Al元素对Ti40阻燃钛合金550℃热稳定性的影响

研究Ti-25V-15Cr-0.2Si和Ti-25V-15Cr-2Al-0.2Si两种阻燃钛合金在550℃热暴露不同时间后的力学性能，并应用光学显微镜、X射线衍射、透射电镜对合金组织进行分析。结果表明，Al元素使Ti40阻燃钛合金在550℃的热稳定性能显著降低；对相的分析表明，Al元素可促进合金中Ti5si3和α相的形成。在550℃热暴露200h条件下，出现明显的TiCr2有序相。降低组织的稳定性及使合金在热暴露过程中生成过多的第二相是Al元素降低合金热稳定性能的主要原因。     

Cr元素对Ti-V-Cr系阻燃钛合金热暴露力学性能的影响

研究了Ti-25V-15Cr-0.2Si和Ti-25V-10Cr-0.2Si两种阻燃钛合金在不同热暴露条件下的热稳定性能.结果表明:Cr元素对Ti-V-Cr系阻燃钛合金的组织有较强细化作用,强化合金室温力学性能;随Cr元素含量的降低,合金在热暴露过程中析出的第二相减少,合金热稳定性能优化.此实验现象与Cr元素在钛合金中属于共析元素的性质有关.     

Ti40合金550 ℃热暴露组织和性能演化规律的分析与讨论

对Ti40合金锻态和热处理态在550 ℃热暴露不同时间的组织和性能进行了研究.结果表明:该合金在热暴露过程中析出物较少,并且大都分布在晶界,这些晶界析出物是合金热稳定性能降低的主要原因;通过组织模拟和分析,对Ti40合金550 ℃热暴露组织和性能划分了3个阶段,每个阶段对应析出物不同的形成和长大阶段;热暴露末期,出现性能的不稳定和与硬度不匹配的主要原因是析出物沿晶界形成析出物带;最后指出,Ti40合金要使用到更高温度,适当调整合金目前的热处理工艺和成分是可行的方法.     

钒和铬对Ti40阻燃钛合金力学性能的影响机制

以Ti40合金为基础,配制4种不同V和Cr含量的合金,测试其在锻造、热处理、热暴露和蠕变条件下的相关力学性能,并观察其组织。结果表明：合金元素V和Cr对Ti40合金室温力学性能、蠕变行为和组织的影响具有相似性,即随V和Cr含量的降低,合金室温综合力学性能变化不明显、抗蠕变能力减弱、组织粗化;这与V和Cr同属于β稳定元素、且原子半径都小于Ti原子有关;而V和Cr对于热稳定性能的影响则完全相反,V含量的增加或Cr含量的降低合金热稳定性能优化,其主要原因可能与V属于同晶型β稳定元素而Cr属于共析型β稳定元素有关。     

热处理对Ti40阻燃钛合金热稳定性能的影响

针对Ti40合金,设计了5种热处理工艺,并将5种工艺归为3类:中温退火、高温淬火 预时效 时效及高温退火 中温退火 时效.分别测试了Ti40合金在3类热处理工艺下的室温力学性能及500℃、550℃热暴露100 h的热稳定性能,并分析了合金的微观组织.结果表明,不同的热处理工艺下,合金室温力学性能相差不大,而热稳定性能变化较大;直接中低温退火后合金的热稳定性能最好,其原因主要是由于中低温退火后,合金组织中保留一部分锻造的高密度位错等缺陷,并且晶界曲折不平,这使得在热暴露过程中,单位晶界析出物的数量减少,弱化了晶界析出物对合金热稳定性能的不利影响.     

Ti40阻燃钛合金热处理的研究

针对Ti40阻燃钛合金环件设计了5种不同的热处理工艺,测试了合金在不同热处理工艺下力学性能和组织特点.结果表明,该合金的热处理不具备传统强化效果,只起到调节组织、使晶界稳定的作用,其主要原因是因为Ti40合金具有极高的Mo当量.推荐Ti40合金环材室温使用时的最佳热处理工艺为850 ℃×1 h水冷 550 ℃×6 h空冷.     

WSTi3515S阻燃钛合金热暴露性能

对WSTi3515S合金板坯试样进行550℃/100 h/AC热暴露试验后,分别在室温和100℃下测试其拉伸性能;未经过热暴露的试样,分别在从室温到550℃的不同温度点测试了其拉伸性能。结果表明:经过热暴露后的试样,受到析出相强化的作用,强度略有提高,但塑性指标均存在明显下降,其中,100℃时的拉伸强度低于室温拉伸性能,塑性有所提高,但仍比未经过热暴露的试样测试结果低;热暴露时,晶界处析出第二相是WSTi3515S合金的关键特征,也是WSTi3515S合金热稳定性能降低的原因;在试验温度提高的情况下,光滑拉伸试样强度不断降低,塑性先上升后降低;缺口拉伸试样强度持续下降,塑性没有明显变化,弹性模量持续下降。     

300热暴露后Ti14合金的组织和性能

研究了新型阻燃钛合金Ti14锻态、热处理态、300 ℃热暴露不同时间的组织和室温拉伸性能.结果表明,随热暴露时间的延长,合金强度出现较大起伏,而塑性明显下降.微观组织分析表明,在热暴露过程中,Ti2cu相发生融合、长大,条状Ti2cu相沿晶界析出,在晶界形成连续析出物带,导致合金塑性下降.在本试验条件下,热暴露过程中微观组织的变化是影响Ti14合金热稳定性的主要因素.     

典型热处理工艺对Ti40合金力学性能匹配关系的影响

研究了2种典型的热处理工艺(1#, 600 ℃, 4 h AC;2#, 850 ℃, 1 h WQ + 550 ℃, 6 h AC)条件下Ti40合金的组织、室温拉伸性能、热稳定性能和蠕变性能.结果表明,2种工艺热处理后微观组织的差异主要在于晶界的影响,1#工艺热处理后合金保留锻造后的弯曲晶界,2#工艺热处理后微观组织的晶界清晰平直.对力学性能的测试结果表明,2种组织对室温拉伸性能影响不大.相对于平直晶界,弯曲晶界有较好的热稳定性能和较低温度的蠕变性能,而平直晶界高温蠕变性能好.     

β型Ti40阻燃钛合金高温长期作用的第二相及其对性能的影响

研究了β型Ti40阻燃钛合金高温长期作用的第二相及其对性能影响，Ti40合金高温长期作用后，从β相中析出Ti5Si3相和α相，采用常规锻造工艺不高于540℃热暴露100h,Ti5Si3相沿晶界不连续分布，降低合金热稳定性能，700℃热暴露100h，Ti5Si3相明显，大大降低合金热稳定性能，合金呈脆性沿晶界断裂，采用等温锻造工艺540℃热暴露100h，晶内析出粗大的Ti5Si3相和α相，热稳定性能严重降低，呈宏观脆性断裂，采用常规锻造工艺合适的热处理制度，540℃，100h,250MPa蠕变作用后Ti5Si3相沿晶界不连续分布，合金有较好的蠕变性能，若热处理工艺不当，合金中有大量粗大的棒状Ti5Si3相和α相析出，Ti5Si3 相沿晶界连续分布，合金的蠕变抗力明显降低，采用等温锻造工艺蠕变作用后，合金中析出大量粗大的α相，合金蠕变抗力也明显降低。     

Ti40阻燃钛合金热变形的开裂预测

Ti40阻燃钛合金热变形困难且容易发生开裂。因此，研究该合金在不失效的情况下实现预期的变形就显得非常重要。本研究采用韧性断裂准则和有限元模拟相结合的方法，对Ti40合金热变形过程进行开裂预测。通过圆柱试样不同温度和应变速率的压缩模拟试验，发现在一定的变形条件下该合金会发生纵向开裂和剪切开裂。随后的有限元模拟获得了变形试样各个区间的应力一应变分布情况及演变过程，这被用来评价6种已有的韧性断裂准则对Ti40合金高温变形的初始开裂位置及损伤值预测的准确性。研究结果表明，只有Oyane韧性断裂准则能准确地预测试验范围内所有条件的Ti40合金的初始开裂位置和临界开裂值。     

热暴露对Ti55合金显微组织及力学性能的影响

研究了400～800℃热暴露对锻造变形态Ti55合金显微组织和力学性能的影响,并对其高温疲劳断口的显微形貌特征进行分析。结果表明,550℃以下长时间热暴露时屈服强度和抗拉强度基本保持稳定,而伸长率则随着热暴露温度的升高而下降。800℃以下热暴露不改变Ti55合金的显微组织类型,但热暴露温度升高会使Ti55合金中的β相在α相束集交接处发生局部粗化现象。热暴露温度高于550℃以上时,Si明显偏聚于晶界区域,最大浓度可达1%。随着热暴露温度的升高,Ti55合金的高温疲劳断口特征由穿晶韧性向沿晶脆性转变。     

去应力退火对Ti40合金力学性能的影响

Ti40合金常规热处理后进行不同温度的去应力退火,观察并测试合金在不同去应力退火后的组织和力学性能。结果表明,不同的去应力工艺对材料的力学性能有较大的影响。当去应力温度在500℃到550℃之间时,Ti40合金室温、高温力学性能的强塑性匹配达到最好,此时持久性能虽有所降低,但能满足使用要求;而当去应力温度达到600℃以上时,合金的强度变化不大但是塑性急剧下降。推荐550℃×4 h为合金常规热处理后的最优退火工艺。     

V元素对Ti-V-Cr系阻燃钛合金热强性的影响

配制不同V含量的3种阻燃钛合金，分别测试其在不同热暴露和蠕变工艺下的热稳定性能和蠕变性能，并观察其显微组织。结果表明，随V元素含量的增加，合金热稳定性能和抗蠕变性能提高，并且V元素的含量对热稳定性能和蠕变性能的影响存在一个最佳含量，小于该含量时，V元素含量对热稳定性能和抗蠕变性能影响较大，大于该含量时，含量增加对其性能影响不大。在讨论中指出，V元素对热稳定性能和蠕变性能的影响主要表现在对β相稳定性的影响，对TiCr2相形成过程的影响和与空位的相互作用三个方面，并详细论述了其机理。     

应变速率对铸态Ti40阻燃钛合金热变形行为的影响

利用热模拟试验机对铸态Ti40合金在950～1100℃、0.001～1.0s<'-1>条件下进行热压缩试验,研究了应变速率对该合金流动应力和变形组织的影响.结果表明,流动应力随应变速率的增大而增大,不同温度和应变速率的真应力-真应变曲线呈稳态流动型.温度越低,发生动态再结晶的应变速率越小,且动态再结晶晶粒的体积分数和平均晶粒尺寸均随应变速率的减小而增大.在实验热力参数下的动态再结晶程度比较低,最大的体积分数在20%左右,再结晶晶粒的平均尺寸为19.2～47.0μm.从降低能耗和提高加工性能等角度考虑,在950～1000℃,应变速率以小于0.1s<'-1>为宜;在1050℃附近,应变速率以小于1.0s<'-1>为宜;在1100℃附近,应变速率以1.0～0.001s<'-1>较适宜.     

热暴露对激光沉积Ti60A高温钛合金组织性能影响

对比研究了激光沉积Ti60A高温钛合金经600℃,100 h的恒温热暴露和循环热暴露后显微组织、拉伸性能及断口形貌。结果表明,恒温热暴露后α相体积分数略有增大。循环热暴露后β相体积分数显著减小,α相体积分数增加约12%。这2种热暴露后合金中Ti3Al共格有序相和100~150 nm的六方S2型椭球状硅化物(TiZr0.3)6Si3的析出基本一致,拉伸性能均明显下降,尤其是循环热暴露后的塑性几乎丧失,这与合金组织在循环热应力作用下的显著变化密切相关。     

热暴露对TC11钛合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜和室温拉伸实验,研究500℃不同时间热暴露对TC11钛合金组织及性能的影响。结果表明:经500℃高温长时间暴露后,TC11钛合金的室温拉伸强度略微增加,而塑性明显下降,随着暴露时间的延长,塑性下降趋势减缓;热暴露400 h后,抗拉强度(σb)提高了30 MPa,断面收缩率(ψ)降低了11.74%。热暴露过程中,合金塑性的降低主要是硅化物和α2相协同作用的结果,其中α2相对力学性能的影响起主导作用;α2相的稳定化和长大过程是合金塑性下降的主要原因。     

热氢处理对Ti600钛合金组织和性能的影响

针对近α型Ti600钛合金热加工抗力大、变形困难等问题,通过对实验样品分别进行5种不同氢含量的置氢处理和真空退火除氢,研究热氢处理过程中Ti600钛合金的组织结构演变和高温力学特性,探讨热氢处理对钛合金组织和高温力学行为等热加工工艺塑性的影响规律。研究表明,对于Ti600钛合金,热氢处理后合金出现不同程度的组织细化,置氢量在0.1%～0.5%范围内,热氢处理可有效提高Ti600近α型合金的热加工工艺塑性。     

950℃热暴露对K403镍基合金组织和性能的影响

针对镍基铸造高温合金K403,在950℃高温下分别进行了5、50和100 h的热暴露试验,研究热暴露对K403合金显微组织和室温力学性能的影响.结果表明:K403合金经高温热暴露后,晶内和晶界析出M6C碳化物,y'相聚集长大且边角发生钝化,随热暴露时间的延长,出现y相边角钝化变成圆形或近圆形,部分y相发生定向相互连接粗化的现象和趋势;合金的名义屈服强度和抗拉强度随热暴露时间的延长而下降,而塑性则明显提高,导致合金强度下降塑性提高的主要原因之一则是γ'强化相的聚集粗化;热暴露前后,室温拉伸断口均为枝晶组织断裂,热暴露后的试样拉伸断面出现少量沿晶断裂特征和浅而小的韧窝,且存在韧窝的数量随热暴露时间的延长而增多.     

热暴露对2055-T83铝锂合金的显微组织与力学性能影响

通过拉伸测试与电子显微分析方法研究了高温热暴露处理对2055-T83态铝锂合金的显微组织与力学性能的影响。结果表明,2055-T83态合金在150℃下热暴露时,强度降低较少,主要原因是T₁相具有良好的热稳定性和较强的抗粗化能力。当热暴露温度为300和350℃时,合金强度迅速下降,伸长率大大增加,此时合金中的主要强化相T₁相发生粗化及部分溶解,同时合金中还出现了Ω-Al₂Cu相和Al₃Zr颗粒。