Ti600高温钛合金600 ℃下表面稳定性研究

对Ti600合金600℃下氧化特性和氧化对力学性能的影响进行了研究。结果表明,Ti600合金氧化皮生长接近氧扩散控制的氧化皮生长规律。经过600℃长时间氧化,表面主要形成TiO2和Al2O3氧化物,固溶于α-Ti的氧元素主要存在于八面体间隙中,使得α-Ti晶格a、b轴几乎不变,c轴畸变明显。通过力学性能对比分析,证明表面氧化是Ti600合金热暴露后塑性降低的最主要原因,要使合金在600℃稳定使用,采取表面保护措施是必要的。     

Ti600高温钛合金600 ℃下组织稳定性研究

对Ti600高温钛合金600 ℃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的量不多,主要是硅化物的析出和a相的有序化过程。热暴露过程中,合金塑性的降低主要是硅化物和a2相协同作用的结果,其中a2相对力学性能的影响起主导作用;a2相的稳定化和长大过程是合金塑性下降的主要阶段。     

高温钛合金的热稳定性研究进展

高温钛合金主要用于制作航空发动机压气机叶盘、叶片、机匣等耐高温部件,在应用环境中其热稳定性是最重要的特性指标之一。介绍了近些年来高温钛合金在使用过程中热稳定性的研究进展,并从合金元素的选择与添加原则、热加工及热处理3个方面对高温钛合金组织稳定性和力学性能的影响进行论述,最后对高温钛合金的研究方向进行了展望。     

550℃高温钛合金的性能

Ｔｉ－５Ａｌ－４Ｓｎ－２Ｚｒ－１Ｍｏ－０．２５Ｓｉ－１Ｎｄ（简称Ｔｉ－５５）高温钛合金是我国自行设计研制的一种新型耐热钛合金．该合金通过添加适量稀土元素Ｎｄ,细化了合金组织,提高了合金抗氧化能力。稀土元素在合金中的内氧化,使合金基体中的氧含量降低并促使基体中的锡原子向稀土氧化物转移,抑制了Ｔｉ３Ｘ相的析出。同时,稀土氧化形成的稀土氧化物颗粒作为合金形核的弥散质点及其稀土氧化物颗粒周围所形成的位错亚结构对合金起到强化作用,使Ｔｉ－５５合金在使用温度下具有满意的热强性和热稳定性的最佳匹配。 近年,我…     

近α高温钛合金600℃蠕变变形机制的TEM研究

测量了具有不同组织形态的Ti-1100和IMI834合金在600℃,150MPa,100h条件下的蠕变栈残余变形量,利用透射电镜观察了蠕变前后合金中的位错和组织形态,分析了两种合金的蠕变变形机制。结果表明Ti-1100合金的蠕变由位错所控制,位错上析出的大量硅化物粒子强烈阻碍着位错的滑移,但局部区域由于位错攀移而出现了动态再结晶。IMI834合金的蠕变由位错和α片层的界面滑移共同控制,其中位错蠕变方式与Ti-1100合金极为相似,而界面滑移蠕变增加了合金的蠕变变形。     

Ti600高温钛合金的力学性能

研究Ti600高温钛合金经过不同退火制度处理后的显微组织和力学性能。结果表明:Ti600合金具有良好的热稳定性,片层组织可以获得强度与塑性的良好匹配,蠕变性能优异。随着退火温度的升高,合金的强度升高,合金经过双重退火后的强度高于一次退火的强度。     

600 ℃高温钛合金的研究进展

对2.0 mm厚Ti60合金进行激光摆动焊接,研究光束圆形摆动时摆动频率和摆动幅值对焊缝成形及能量分布的影响. 结果表明：相较常规激光焊接,激光摆动焊接可以明显改善Ti60合金焊接接头焊缝成形;光束摆动参数对焊缝成形的影响与激光能量分布密切相关,可通过调整能量分布控制焊缝成形. 当摆动频率为100 ~ 150 Hz,摆动幅值为0.5 ~ 1.0 mm时,激光能量分布相对均匀,可获得焊缝成形良好的Ti60合金激光焊接接头. 与常规激光焊缝相比,摆动焊缝熔宽增加约30%,整体飞溅数量减少30%以上,为对接焊缝提供了更大的间隙适应性并有效改善了焊接质量. 在光束摆动参数中,摆动幅值对焊缝成形特征及能量分布的影响更明显.     

BT25Y钛合金在600 ℃—800 ℃的高温氧化行为研究

研究了BT25Y钛合金在600 ℃、700 ℃和800 ℃下的高温氧化行为。采用连续氧化增重法,并结合氧化速度常数、氧化活度等理论计算了合金的氧化动力学和热力学规律;利用XRD、SEM和EDS等表征方法研究了氧化膜的相结构和表面、截面形貌及元素分布。结果表明：BT25Y钛合金在600 ℃和700 ℃均有较好的抗氧化性能,其连续氧化动力学曲线符合抛物线规律,氧化层由细小TiO₂和Al₂O₃组成,氧化膜可有效阻止氧渗入基体,降低氧化速度;BT25Y钛合金在800 ℃氧化严重,其连续氧化动力学曲线近似符合直线规律,氧化层由Al₂O₃层和TiO₂层交替组成,氧化膜疏松多孔,不能有效阻挡氧向基体一侧的扩散。     

提高高温钛合金性能的途径

介绍了高温钛合金的发展与现状，着重分析了美国、英国、俄罗斯高温钛合金的发展和现状，探讨了高温钛合金的发展方向，并针对高温钛合金研究和设计中存在的困难，初步提出了一些解决问题的途径，即寻找新的添加元素，发掘与应用稀土元素，开发以Ｔｉ３Ａｌ和ＴｉＡｌ化合物为基的抗蠕变合金、研究抗氧化涂层等。     

Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金的研究进展

对高温钛合金研究主要包括3个方面,一个是Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系的近α合金,一个是Ti-Al金属间化合物以及钛基复合材料。主要就Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α高温钛合金,从合金设计原则、各国主要的高温钛合金、600℃高温钛合金的特点、发展高温钛合金的问题及解决的途径、高温钛合金合金化探讨等5个方面进行了综述。     

IMI834高温钛合金的热机械疲劳特性

用合适低密度的高强钛合金取代涡轮压缩机部件的镇基会金可以大大减轻喷气发动机的重量，从而增加载荷和减少燃料的消耗．为此目的而研制的最新高温钛合全具有优良的培变和疲劳性能，预计工作温度可达600℃．根据现行的热处理，可以得到细小等轴、层状或双态的显微组织．层状组织对编变形变产生较高的抗力，而细小的等轴组织在疲劳负荷占主导的地方更有益，双态显微组织兼备优良的蚂变和疲劳性能．工业上采用的IMI834合全具有这种双态组织，它还含有少量的硅，这可提高闲变抗力．细小的SZ型硅化物沉淀千层片边界处，而固港体中的硅可有效…     

Nd对一种近α型高温钛合金热稳定性的影响

采用光学显微镜、透射电镜以及扫描电镜观察分析了不含Nd和含0.8wt％Nd(简化为0.8Nd)的两种高温钛合金热暴露前后微观组织变化和拉伸断口形貌.结果表明,稀土Nd的添加可明显提高高温钛合金室温及高温拉伸性能,并有效改善合金热稳定性.其主要作用机理为:Nd在合金中以含有O、Nd、Sn三种元素为主的颗粒存在,弥散分布在合金中,细化了晶粒并提高合金强度,同时又降低了合金基体的氧含量,从而减小了基体的Al当量,改善合金热稳定性.     

增材制造600℃高温钛合金组织特征及力学性能研究

采用激光增材制造工艺在锻态Ti-6246合金上以不同线能量密度制备600℃高温钛合金（AM-Ti150），结合SEM、XRD及TEM等微观表征及拉伸性能实验，对其沉积层、界面结合区的组织特征以及力学性能进行分析研究，并探讨成形机理。结果表明：AM-Ti150合金沉积层的微观组织为α"马氏体组成的网篮组织，在本研究的线能量密度范围内，随着线能量密度的增大，AM-Ti150合金沉积层的缺陷减少，致密度增大，马氏体片层的宽度增大，室温及高温的抗拉强度和延伸率均增大；当线能量密度为90 J?mm-1时，AM-Ti150合金沉积层的致密度为99.67%，试样室温抗拉强度和延伸率分别为1075 MPa和4.7 %，高温抗拉强度和延伸率分别为808.7 MPa和14.3 %；界面结合区的Ti-6246合金受热源影响形成从上至下不同的非均匀组织，上部由于Al和Mo元素扩散不充分而形成阴影结构，随着线能量密度的增大，Al和Mo元素扩散逐渐充分，阴影结构尺寸减小。     

一种新型耐650℃高温钛合金的氧化行为

研究了新型耐650℃高温钛合金Ti650在600～700℃下的氧化行为。通过氧化增重试验研究了氧化动力学规律,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了氧化膜的相结构和表面形貌,同时测试了氧化层对力学性能的影响。结果表明,Ti650合金氧化过程分为氧化初始阶段(<50 h)和氧化稳定阶段(50～100 h)。氧化初期质量增益迅速上升,当氧化时间超过50 h后,氧化速度减慢并趋于平稳,氧化进入稳定阶段。Ti650合金的氧化反应指数n值大于2,表明Ti650合金在700℃以下具有良好的抗氧化性能。Ti650合金的氧化反应产物主要为TiO_2,呈颗粒状。随着氧化温度的升高和氧化时间的延长,TiO_2颗粒尺寸增大。     

初始状态对Ti600钛合金热变形的影响

在Gleeble-1500热模拟试验机上采用等温压缩试验的方法研究了Ti600合金2种状态下的热塑性变形行为,获得了合金在温度为800～1100℃,变形速率为0.001～10s-1范围内的流变应力数据,并计算了合金2种状态条件下的变形激活能Q。结果表明:不同的初始状态对合金的热变形行为有影响,经过热加工处理后的合金变形激活能比铸态条件下的变形激活能高;合金在2种状态下的变形激活能分别为:在(α+β)相区为475和644kJ·mol-1,在β区为101和239kJ·mol-1。在(α+β)相区动态再结晶是合金的主要软化机制,而在β区软化机制则以动态回复为主。     

高温钛合金研究

评述了西北地区研制的550℃及其以上温度使用的高温钛合金发展现状并预测了其发展趋势。     

TG6钛合金的热稳定性及其在高温下的部分恢复

Thermal Stability of TG6 Titanium Alloy and Its Partial Resumption at High Temperature     

600 ℃时钛合金高温低循环疲劳行为及其微观机理

研究近α型TG6钛合金盘锻件双态组织在600 ℃不同应变幅条件下的低循环疲劳行为,总应变幅△εt/2控制在±0.6%～±1.5%,应变比R＝-1,采用三角波方式加载.结果表明:600 ℃低循环疲劳条件下,随着总应变幅的增加,循环峰值应力smax提高,而疲劳寿命Nf下降;对于TG6钛合金盘锻件双态组织,存在一个循环软化/硬化的总应变幅临界值(△εt/2)c,约为±1.0%,当总应变幅高于此值,表现为循环硬化行为,而低于此值时,则表现为循环软化行为;在所有应变幅条件下,疲劳裂纹均为多源萌生模式,600 ℃低循环疲劳变形行为主要受α晶粒内位错的平面滑移所控制,位错平面滑移集中的结果是最早在α晶粒内萌生疲劳裂纹;随着疲劳测试温度的提高,不同滑移系上位错滑移的临界分切应力的差别缩小,促进位错交滑移的进行.