退火处理及沉积方向对激光沉积TA15钛合金组织和性能的影响

以TA15钛合金粉末为原料,利用激光沉积制造方法制备TA15钛合金拉伸试样厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究退火温度及沉积方向对TA15钛合金组织、拉伸性能的影响,以及α相变形机制。结果表明:随着退火温度升高,显微组织中α相长宽比呈上升趋势;激光沉积成形TA15钛合金厚壁件在沉积和垂直沉积方向上的力学性能存在差异,沉积方向上的抗拉强度明显均低于垂直沉积方向上的抗拉强度;柱状晶晶界对α片层的受力变形有一定的阻碍作用;α片层通过挤压变形和滑移变形两种机制发生变形或断裂;2种方向上拉伸断裂方式不同,沿沉积方向上断裂为韧性断裂,沿垂直沉积方向上断裂为半解理半韧性断裂。     

退火处理及沉积方向对激光沉积TA15钛合金性能和组织的影响

以TA15钛合金粉末为原料,利用激光沉积制造方法制备TA15钛合金拉伸试样厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究退火温度及沉积方向对TA15钛合金组织、拉伸性能的影响,以及α相变形机制。结果表明：随着退火温度升高,显微组织中α相长宽比呈上升趋势;激光沉积成形TA15钛合金厚壁件在沉积和垂直沉积方向上的力学性能存在差异,沉积方向上的抗拉强度明显均低于垂直沉积方向上的抗拉强度;柱状晶晶界对α片层的受力变形有一定的阻碍作用;α片层通过挤压变形和滑移变形两种机制发生变形或断裂;两种方向上拉伸断裂方式不同,沿沉积方向上断裂为韧性断裂,沿垂直沉积方向上断裂为半解理半韧性断裂。     

激光沉积TA15钛合金退火处理工艺及网篮组织变形机制研究

以TA15钛合金球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TA15钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了α+β两相区退火处理对TA15钛合金室温拉伸性能和显微组织的影响,并对网篮组织在拉伸过程中的变形机制进行讨论。结果表明：经α+β两相区不同温度退火后,显微组织为网篮组织或近网篮组织,退火温度对α相的形貌尺寸具有明显影响;退火后力学性能仍表现出方向上的各向异性：沉积方向上强度较低,塑性较好,而垂直沉积方向上强度高,塑性较差;粗大的层间区组织滑移变形具有“开路”作用,而柱状晶晶界对α相的滑移产生一种“固定”作用;显微硬度值随退火温度升高变化不大,显微硬度值受α相含量影响;网篮组织中的α片层组织在应力的作用下由原来近似正交方向逐渐向近似平行于应力方向变形,α片层组织的交错排列导致滑移变形时互相产生阻力;α+β两相区退火处理后的两种方向上断口形貌相似,断裂方式相同,均为韧性断裂。     

激光沉积TA15钛合金退火处理工艺及网篮组织变形机制

以TA15钛合金球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TA15钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了α+β两相区退火处理对TA15钛合金室温拉伸性能和显微组织的影响,并对网篮组织在拉伸过程中的变形机制进行讨论。结果表明:经α+β两相区不同温度退火后,显微组织为网篮组织或近网篮组织,退火温度对α相的形貌尺寸具有明显影响;退火后力学性能仍表现出方向上的各向异性:沉积方向上强度较低、塑性较好,而垂直沉积方向上强度高、塑性较差;粗大的层带区组织滑移变形具有"开路"作用,而柱状晶晶界对α相的滑移产生一种"固定"作用;显微硬度值随退火温度升高变化不大,显微硬度值受α相含量影响;网篮组织中的α片层组织在应力的作用下由原来近似正交方向逐渐向近似平行于应力方向变形,α片层组织的交错排列导致滑移变形时互相产生阻力;α+β两相区退火处理后的2种方向上断口形貌相似,断裂方式相同,均为韧性断裂。     

退火温度对激光熔化沉积TA15钛合金组织和性能的影响

采用激光熔化沉积工艺制备TA15钛合金棒材和板材.利用OM、SEM和TEM等方法研究退火温度对棒材组织和板材性能的影响.结果表明:激光熔化沉积TA15钛合金β晶粒具有十分优异的高温稳定性,在β相区长期退火,其β晶粒尺寸几乎无变化.激光熔化沉积成形态为典型的层片状β转变组织.在两相区上部退火,形成特殊的"双态"组织,初生α呈规则长条块状,其体积分数随退火温度的升高而降低.在β相区退火获得细层片状组织.在α β两相区退火,随温度的升高,强度有下降趋势,塑性显著下降.     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α''相。退火后,晶内的针状α''相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

固溶时效对激光熔化沉积TC17钛合金显微组织的影响

研究了激光熔化沉积TC17钛合金原态及固溶时效后的显微组织,分析了一重固溶+时效和两重固溶+时效热处理对初生α相含量、长宽比的影响。结果表明,激光熔化沉积态TC17钛合金凝固组织为粗大的柱状β晶,显微组织为细密的片层α+β两相网篮组织。当固溶温度从800℃升高到835℃时,初生α相体积分数由53%减少到34%,宽0.4～0.5μm,长宽比约从9∶1减小到5∶1;时效后初生α相片层显著粗化,宽0.7～0.8μm,次生α相极其细密,均匀分布于初生α片层之间,含量随固溶温度升高逐渐增多。当进行两重固溶处理时,第一步固溶温度决定初生α相含量,而对初生α相的宽度及长宽比几乎没有影响,第二步固溶时间主要影响初生α相的长宽比,而对初生α相的含量及宽度几乎没有影响。     

成分梯度对激光沉积制造TC4/TC11连接界面组织和性能的影响

通过对不同成分梯度激光沉积TC4/TC11钛合金试样沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能、拉伸断口、室温耐磨性能及显微硬度进行对比研究,探索改善激光沉积TC4/TC11钛合金组织,进而提高综合力学性能的途径。结果表明,当固溶时效热处理温度升高至970℃时,TC4/TC11钛合金显微组织中α板条的长宽比更小,其中球状α相和短棒状α相数目明显增多,且具有3层过渡区的显微组织更为均匀有序,过渡界面基本消失;不同成分梯度的固溶时效态试样的强度和塑性随着过渡层数的增加而增加;过渡层为1层和3层试样的摩擦系数曲线相似,过渡层为0层试样的摩擦系数较小,且不同成分梯度的固溶时效态试样磨损机理均主要为剥层磨损和黏着磨损;不同成分梯度试样的硬度排序为:沉积态去应力退火态固溶时效态。     

激光成形TC4钛合金亚临界退火组织及形成机制

研究激光熔化沉积TC4钛合金亚临界点退火显微组织特征及显微组织演变规律,研究退火温度及退火后冷却方式(水冷、空冷)对组织形态的影响规律。结果表明,激光熔化沉积TC4钛合金在Tβ温度以下15～25℃范围内等温退火后,获得由蟹状初生α及细小层片状β转变组织组成的"特种双态组织"。随退火温度升高,蟹状形态特征愈加明显,但体积分数降低,宽度增加,长径比减小。亚临界退火后冷却过程中β→α+β转变的充分进行及一定固溶温度以产生足够的β相是蟹状初生α及特种双态组织形成的必要条件。     

热处理对锻压TA15钛合金棒组织和性能的调控北大核心CSCD

对锻压TA15钛合金试样进行700~820℃的退火处理,保温2 h后空冷,研究热处理工艺对锻压TA15钛合金的力学性能的影响。通过观察热处理后锻压TA15钛合金的显微组织变化,统计初生α相的相对体积分数。结果发现,在700~820℃退火处理后,锻压TA15钛合金的显微组织中主要存在初生α相和次生α相,以及较少的基体β相;随着退火温度的升高,初生α相的含量逐渐减少,相对体积分数由70.35%降至46.42%,次生α相的相对体积分数由3.84%升高至18.26%。对比不同热处理温度下试样在室温和高温(500℃)条件下的拉伸性能,820℃退火处理后的试样在室温时的抗拉强度为986 MPa,伸长率为13.5%,强度和塑性具有较好的性能匹配。     

热处理对激光沉积TC4/TC11组织和性能的影响

通过对激光沉积TC4/TC11钛合金直接过渡件沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能、拉伸断口及显微硬度进行对比研究,探索改善激光沉积TC4/TC11钛合金组织,进而提高综合力学性能的途径。研究结果表明,沉积态试样在970 ℃热处理后α板条的长宽比小于沉积态和退火态,两侧组织均呈现典型的网篮组织特征且更为均匀,晶界α相彻底消失,过渡界面基本消失,使得TC4/TC11组织参数最优化;沉积态、去应力退火和固溶时效(最优热处理参数)热处理后试样的拉伸断口为韧性断口且均断在了TC4侧,其中固溶时效热处理后试样强度没有明显降低,塑性得到显著提高,具有良好的综合力学性能;当热处理温度提高到970 ℃(最优热处理参数),该试样沿着整个过渡界面显微硬度值分布最均匀、差异最小,基体与过渡界面处显微硬度值变化也最小。     

TA15钛合金双态组织特征对超声波探伤的影响北大核心CSCD

针对TA15钛合金在服役过程中由于显微组织缺陷问题而引起灾难性事故的现象,采用光学显微镜(OM)和超声波探伤设备对TA15钛合金锻件在不同热加工条件下的双态组织特征与超声波探伤杂波水平之间的关系进行研究。结果表明:TA15钛合金超声波探伤杂波水平受初生α_(p)相含量、形貌和片层α相片层厚度的双重影响,随着初生α_(p)相的增加及形貌均匀分布,超声波探伤杂波水平降低。TA15钛合金显微组织中出现粗大且排列整齐的片层α相,导致探伤杂波水平较高,而杂乱细小的片层α相导致探伤杂波水平降低。当TA15钛合金锻件的显微组织中出现条带状α相组织时,该部位超声波探伤杂波水平明显升高,热加工过程中应避免该组织形成。     

TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织和力学性能

研究TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC4/TA17异种钛合金激光焊接头焊缝的显微组织为片状α′马氏体,TC4侧靠近母材的热影响区和TA17侧靠近母材的热影响区只发生α相向β相转变,TC4侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+针状α′马氏体,TA17侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+片状α′马氏体。TC4/TA17异种钛合金激光焊接头的显微硬度呈不对称分布,焊缝的显微硬度最高,TA17母材显微硬度最低。TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头断裂在TA17母材,断口呈现韧性断裂形貌。     

成形方式与方向对TA15钛合金显微组织及超声参量的影响

为研究TA15钛合金成形方式与成形方向对显微组织以及超声参量的影响规律,进而明晰材料声学特性,以锻造和激光沉积制造TA15钛合金为研究对象,制备含有相同横通孔缺陷的相同规格尺寸检测试样,使用超声波无损检测设备对试样不同成形方向进行检测以获取试样缺陷处幅值、纵波声速和超声波衰减系数,并利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对显微组织进行观测。结果表明:成形方式会对组织特征产生影响,进而影响超声参量;激光沉积制造试样组织各向异性明显,致使不同成形方向超声参量差异较大;双重退火态与沉积态试样相比显微组织中板条状α相长宽比减小,导致各向纵波声速平均减小167 m/s,衰减系数增大13%～20%;而双重退火态相比于锻造态试样,因其组织特征差异明显,致使X向与Z向纵波声速分别降低392与466 m/s,衰减系数分别增大39%、55%。研究成果对激光增材制件的超声波无损检测以及TA15钛合金材料内部缺陷的无损评估有一定参考价值。     

激光增材制造TA2/TA15梯度结构材料的显微组织(英文)

利用激光增材制造技术制备TA2/TA15梯度结构材料,研究该梯度结构材料的化学成分、显微组织和显微硬度的变化。结果表明:TA2部分宏观组织为近等轴晶组织,显微组织为魏氏α片层组织。TA15部分宏观组织是粗大的柱状晶,显微组织是细小的网篮组织。过渡区的厚度为3000μm,分成4层。随着距离TA2部分距离的增加,合金元素和β相含量逐渐增加,α相含量逐渐减少,显微组织从魏氏α片层向网篮α片层逐渐演化。固溶强化和相界面强化使得显微组织从TA2部分到TA15部分逐渐增加。     

热处理对激光沉积TC4组织和性能的影响

通过对激光沉积TC4钛合金沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能及显微硬度进行对比研究,探索改善激光沉积TC4钛合金组织,进而提高综合力学性能的途径。研究结果表明,沉积态试样在970 ℃热处理后初始连续的晶界α相已经彻底破碎;随着固溶时间的延长,球状α相进一步长大且增多,α板条充分生长且显著增大;在970℃固溶2h后再进行时效热处理后,组织是一种由等轴α,网篮α和转变β相构成的三重混合组织,使得组织参数达到最优化。与沉积态和退火态相比,固溶时效处理后的试样,由于组织中的等轴组织起着变形协调的作用,网篮组织可以降低位错的塞积作用进而提高塑性,使得塑性有很大的提高且强度又降低不多,综合力学性能得到显著的提高。激光沉积制造TC4钛合金的沉积态、退火态、固溶时效态和固溶态（固溶温度相同）的显微硬度依次升高,但是当固溶温度进一步提高至相变点以上进行热处理时,由于再结晶后的晶内组织发生了重排,试样的显微硬度将会明显下降。     

异种钛合金TA15与Ti2AlNb激光焊接显微组织及力学性能研究

介绍了异种钛合金(TA15与Ti2AlNb)激光焊接工艺,分析了焊接接头的显微组织、显微硬度分布及室温、550℃高温时的拉伸性能。研究结果表明:焊缝区获得B2相、O相和α2相组成的混合组织,TA15侧热影响区主要为针状马氏体,Ti2AlNb侧热影响区组织主要为B2相和少量的α2相;TA15热影响区显微硬度值高于TA15母材,Ti2AlNb热影响区显微硬度值低于Ti2AlNb母材,在焊缝中心显微硬度值最低;室温时的拉伸断裂发生在焊缝处,断口特征为解理断裂,550℃高温时的拉伸断裂位置在TA15母材上,断口特征为韧窝。     

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。     

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。     

热处理对激光沉积Ti60A高温钛合金组织及性能的影响

采用激光熔化沉积方式成形了近α高温钛合金Ti60A厚壁板材,分析了凝固组织形成机理。结果表明,激光沉积Ti60A合金的凝固组织由沿沉积方向定向生长的柱状晶组成,晶内是均匀分布的细小网篮组织。在α+β两相区上部和α单相区进行双重退火热处理,系统研究了双重退火温度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,合金经过双重退火热处理后,获得了具有"蟹爪"状初生α相和细片层状β转变组织的"特殊双态组织",同时降低第一次退火温度能够消除连续晶界α相。因片层间β相具有良好的协调变形能力,双重退火处理可以提高合金塑性。