TA15钛合金多向锻造组织和拉伸性能研究

通过多向锻造工艺制备不同变形道次和变形温度的TA15钛合金试样,利用金相观察、EBSD、晶粒尺寸统计和准静态拉伸试验,分析变形过程中组织形貌、晶粒尺寸、相含量、晶界取向差和力学性能的变化。结果表明：TA15钛合金经700 ℃中温多向锻造后获得显著细化的等轴组织,且随着变形道次的增加,促使大角度晶界含量增加,同时晶粒尺寸逐渐减小,3道次后初生α平均晶粒尺寸细化至约为6.0 μm,变形后组织为α+β相,相比初始组织α相含量减少,β相含量增加;在800 ℃和900 ℃变形条件下晶粒尺寸增加,但小于初始试样;坯料的强度经多向锻造后有较大提升,700 ℃、3道次后材料抗拉强度为1443 MPa,延伸率为13.6%,比初始试样略有降低,900 ℃材料抗拉强度为1178 MPa,延伸率提高到15.8%,综合性能得到明显提升。     

TA15钛合金的相变、组织与拉伸性能

研究TA15合金在4个典型温度1 020、1 000、900、800 ℃以及水淬、空冷和炉冷3种冷却方式下的相变、组织与性能的关系.结果表明:随着冷却速度的降低,1 020 ℃热处理合金的显微组织由马氏体α′相向针状(α+β)相和片状(α+β)相转变,970 ℃及900 ℃热处理后则由初生α+马氏体α′相向初生α+针状(α+β)和等轴α+晶界β演变,800 ℃热处理后只有α和β两相组织;在1 020～900 ℃热处理后,TA15合金的室温和高温强度随冷却速度降低有明显下降,冷却速度相同时,强度随温度升高而提高,而在800 ℃热处理后的强度和塑性与冷却方式无关.     

TA15钛合金接头补焊组织特征分析

采用光学显微镜、X射线衍射仪和电子探针等测试手段分析TA15钛合金熔焊接头补焊微观组织特征，探讨钛合金焊缝多次补焊的可行性。组织观察结果表明，钛合金接头补焊过程即是在原始焊缝基础上形成新的焊缝及热影响区的过程；补焊层焊缝与原始焊缝之间结合良好，未发现界面反应物以及气孔、裂纹、夹渣等缺陷；焊缝及母材过渡区中Ti、Al、V、Fe等元素不存在成分偏析；室温下补焊焊缝组织由α-Ti组成；随着补焊次数增加，晶粒有所粗大，出现少量锯齿状α相，补焊区显微硬度有一定降低趋势，分析结果表明TA15钛合金补焊是可行的。     

TA15钛合金疲劳裂纹扩展与显微组织的关系

对TA15钛合金的疲劳裂纹扩展速率及其影响因素进行了研究.结果表明,在β区锻造的模锻件,其低倍组织为清晰可见的β晶粒,属于较粗大的网篮组织.在α β区锻造的模锻件,其组织为双态组织.β区锻件的塑性偏低,但其da/dN疲劳裂纹扩展速率明显比α β区锻件的慢.β区锻件的da/dN疲劳裂纹的断口形貌中,包括裂纹扩展的初期、中间阶段和末尾断裂阶段,都明显存在二次裂纹和解理脆性特征.     

TA15钛合金挤压薄壁型材拉伸性能及差异性研究

针对"直接热挤压"和"热挤压+脉冲锻打"TA15钛合金薄壁型材的室温力学性能及差异开展实验研究。通过对型材不同位置切取的试样进行拉伸试验,获得了型材抗拉强度和屈服强度分布规律,并对性能数据分布的均匀性和一致性进行深入分析。结果表明,"直接热挤压"态型材的抗拉强度和屈服强度数值分布较分散,强度离散系数大于3.5%;而"热挤压+脉冲锻打"态型材的抗拉强度和屈服强度数值分布相对集中,不同批次型材之间的力学性能一致性较好,强度离散系数均小于3%。进一步分析表明,2种状态型材之间的性能差异与型材表面状态、表面细晶层和截面尺寸有关。脉冲锻打能够改善型材表面细晶层分布的均匀性和截面尺寸精度,从而改善型材力学性能分布的均匀性和一致性。     

热处理对TA15钛合金组织的影响

研究了从820℃、900℃、980℃和1030℃水冷、空冷和炉冷对TA15钛合金微观组织和硬度的影响。结果表明,随着加热温度的升高,初生等轴α相不断减少,亚稳定β相不断分解,形成细小的次生针状α相(αs);随着冷却速度的降低,合金的组织向针状和片状(α+β)相转变。显微硬度随加热温度的升高而提高,而冷却方式对其硬度影响不大。     

TA15钛合金高温变形多晶体塑性有限元模拟

通过晶体塑性有限元与电子背散射衍射(EBSD)技术相结合的方法,实现TA15钛合金相变点以上高温压缩变形的晶体塑性有限元模拟。采用元胞自动机方法获得了晶粒的初始形貌,通过用户子程序UMAT将基于率相关晶体塑性本构方程嵌入到软件ABAQUS中。模拟结果显示,TA15合金热压缩变形组织呈明显的形变不均匀特征,模型中晶粒内部应力应变分布不均匀。不同晶粒滑移系的开动不同,即使在同一晶粒内部,也存在滑移系开动不同步的情况。采用电子背散射衍射(EBSD)技术对TA15钛合金的热压缩变形组织的变形不均匀特征进行了验证。     

组织不均匀性对TA15电子束焊接接头疲劳裂纹扩展的影响

采用一种水平切取疲劳试样的方法,研究厚板TA15合金电子束焊接接头的焊缝(WS)和热影响区(HAZ)的显微组织、硬度、疲劳裂纹扩展速率以及疲劳断口形貌。结果表明:在距焊缝顶端同样高度时,热影响区的组织不均匀性最大;从焊缝顶端到底部,焊缝的α′马氏体组织细化,但焊缝的组织不均匀性增大;受较高的组织不均匀性的影响,热影响区的疲劳裂纹扩展速率比焊缝的高,疲劳断口形貌反映了这种宏观上的差别。     

TA15钛合金等温近β变形行为及微观组织演化

通过热模拟压缩实验研究了TA15钛合金等温近β变形行为和微观组织演化,定量分析揭示了近β变形温度、应变速率、变形量对TA15合金流动应力和微观组织的影响。结果表明:在近β变形过程中,变形温度升高,应变速率降低,将抑制动态再结晶过程,促进动态回复过程;变形温度降低,应变速率升高,将抑制动态回复过程,促进动态再结晶过程。变形温度是影响等轴α相含量,晶粒尺寸和平均轴比的主要因素,增加应变速率对等轴α相晶粒细化的作用并不明显。在近β温度区间,建立了等轴α相含量和晶粒尺寸与变形温度关系的经验模型。研究结果可为TA15钛合金等温近β成形工艺优化控制提供依据。     

TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能分析

以CaR与MgF2的混合物为活性荆，对TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能进行了分析，并和常规TIG焊进行了比较。结果表明：A-TIG焊能够有效减少气孔数量，提高接头的抗拉和抗弯性能；与常规TIG焊相比，A-TIG焊HAZ较窄且组织较细，而二者的焊缝区组织基本相同；活性荆的加入并没有降低A—TIG焊接头的耐腐蚀性能。     

不同原始组织TA17钛合金的热变形行为研究

通过热压缩试验研究了不同原始组织的TA17钛合金在温度750~950℃和应变速率0.01~20 s~(-1)范围内的热变形行为,并且分析了原始组织晶粒尺寸对TA17钛合金热变形行为的影响。结果表明,TA17钛合金在750~900℃时的变形机制主要以动态再结晶为主,峰值应变随着温度升高和应变速率的降低而降低;而在900~950℃时以动态回复为主,峰值应变随着温度升高而增大。相同变形参数下,原始晶粒尺寸越小,热变形过程中的流变应力越小,动态再结晶程度越大。减小原始组织晶粒尺寸,可以有效提高TA17钛合金的热加工稳定性,扩大热加工的可加工区间。     

TA15钛合金强热旋微观组织演变(英文)

研究TA15钛合金热强旋过程中的微观组织演变,探讨壁厚减薄率对TA15钛合金微观组织演变的影响。变形过程中,滑移变形是主要的变形机制,孪晶起到协调变形的作用。微观结构逐渐转变为细小的纤维组织,并且初生α晶粒的长径比随着壁厚的减薄而增加,再结晶分数和显微硬度也随着减薄率的增加而增加。     

TA15钛合金喷丸强化

为研究喷丸工艺对钛合金材料的强化效果,对TA15钛合金进行喷丸强化实验,并分别在手持式粗糙度仪和液压伺服疲劳试验机上测试了材料强化后的疲劳寿命及表面粗糙度。研究发现,喷丸强化能提高TA15钛合金的疲劳寿命,在弹丸S280、喷丸强度0.15mmA～0.2mmA条件下,可获得相对最好的疲劳性能。强化后的试样表面粗糙度与疲劳寿命的关系表明,较好的表面粗糙度可以获得较高的疲劳寿命,说明表面粗糙度是影响TA15钛合金材料疲劳寿命的因素之一。研究结果对TA15钛合金材料的喷丸强化工艺设计,具有指导作用。     

TC4钛合金高温变形时微观组织变化的计算

运用定量金相分析技术研究了TC4钛合金在高温变形过程中的微观组织演变。在此基础上 ,探索利用模糊集理论中的模糊动态线性模型描述TC4钛合金高温变形时的显微组织变化。在建立预报模型时 ,以实验测定的TC4钛合金在高温变形过程中组织参数 (α相的体积分数和尺寸 )随工艺参数 (变形温度、变形程度和变形速率 )的变化为训练样本 ,用线性回归法确定结论参数 ,获得了TC4钛合金高温变形时微观组织演变的预报模型。将训练样本及测试样本的实验结果与预报模型的计算结果进行比较 ,本文模型的计算结果可靠     

片状TA15钛合金在热变形过程中的动态球化动力学

通过等温热压缩实验定量地研究片层TA15钛合金在860～940℃,应变速率0.01～10s？1范围内的动态球化动力学。研究发现TA15钛合金的动态球化动力学和动力学速率对热变形参数很敏感。动态球化率随应变的增加、温度的升高和应变速率的降低而增大,且应变的变化规律遵循动力学Avrami模型曲线。通过模型预测球化开始应变和完全球化所需要的应变分别为0.34～0.59和3.40～6.80。动态球化动力学速率随着应变的增加呈现先增大后减小的趋势。球化动力学速率的峰值对应的球化率为20%～33%,且随着温度的升高和应变速率的降低而增大。     

Flow behavior and microstructure evolution during hot compression of TA 15 titanium alloy

The samples of TAI 5 titanium alloy were hot compressed in the temperature range of 550-1 000 β at constant strain rate from 0.01 s^-1 to 1.0 s^-1. The flow behavior and microstructural evolution during hot deformation of TA 15 alloy were investigated, based on which the hot working parameters of TA15 alloy were selected. The results show that with the increase of deformation temperature and decrease of stain rate, the flow stress decreases gradually, but the magnitude of stress drop varies with the increase of temperature in different temperature intervals. According to the flow stress and deformation microstructure, the deformation behavior can be classified into three types as working hardening（550-600 β, α＋β phase）, dynamic recrystallization （650-900 ℃, α＋β phase） and dynamic recovery（950-1 000 ℃, β phase）. The main softening mechanism is dynamic recrystallization（DRX） of a phase in α＋β phase zone and dynamic recovery（DRV） of β phase in β phase zone. As the stain rate decreases dynamic recrystallization of a phase proceeds more adequately in α＋β zone and the β subgrains of dynamic recovery have the tendency to grow infl zone. The reasonable temperature for warm forming of TA15 alloy is in the range of 600-700 , which has been verified by warm spinning experiment of tube workpieces.：     

TA15钛合金棒材在加热和冷却过程中的相转变

采用空冷保留高温组织状态的方法,研究TA15钛合金棒材在β相区和两相区加热和冷却过程中的相转变。结果表明,在两相区加热时,随着温度的升高,次生α相(α_s)逐渐减少,β相逐渐增多,晶粒形态均为等轴状;当加热至β相区温度,等轴状的初生α相明显减少,次生α和β相由等轴状转变为层片状。在冷却过程中,初生α相优先长大;次生α相在较低温度下通过形核析出长大。此时初生α相的长大将受到限制;随着保温温度的降低,次生α相的析出温度降低。     

氢对TA15钛合金微观组织的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对不同氢含量TA15钛合金的微观组织进行观察,研究氢元素对其微观组织的影响.结果表明:氢是β相稳定元素,随着氢含量的增加,TA15组织中残留β相的含量随之增加;氢的存在能够促进TA15钛合金中孪晶的生长,随着氢含量的增加,孪晶数量随之增大;充氢后,TA15钛合金组织中生成氢化物,氢化物的形成方式有3种,一是以α相为基体、按α→α+δ方式析出面心立方结构的δ氢化物;二是在α相内部析出的层片状氢化物;三是按β→δ+α方式在β相内部共析转变生成的层状交替分布的δ氢化物.