时效温度对Ti—10V—2Fe—3Al合金的组织和断裂韧性的影响

近似β型钛合金－－－Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｌ与以往应用较多的Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｖ合金相比,强度、韧性、疲劳强度高、锻压性优良,因而被应用于宇宙航空仪器。该合金能通过制造工艺以控制组织从而控制其断裂韧性。本文研究不同时效温度条件下,原β粒子、晶界α相的宽度和基体针状α相的宽度与断裂韧性值的关系,结果表明,这些组织与断裂韧性值相关。     

锻造工艺对Ti-1300合金棒材组织和性能的影响

研究了α+β锻造、近β锻造、β锻造3种锻造工艺对Ti-1300合金棒材组织和力学性能的影响。结果表明,锻造工艺对Ti-1300合金显微组织影响较大。经α+β锻造后,Ti-1300合金棒材的初生α相为细小等轴状,近β锻造后多为短棒状,β锻造后为沿晶界分布的尺寸较大的块状α相。经不同工艺锻造的Ti-1300合金棒材热处理后,近β锻造和β锻造的抗拉强度明显高于α+β锻造,同时β锻造后棒材的断裂韧性最高,近β锻造次之。本实验条件下,经β锻造的Ti-1300合金棒材抗拉强度达到1390 MPa,断裂韧性超过70 MPa·m~(1/2),是最优的锻造工艺。     

TC17钛合金一级轮盘锻造工艺研究应用

TC17钛合金是一种富β稳定元素的α+β两相钛合金,其名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr,具有高强度、高断裂韧性及高淬透性.美国已成功地将其用于军用和民用航空发动机的压气机盘、风扇盘等零件上.该合金一般在β相区锻造,锻后采用两重退火,从而获得网篮编织α组织,有很高的断裂韧性和蠕变抗力.     

α+β钛合金微观组织对强韧性的影响概述

α+β钛合金的微观组织对强度和断裂韧性有重要影响。本文概述了Ti-6Al-4V、Ti-62222s、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo等钛合金的拉伸性能、断裂韧性与组织特征参数的定性和定量关系。同时指出组织参数定量化、神经网络和有限元技术的综合利用可以有效预测组织和性能的关系。     

β锻造Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性（英文）

研究β锻造Ti-6Al-4V(Ti64)合金拉伸性能和断裂韧性的各向异性。对饼材不同取向的显微组织和晶体学织构进行分析，同时研究取样方向对拉伸性能、断裂韧性的影响。结果表明，Ti64饼材原始β晶粒呈扁平状。室温下合金主要由α相构成，β锻造后β→α相变产生的多个α相变体导致α相织构强度较低。力学性能各向异性的主要影响因素为原始β晶粒形貌以及与α织构相关的滑移。采用J积分阻力曲线法测定合金的起裂韧性，并将起裂韧性KJIC分为内在韧性和外在韧性。内在断裂韧性各向异性主要与原始β晶粒对裂纹尖端塑性区范围的影响相关；外在断裂韧性主要与α片层与集束对裂纹曲折程度的影响相关。     

β相区凝固的铸造γ-TiAl基合金的微观组织(英文)

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及差示扫描量热仪(DSC)研究Ti-43Al-4Nb铸态合金及其热处理态合金的显微组织以及相转变行为。结果表明:通过从β相区凝固的方法可以获得组织细小的铸态Ti-43Al-4Nb合金;凝固过程中γ晶能够直接从β相中形核,β相与γ相沿初始α晶界共存,有效地抑制了铸态Ti-43Al-4Nb合金晶粒的长大;Ti-43Al-4Nb合金在凝固过程中的相转变顺序为L→L+β→β→α+β→α+βr→α+γ+βr→(α2+γ)片层+γ+βr;经1250℃、16h热处理后,Ti-43Al-4Nb合金的显微组织与铸态组织相比有一定程度的粗化;由于Nb元素的充分扩散以及β相的非平衡状态,经过上述热处理过程后残余β相能够被完全消除。     

热机械处理对Ti-6-22-22S合金组织与性能的影响

研究了不同热机械处理工艺及随后的热处理工艺对Ti-6-22-22S(Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-Si)合金组织、性能的影响.结果表明在β相区加工并在两相区固溶时效处理,可使合金的强度、塑性和断裂韧性达到优良组合.     

Ti-22Al-25Nb与TC11异种钛合金的线性摩擦焊接

通过Ti-22Al-25Nb(Ti2AlNb基合金)与TC11((α+β)钛合金)的线性摩擦焊接,研究焊接工艺参数对接头外貌及界面结合率的影响,观察接头附近显微组织,并测试了其显微硬度。结果表明,随着焊接工艺参数,如摩擦时间、摩擦频率和摩擦压力的提高,接头的结合率显著提高;在焊接和随后的冷却过程中,TC11合金侧的热影响区域发生了α→β→α′相变,形成的大量针状马氏体α′相使焊缝区的显微硬度值显著增大;Ti-22Al-25Nb合金侧的热影响区域主要发生了(O,α2)→B2/β相变,随着O相和α2相的减少,该区域金属的显微硬度值显著降低。在合适的工艺条件下,线性摩擦焊接Ti-22Al-25Nb合金与TC11合金能够形成质量完好的焊接接头。     

基于不同Mo添加的激光立体成形Ti-6Al-xMo合金的显微组织演化和力学性能研究

本文采用激光立体成形技术(Laser Solid Forming,LSF),基于Mo当量混合Ti、Al、Mo粉末沉积新型Ti-6Al-xMo(x＝2、3、4)钛合金,研究了其显微组织形成与室温拉伸性能。结果表明：三种合金的凝固组织均呈现沿<100>方向生长的粗大柱状晶,顶部为细小等轴晶,且随着Mo含量的增加,柱状晶宽度逐渐减小,等轴晶层厚度逐渐增大;初生β晶粒中的微观结构是由初生α板条和残余β相组成的,还存在晶界α和α束域,通过电子背散射衍射(Electron Backscatter Diffraction, EBSD)分析发现三种成分均出现12种α变体且出现变体占优现象;随着Mo含量的增加,Ti-6Al-xMo强度硬度增加,延伸率减小,初生α板条宽度和面积比减小,增加到Ti-6Al-4Mo时,晶内出现次生α相。相比之下激光立体成形Ti-6Al-2Mo、Ti-6Al-3Mo分别具有抗拉强度962MPa、延伸率11.5%和抗拉强度982 MPa、延伸率9.2%的优异室温拉伸性能。     

显微组织对Ti-13Nb-13Zr医用钛合金力学性能的影响

研究了Ti-13Nb-13Zr合金在β相区和α β相区固溶和时效处理后合金的力学性能变化规律。利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察和X射线衍射分析，重点分析了不同显微组织对合金强韧性的影响。结果表明：含有一定数量初生α析出相的加工态组织具有较高的强度和断裂韧性。固溶时效处理后，随着显微组织的形貌、晶粒大小和数量的不同，其对强度和断裂韧性的影响也有所不同。     

双相钛合金微观应力-应变分布的数值模拟

测量了α+β型Ti-8Mn双相钛合金的应力-应变曲线,设计了成分与Ti-8Mn双相钛合金中α和β相成分相近的单相α钛合金和β钛合金,根据这2个单相钛合金的应力-应变曲线,计算了Ti-8Mn双相钛合金的应力-应变曲线并与测量值进行了对比.结果表明:二者吻合得很好,说明所建立的有限元模型是有效的.根据上述模型,对在β相内存在一个α相的情况下,沿不同截面应力-应变的分布进行了数值模拟.结果表明:在外加应力的作用下,最小应力出现在中心α相内,最大应力出现在α-β边界,随着向两侧距离增加,应力值逐渐减小,而应变分布与应力分布相反.     

双相钛合金室温大压缩变形下的组织细化(英文)

研究了室温大压缩变形下双相Ti-3Al-4.5V-5Mo钛合金的组织细化。原始片层组织中α相和β相的平均宽度分别为0.7和0.5μm;当压下量达到75%时,在α相和β相中均发现了纳米晶,晶粒尺寸分别约为50和100nm。采用TEM和XRD对大压缩变形后的显微组织和织构变化进行分析。结果表明,α相中滑移位错间的交互作用、β相中滑移位错间及与应力诱发马氏体的复杂作用是显微组织细化的原因。此外,α相和β相之间的相互作用对于晶粒细化有影响。     

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。     

Ta对新β型γ-TiAl基合金板材组织与性能的影响

本文以Ti-42.5Al-2Cr-0.2W与Ti-42.5Al-2Cr-0.2W-3Ta合金板材为研究对象,系统分析了Ta对两种合金的不同状态显微组织及硬度的影响规律与内在的机制变化。结果表明：加工状态下,未含Ta的组织中片层粗大且原始α晶粒较多;含Ta的组织片层细小均匀,再结晶晶粒数量多,原始α晶粒少。热处理状态下,含Ta的组织中片层球化趋势增加,B2相易分解为α2+γ。热处理时间延长,未含Ta的合金组织内的晶团长大速度更快。TEM组织中含Ta的合金板材组织中存在更多的β相以及少量的ω相,不含Ta的组织中β相少且无ω相。此外,硬度分析发现含有Ta的γ-TiAl合金板材硬度值低于不含Ta的合金板材,这与片层细小及β、ω相的数量有关。     

连续冷却条件下Ti-1300合金的组织演变与连续转变图（英文）

通过OM、SEM、TEM和EBSD研究了Ti-1300合金在连续冷却条件下组织演变规律和亚稳β相的分解形式,并采用高精度膨胀法建立了合金的连续冷却转变动力曲线。结果表明:当连续冷却速度比较缓慢时,Ti-1300合金发生β→α+β转变,并获得集束状的显微组织;而当冷却速度0.3°C/sv1.5°C/s时,Ti-1300合金发生β→α+β+βm转变,并获得细针状的α+β组织和残余的βm相;当冷却速度大于3°C/s时,Ti-1300合金基本获得全部β相,所以把3°C/s认为是合金的临界冷却转变速度。在缓慢冷却过程中,Mo当量梯度是合金中α相生长主要动力。随着冷却速度的增加,Ti-1300合金的显微硬度先增加后降低,在冷却速度为0.3°C/s时,显微硬度达到最大值。     

热处理对Ti-5553钛合金棒材组织与性能的影响

研究了Ti-5553合金Φ300 mm大规格棒材在典型热处理工艺条件下的微观组织与力学性能。结果表明:Ti-5553合金的力学性能对固溶温度非常敏感;在BASCA热处理条件下Ti-5553合金断裂韧性高达87.3 MPa·m1/2,强度也维持在1100 MPa左右;在820℃固溶并在580~620℃时效后,Ti-5553合金弥散分布着大量等轴初生α相颗粒和针状次生α相,其相对体积分数决定了Ti-5553合金的强度和塑性匹配。     

TC21合金片层组织特征对其断裂韧性的影响

研究TC21合金经β相区固溶并慢速冷却后的片层组织特征(晶界α层厚度、α片层宽度、α集束尺寸)及断裂韧度随冷却速率的变化规律,探讨片层组织特征与断裂韧度的关系。结果表明:随着冷却速率的增大,TC21合金α片层集束、α片层厚度及晶界α层宽度均减小。在本文实验测试尺度范围内,α片层宽度、α片层集束尺寸及晶界α层厚度的增大均可提高合金的断裂韧性。     

热加工工艺对Ti-1300合金轧制棒材显微组织的影响

研究了轧制温度、变形量以及热处理工艺对Ti-1300合金显微组织的影响,并讨论了热加工工艺与合金组织结构以及形貌之间的联系规律。结果表明:两相区轧制后的加工态Ti-1300合金主要由等轴的β相和球状α相组成,随轧制温度向合金相变点温度的升高,α相逐渐溶解在β基体上,因而β单相区轧制的合金主要由等轴的β相晶粒组成,而合金的晶粒随变形量的增加而破碎越充分,组织也更加细小、均匀。两相区固溶处理后的Ti-1300合金在晶界和晶间析出球状以及条状α相,弥散分布于亚稳定β基体,产生细晶强化效应,而β单相区固溶处理后的合金主要由平均晶粒尺寸为60μm的等轴β相组成。两相区固溶处理后的时效态Ti-1300合金的组织主要由条状初生αp相、针状次生αs相以及β基体组成,热轧温度和变形量对时效态Ti-1300合金中αp相的形貌特征影响较小,但αp相和αs相都随时效温度的升高而不同程度的长大,针状次生αs相弥散分布在β基体上。     

热处理工艺对Ti-53合金显微组织和力学性能的影响

对Ti-53(Ti-5Al-1Sn-1Cr-1Fe)钛合金在不同热处理条件下的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,完全退火处理后,β相明显减少,α相发生再结晶,组织由针片状α相+少量β相组成,强度、硬度较低,塑韧性较高;固溶处理后,部分β相无扩散转变为α’相;时效处理后,固溶时出现的部分不稳定α’相发生分解,最终组织为片状α相+高度弥散的β相+少量α’相,还出现一定量的β斑,强度和硬度明显提高,塑韧性也有所提高。Ti-53合金的室温拉伸断口表现为韧脆混合断裂特征。     

固溶-时效热处理工艺对近β钛合金显微组织演化与力学性能的影响（英文）

研究钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr(Ti-55531)在不同固溶(760～820℃)与时效(580～640℃)热处理条件下的显微组织演化、力学性能及断裂机理。结果表明,初生α相(α_p)的体积分数随固溶温度的升高而降低,而次生α相(α_s)的长度随时效温度升高而降低,其宽度则随时效温度升高而增加。Ti-55531合金的屈服强度和抗拉强度随固溶温度升高而降低,但随时效温度的升高而增大。合金在800℃固溶2 h、640℃时效8 h的条件下获得的抗拉强度(1434 MPa)与韧性(伸长率7.7%)达到最优匹配。随时效温度和时间的增加,α_s相发生粗化,使微观裂纹扩展路径变得曲折、崎岖,从而提高裂纹扩展阻力,最终提高合金的韧性与断裂韧性。