板材的显微组织、宏观硬度、耐磨性能的影响。结果表明:热轧态合金板材组织主要由α相和β相组成,随着固溶温度的升高,板材中α相含量减少而β相含量逐渐增多,出现了由初生等轴α相向针状β相转变进而向全片层状β组织转变的过程;与此同时,合金板材的硬度逐渐增大,磨损量与摩擦因数明显下降,因而耐磨性能提高;热轧态合金板材的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损的共同作用,而固溶处理后合金板材的磨损以磨粒磨损为主。     

热处理对Ti-5Al-2V-3Fe-0.2O热轧板材组织和力学性能的影响

研究了固溶处理后不同时效温度对Ti-5Al-2V-3Fe-0.2O合金热轧板材显微组织与力学性能的影响。结果表明:热轧态板材组织主要由α相和β相组成;固溶处理后,组织中出现了α相向β相转变现象,由初生α相及亚稳态β转变组织组成;通过时效处理,亚稳态β转变组织部分分解,析出次生α相并形成晶间β相,随着时效温度从450℃升高到550℃,亚稳态β转变相进一步减少,次生α相增多并长大,初生α相逐渐粗化;与热轧态相比,固溶时效处理后板材抗拉强度和断后伸长率均提高,并且随着时效温度升高,抗拉强度逐渐降低,伸长率逐渐提高;940℃×15min/AC+500℃×6 h/AC热处理后的板材强度和伸长率分别达到1260 MPa、8.5%,具有较佳的综合性能。     

热处理工艺对TC8M-1钛合金组织和性能的影响

TC8M-1钛合金是新近研制的最高使用温度达450 °C的热强型、长寿命高温钛合金。通过对该合金进行不同温度的固溶和时效处理,研究热处理工艺对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,合金中等轴初生α相含量逐渐减少,β转变组织进一步粗化,合金由等轴组织转变为双态组织,合金的室温强度呈下降趋势;随着时效温度的升高,合金中等轴初生α相含量无变化,合金的室温拉伸性能稍有下降,而塑性略微增加。经920 °C/2h,AC+580 °C/1h,AC热处理后,可使合金获得较好的强度–塑性的匹配。     

固溶时效处理对TC6合金组织与性能的影响

采用OM、SEM、XRD、维氏硬度以及力学性能测试等方法,研究了固溶时效处理对TC6合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明：TC6合金经过900 ℃固溶处理后,合金由片层α相、针状马氏体α′相以及β相组成;而经过1000 ℃固溶处理后,合金主要由针状α′马氏体相和β相组成。对不同固溶温度下的合金样品进行时效处理,针状α′马氏体相完全分解为α相和β相。并且随着时效温度升高,β相的相对含量逐渐增大。通过对比,TC6合金经过900 ℃固溶后在500 ℃下进行时效处理后综合力学性能达到最佳,此时的抗压强度和屈服强度为2000 MPa、1061 MPa,硬度值为499 HV0.2。     

固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金组织及摩擦磨损性能的影响

研究了固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金显微组织和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,锻态Ti-14Al-10Nb合金的显微组织由α₂相和β相组成,其中α₂相呈细小、弯曲的棒状形态。固溶温度的升高促进了显微组织中α₂相向β相的转变,导致α₂相的含量减少,同时棒状α₂相的形态逐渐粗化。锻态Ti-14Al-10Nb合金的摩擦因数及磨损量均小于经固溶处理后试样,表明锻态时合金的耐磨性较好;而且随着固溶温度的升高,α₂相溶解程度增加,合金耐磨性随之下降。Ti-14Al-10Nb合金主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。     

电子束增材制造的TC4钛合金热处理后的显微组织和力学性能

采用电子束增材制造技术制备了 TC4钛合金试棒,对试棒进行了 700～1 000℃的退火、900～960℃的固溶处理和550℃时效处理,检测了热处理后合金的显微组织和力学性能。结果表明:随着退火温度的升高,合金晶粒内α相的取向差增大,β相含量增加,针状α相数量减少,α相发生粗化;1 000℃退火的合金α相板条呈等轴状,组织明显粗大;随着固溶温度的升高,合金组织中针状次生α相数量增多,组织粗化;960℃固溶处理的合金组织为全片层状的次生α相;随着退火温度的升高,合金的抗拉强度和塑性均下降;随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度增加而塑性降低,960℃固溶处理的合金抗拉强度最高,达1 167.2 MPa,断后伸长率为6%;经900℃×1 h固溶处理、水冷随后550℃×4 h时效处理的合金力学性能最好,抗拉强度为1 075.7 MPa,断后伸长率为10%。     

高速线材轧制Ti-6Al-4V合金小规格棒材的热处理工艺

利用高速线材轧机制备Ti-6Al-4V合金小规格棒材(d10 mm),研究固溶与时效热处理工艺对棒材显微组织与力学性能的影响。结果表明:棒材组织主要由α相和β相组成,随着固溶温度从900℃升高到990℃,棒材中α相含量减少而β相含量逐渐增多,显微组织出现了由初生等轴α相向针状β相转变进而向全片层状β转变的过程,棒材拉伸强度逐渐升高,而伸长率明显降低;棒材在930℃固溶后进行时效处理,随着时效温度从450℃升高到650℃,β相转变组织分解析出α相,组织主要由(α+β)相和β相混合组成,α相不断集聚长大,使组织粗大,棒材抗拉强度降低,伸长率升高;经(930℃,30 min,水淬)+(550℃,4 h,空冷)热处理后,棒材强度和塑性达到最佳配合,抗拉强度为1031 MPa,伸长率为12.5%。     

热处理工艺对Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr合金组织和性能的影响

采用OM、SEM和XRD等方法研究了固溶时效热处理对近β型钛合金(Ti-3Al-6Mo-2Fe-Zr)显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,初生α相的含量逐渐降低,经930 ℃固溶处理后,合金为单一β相。固溶温度在830 ℃以下时,随着固溶温度的升高,初生α相逐渐转变为β相,第二相强化作用减弱,合金强度逐渐降低,塑性逐渐提高,断裂方式为微孔聚集型;固溶温度在830 ℃以上时,随着固溶温度的升高,β相晶粒逐渐粗化,合金强度降低,塑性下降,断裂方式由微孔聚集型断裂向解理断裂转变。随着固溶温度从780 ℃升高至930 ℃,初生α相的含量降低,β/α相界逐渐减少,耐腐蚀性能提升。经780 ℃固溶1 h(水冷),500 ℃ 时效6 h(随炉冷却)处理后,细小针状的次生α相于亚稳β相中沉淀析出,合金强度显著提高,但塑性下降。     

Ti-Al-Cr两相钛合金的组织与性能研究

研制了一种Ti-Al—Cr两相钛合金。实验用合金采用真空自耗电弧熔炼,在α＋β两相区锻造成60mm-60mm的方棒。用金相法测试合金相变点为（970±5）℃。为了解热处理制度对合金显微组织和力学性能的影响,合金经过4种工艺制度进行热处理。用金相显微镜观测了不同热处理制度下的组织特征,并测试其力学性能。研究结果表明,相变点以下固溶处理得到双态组织,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,合金强度升高,塑性呈下降趋势。β固溶处理后得到魏氏组织,合金强度和韧性匹配高于相同热处理条件TC4合金水平。     

机械锻件的热处理行为及对显微组织的影响

对Ti-3.5Al-4.5Mo-6V-2Cr-1.5Sn-0.4Fe合金机械锻件进行了固溶和时效处理,研究了固溶温度、时效温度和时效时间对锻态合金显微组织的影响。结果表明,两相区固溶处理后进行时效处理,合金主要由初生α相、次生α相和β相组成,合金中初生α相在一定程度上可以限制β晶粒的长大,随时效温度的升高,次生α相逐渐粗化和长大;单相区固溶处理后进行时效处理,合金组织主要由次生α相和β相组成,次生α相的体积分数随时效温度的升高而降低,而α相的宽度逐渐增加。     

热变形及热处理工艺对TC11钛合金棒材显微组织和力学性能的影响

研究了TC11钛合金β锻造和固溶温度对组织和力学性能的影响。结果表明:β转变温度以下35℃锻造后,其显微组织中的初生α相含量显著减少,合金强度下降,塑性升高;固溶温度对合金组织影响显著,随固溶温度升高,其显微组织中的初生α相含量减少,合金的强度下降,塑性先升高后下降,960℃时达到最大值。     

热处理工艺对Ti62421s高温钛合金组织与力学性能的影响

研究固溶温度和时效温度对Ti62421s高温钛合金显微组织、相成分和常温拉伸性能的影响。结果表明:在两相区进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,合金组织中的α相减少,β转变组织(βt)增多,当固溶温度进入β相区后为篮网状β转变组织;随着时效温度的升高,α相长大;随着固溶温度和时效温度的升高,β转变组织中只有Al含量升高,其他合金元素的含量都下降;随着固溶温度的升高,强度和断面收缩率先升高后迅速降低,伸长率逐渐下降;经(980℃,1h,AC)+(550℃,8h,AC)热处理后,合金可以获得较好的综合性能,抗拉强度达1077.04MPa,伸长率达13.6%,断面收缩率为26.02%。     

固溶处理对TC4合金组织和硬度的影响

对TC4合金进行不同固溶处理,研究了固溶温度、保温时间、冷却方式对合金显微组织和硬度的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,TC4合金由等轴组织到双态组织再到全马氏体组织转变,硬度逐渐增加;达到高温平衡状态时,延长保温时间对TC4合金显微组织和硬度的影响不明显;当固溶温度分别为925 ℃和975 ℃时,随着冷却速率的降低,α相在冷却过程中发生扩散长大,β转变组织从α'马氏体变为次生α相+β相的片层组织,硬度分别从水冷条件下的359~389 HV0.2降为空冷条件下的318~327 HV0.2;炉冷后得到全等轴组织,硬度较低,约300 HV0.2。     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金中α′相和α″相的组织演变与力学性能

对Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金进行固溶时效处理,随后使用光学显微镜、扫描电镜、XRD衍射仪、拉伸试验以及冲击性能试验,分析固溶时效对合金中α′相和α″相的组织演变与力学性能的影响。结果表明,固溶处理后的微观组织中发生初生α相尺寸变小并趋于等轴化,尺寸较小的初生α相发生溶解并消失,其β转变组织变得不明显,经时效后的微观组织中析出大量α_s相,β转变组织更加明显。经固溶处理后,组织均由α+α′+α″相构成,经时效处理后,组织由α相和β相构成。合金经固溶处理后,其抗拉强度为1336 MPa,屈服强度为1070 MPa,断后伸长率为6%,断面收缩率为22%,冲击吸收能量为16 J。经时效处理后,强度随时效温度升高而升高,塑性趋势与之相反,其冲击性能几乎没有变化。合金经固溶处理后的拉伸与冲击断口微观形貌均由韧窝构成,为典型的韧性断裂。经时效处理后,拉伸和冲击断口的微观形貌有明显的高低起伏,随着时效温度的升高,韧窝的尺寸和数量减少,并出现撕裂棱以及空洞,断裂类型有向脆性断裂转变的趋势,但仍以韧性断裂为主。     

固溶处理对铸造Ti2.5Al1.5MoZr钛合金组织和性能的影响

对铸造Ti2.5Al1.5MoZr钛合金在不同固溶温度、不同冷速条件下的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:在850~920℃范围内,随固溶温度的升高,该合金的显微组织逐步细化,短棒状初晶α相增加明显,α相间距增大,残留β相和转变马氏体增加,强度增加,塑性降低;随固溶冷却速度的增加,组织中的魏氏体逐渐减少,网篮状组织明显增加,初晶α相出现短棒化趋势,强度增加,塑性降低。     

固溶时效工艺对Ti-6Al-6V-2Sn钛合金棒材组织及性能的影响

对Ti-6Al-6V-2Sn钛合金棒材进行锻造、固溶及时效处理,利用光学显微镜、XRD、SEM及力学性能试验对该合金不同固溶、时效工艺下的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:Ti-6Al-6V-2Sn钛合金锻棒的组织为初生等轴α+β转变组织,合金经固溶处理后的组织为初生α_p相、马氏体α′、α″相和亚稳β相,强度有所降低,断面收缩率有所上升,说明固溶处理有一定的软化作用,但随着固溶温度升高,强度增加,塑性下降;经固溶处理后的棒材在时效处理过程中,亚稳态组织析出细小弥散的次生αs相,使合金强度明显强化,塑性略有降低,且随着时效温度的升高,强化效果下降,塑性随之提高。经过综合比较,并考虑强塑性的最佳匹配,可以确定本实验中Ti-6Al-6V-2Sn合金固溶时效热处理的优化工艺为(880℃,1 h,WQ)+(580℃,4 h,AC)。     

固溶时效处理对TA10钛合金组织与力学性能的影响

选取TA10钛合金棒材,对其固溶时效热处理,随后使用光学显微镜、扫描电子显微镜研究其组织与力学性能的关系,结果表明：合金经固溶处理后,金相组织由初生α相和β转变组织组成,其中β转变组织由细小的次生α′相和残余β组成,此时组织为典型的双态组织,经时效处理后,会形成细小的次生αs相,时效温度越高αs相越细小;合金经固溶处理后,其抗拉强度为510 MPa,屈服强度为395 MPa,延伸率为23%,时效处理,使其强度增大,塑性降低,随着时效温度升高,趋势相同;仅经固溶处理后,合金的拉伸断口形貌是以等轴状的韧窝为主,断口形貌主要由韧窝构成,当合金再经时效处理后,断口微观形貌中会出现二次裂纹,当时效温度继续增大,断口微观形貌中出现明显的撕裂棱。     

TC4-DT钛合金热机械处理后的组织特征和力学性能

研究热机械处理（两相区变形加普通退火、双重退火、固溶时效以及三重退火）对 TC4-DT 钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,热机械处理对显微组织参数影响显著,随着退火和时效温度的升高及冷却速度的降低,初生α相的体积分数和原始β晶粒的尺寸降低,而晶界α和次生α相的宽度却升高。由于固溶时效处理获得了大量的β转变组织和细小的晶界α相和次生α相,合金强度最高,但伸长率不及其它条件的,其断裂强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率分别为1100 MPa、1030 MPa、13%和53%,双重退火获得了良好的强度和塑性匹配,合金力学性能分别为940 MPa、887.5 MPa、15%和51%。组织参数和性能的关系表明,随着β转变组织的增多和原始β晶粒尺寸的增大,材料的强度和断面收缩率升高,而晶界α相和二次α相的宽度对力学性能的影响却呈相反趋势。此外,晶界α相含量的减少和原始β晶粒尺寸的降低有助于塑性的提高。