轧制工艺对TA15钛合金薄板组织及力学性能的影响

研究了不同轧制工艺对TA15钛合金薄板显微组织和力学性能的影响。结果表明,经均匀化处理在α+β相区换向包覆叠轧轧制后可以获得晶粒尺寸均匀细小、力学性能均匀的TA15钛合金薄板。     

制备工艺对TA7钛合金板材外观、力学性能和组织的影响

TA7钛合金可被用于制造飞机蒙皮、喷气发动机焊接轮环等中等强度的焊接结构件,但由于存在成形塑性差、易开裂、成品率低等问题,TA7钛合金板材的加工难度较大。为此,针对TA7钛合金板材的生产工艺进行了探索性实验,对比了3种不同制备工艺对TA7钛合金板材开裂情况、显微组织及力学性能的影响。结果表明:开坯轧制在低温区域进行,一火轧制后板材表面开裂明显,成品板材晶粒细小,但组织均匀性不高;开坯轧制在相变点附近的高温区域进行,一火轧制后板材开裂程度明显改善,成品板材晶粒有所长大,但组织均匀性依旧较差;开坯轧制在低温区域进行,且后期采用换向轧制得到的板材表现出最优的综合性能。此外,3种工艺制备的TA7钛合金成品板材的室温力学性能相差不大。     

TA6钛合金板材换向轧制工艺研究

通过设计两种换向轧制工艺,采用2 800 mm四辊可逆热轧机成功制备了满足GJB 2505A—2008标准要求的3.5 mm厚TA6钛合金薄板,并研究了轧制工艺对TA6钛合金板材显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:采用这两种不同轧制工艺轧制TA6钛合金板材,当总变形量为72%时,板材内部均为混乱的魏氏组织,且组织均匀性差,纵横向抗拉强度差值大于50 MPa;随着变形量增大,组织不断细化,强度不断提高,当变形量达到89%以上时,与B工艺相比,采用A工艺得到的板材组织均匀性更好,且纵横向抗拉强度差值小于20 MPa。采用A工艺制备的TA6钛合金板材退火后为细小均匀的再结晶组织,且力学性能满足G...     

热处理工艺对TA17钛合金板材组织与性能的影响

文章实验研究了热处理工艺对TA17钛合金板材显微组织与室温力学性能的影响。结果表明:TA17钛合金板材经过不同温度热处理时,合金板材的显微组织由等轴球状α相+晶间β相构成。随着温度升高,合金中的初生α相含量显著减少,并逐渐趋于等轴化,β相和次生α相的体积分数逐渐增大。在740780℃范围内热处理,强度与塑性匹配最好,得到的TA17钛合金板材综合力学性能最优。     

退火温度对TC25钛合金板材组织和性能的影响

采用三火次热轧工艺制备出厚度为6.0mm的TC25钛合金板材,研究了退火温度对TC25钛合金板材显微组织、室温力学性能和高温力学性能的影响。结果表明：在760～840℃范围内,随着退火温度的升高,TC25钛合金板材热加工形成的等轴组织中初生α相长大;当退火温度升高至880℃时,显微组织由等轴组织向双态组织转变;温度进一步升高至920℃时,呈现双态组织;当退火温度达到960℃时,双态组织中的初生α相含量明显减少,次生α相含量显著增多。双态组织的TC25钛合金板材相比等轴组织的TC25钛合金板材具有更好的室温力学性能和高温力学性能。TC25钛合金板材在920～960℃退火时可获得双态组织,且具有良好的室温和高温拉伸性能。     

热处理对EB铸锭直接轧制TC4合金板材组织和力学性能的影响

对电子束冷床炉熔铸的TC4钛合金扁锭,通过3个火次轧制获得了不同厚度的板材,研究了不同退火温度(750、780、810和850 ℃)对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,一火轧制板材的显微组织破碎不充分,提高退火温度未能明显改变初生α相的形态,二火、三火轧制后原始片层组织逐渐完全破碎,等轴状初生α相比例相应提升,随着退火温度的升高,二火板材初生α相逐渐球化,三火板材初生α相在780 ℃开始逐渐长大,次生α相均呈现出增厚变宽的趋势。综合分析认为,一火板材在810 ℃、二火板材在840 ℃、三火板材在750 ℃退火后,获得了较好的强度和塑性匹配;通过对相应合金板材断口形貌分析,室温断裂机制和高温断裂机制均为典型的韧性断裂。     

细晶TA15钛合金板材制备工艺及其超塑性研究

研究了β淬火和换向轧制对TA15钛合金板材显微组织和力学性能的影响,并对显微组织最为均匀细小的板材进行了超塑性能测试。结果表明,增加β淬火工艺,可以提高板材显微组织的均匀性,细化晶粒尺寸,提高板材的室温拉伸强度;采用换向轧制工艺,能够显著减小横纵向组织差异,提高组织均匀性,使板材横纵向性能差异减小;对同时采用β淬火和换向轧制工艺制备的板材进行超塑性拉伸试验,在850-920℃、0.001-0.01 s-1试验条件下,板材具有良好的超塑性能,且超塑性能对拉伸温度和拉伸应变速率均较为敏感。不同的应变速率下,温度对超塑性能的影响规律不同。     

热处理温度对TA7钛合金板材组织与力学性能的影响

研究了TA7钛合金板材热加工态和经750、800、850℃3种不同温度热处理后的显微组织、室温拉伸性能、弯曲性能、高温拉伸性能和高温持久性能。结果表明，热加工态TA7钛合金板材横向存在不均匀组织，纵向有较多拉长α晶粒；经750℃热处理后板材拉长α晶粒转变为等轴状；经800℃热处理后板材横向与纵向均为均匀、细小的等轴组织；经850℃热处理后板材晶粒发生长大。热处理后板材强度降低，塑性增加，弯曲性能和高温持久性能均满足GJB 2505A—2018标准要求；随着热处理温度的升高，板材室温拉伸强度和高温拉伸强度均逐渐降低，经850℃热处理后板材的500℃高温拉伸强度已不能满足要求。为了获得均匀、细小的组织及良好的力学性能，TA7钛合金板材宜采用800℃热处理。     

复合形变热处理对TA15近α钛合金组织和性能的影响

研究等温变形的条件下形变热处理对TA15近α型钛合金显微组织细化的效果。结果表明,复合形变热处理可明显细化TA15钛合金的显微组织,并在一定程度上改善TA15钛合金的综合力学性能。单相区的高温形变热处理可细化β晶粒并获得细针状马氏体α’和亚稳态的β相,两相区较低温度的形变热处理,可进一步细化由α’马氏体和亚稳β相分解而来的细针状α＋β相。经过复合形变热处理,TA15钛合金的室温性能和高温性能均有所提高,其中高温持久性能提高幅度较大,但是室温伸长率稍有下降。复合形变热处理是细化钛合金显微组织和提高力学性能的有效途径。     

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。     

变形参数对TA15合金厚板显微组织及力学性能的影响

通过TA15合金厚板轧制的工艺研究,初步探讨变形温度和变形程度对其显微组织及性能的影响,为批量生产TA15钛合金大规格板材奠定基础。     

加工工艺对TA18板材性能的影响

试验研究了两种不同生产工艺流程、不同热处理制度及不同冷轧加工量对TA18钛合金板材组织和室温、高温力学性能的影响。结果表明:TA18钛合金板材生产过程中采用换向+β热处理工艺流程,可实现板材的横、纵向力学性能差异较小,且板材强度较高;随加工量增大,冷轧阶段板材强度降低,伸长率升高。TA18钛合金板材采用680～740℃的热处理制度,均可得到均匀的等轴组织。当退火温度高于720℃,晶粒开始长大,强度下降,伸长率提高。     

EB熔炼扁锭直轧TC4合金板材的组织与性能

采用EB一次熔炼制备的TC4合金扁锭直接进行轧制,对不同轧制火次板材热轧态及退火态显微组织与力学性能进行了研究。结果表明:TC4合金扁锭经过1～3火次直接轧制,粗大铸态组织不断破碎,等轴α相含量逐渐增加,尺寸不断减小,各火次板材力学性能均满足标准要求。随着退火温度增加,各火次成品板材抗拉强度和屈服强度呈下降趋势,伸长率先增加后减小,经850℃退火后TC4合金板材可以获得最佳的强塑性匹配。EB一次熔炼扁锭直轧TC4合金板材工业化批量生产中退火温度推荐使用700～850℃,显微组织与力学性能可以达到锻坯制备的板材水平。     

TA19钛合金惯性摩擦焊接工艺

采用惯性摩擦焊接工艺对TA19钛合金进行了焊接试验研究,针对不同工艺参数下的焊接接头力学性能进行了室温拉伸、高温拉伸及显微硬度等测试,并对优选工艺后焊接接头显微组织进行了分析. 结果表明,TA19钛合金具有良好的惯性摩擦焊接性,在合理焊接工艺条件下能得到高强度焊接接头;焊接接头各区域中焊缝区显微硬度最高,随着向母材区过渡,显微硬度逐渐降低;焊缝区为典型的动态再结晶组织,主要由少量沿β相晶界分布的沿晶α相+α′马氏体组成,热力影响区由变形初生α相+α′马氏体组成,热影响区微观组织与母材相近,仅有部分板条状β相及板条状次生α相发生交叉分布.     

锻造工艺对TA5钛合金组织和性能的影响

着重研究了TA5钛合金锻造工艺对组织与性能的影响。采用二次真空熔炼熔铸的α/α＋β转变温度为990-1000℃的TA5钛合金,在β相区开坯,经多火次中间锻造后,对其最后一火次的锻造,改变锻造温度和变形量共8种工艺方案进行实验,考察锻造温度和变形率对组织和性能的影响。结果表明：①最后一火次在970℃（α相区）锻造变形,得到的组织为等轴α组织,在1020℃（β相区）变形得到的组织以粗大的片状α组织为主;②锻造变形率对TA5钛合金的拉伸性能影响不明显;③锻造温度对冲击韧性aK影响较大,成品锻造在β相区变形的aK值均高于α相区的水平。     

热加工工艺对BTi-6431S钛合金厚板组织与性能的影响

研究两种热加工工艺对BTi-6431S高温钛合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,(α+β)轧制的厚板组织类型为类似于等轴的两相区加工组织,β轧制的该合金厚板的显微组织为典型的细片状魏氏组织,该组织厚板的室温和高温强度明显高于α+β轧制厚板的,而塑性稍低;该合金厚板在650℃时具有较高的高温瞬时强度,可用于宇航工业650℃短时用结构件的制作。     

EB炉熔炼TC4钛合金热轧板材的组织性能研究

以工业化电子束冷床炉（EB炉）熔炼的TC4钛合金扁锭为研究对象，对其进行热轧变形，研究单向和换向热轧工艺对TC4钛合金板材显微组织与力学性能的影响。结果表明：TC4钛合金扁锭显微组织为魏氏组织，经过热轧塑性变形后，晶界已充分破碎，α相集束发生扭折、变形和破碎，且纵横交错分布，呈网篮状。随着热轧换向次数的增加，片状α相纵横交错越明显，降低了其在轧向和横向的各向异性，换向二次热轧的板材综合性能最优。TC4钛合金的断裂转变形式为单向热轧RD方向的韧性断裂、TD方向的韧性+准解理混合型断裂→换向一次热轧RD方向的韧+脆混合型断裂、TD方向的韧性+准解理混合型断裂→换向两次热轧的韧性断裂。热轧板材主要是α-Ti和β-Ti的基体相。单向热轧板材的晶粒在<0001>方向存在择优取向；换向一次热轧板材的晶粒取向主要介于<0001>和<"1" ?2"1" ?0>晶向之间；换向二次热轧板材晶粒取向向<01"1" ?0>方向移动，其晶粒取向介于<0001>和<01"1" ?0>方向之间。     

锻造工艺对TA15钛合金扁坯组织和力学性能的影响

采用4种不同锻造工艺对TA15钛合金棒材进行热加工锻造,得到规格为80 mm×150 mm×L的扁坯,对扁坯进行800℃×1 h热处理。研究了加工工艺对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,采用一次锻造(温度T1)/慢冷+二次锻造(温度T2)/快冷的工艺,锻出的TA15钛合金扁坯组织中初生α相含量约为10%,基体上具有较多的细小针状组织。用该工艺加工的TA15钛合金,其力学性能较其他工艺的高,横向和纵向性能差异较小,是一种性能比较优良的框锻件生产用坯料。     

TA10钛合金热连轧板材显微组织及其性能

研究了930℃下的热连轧对Ti-0.3Mo-0.8Ni钛合金板材显微组织与室温力学性能的影响。结果表明，热连轧有效破碎了TA10钛合金中α+Ti₂Ni层片组织，获得了α基体、晶界Ti₂Ni颗粒、α基体内弥散分布细小β相颗粒的显微组织，其中晶界Ti₂Ni和基体内β颗粒平行于轧向呈带状分布。相对于铸态组织，热连轧板材中Ti₂Ni颗粒周边存在贫Mo过渡区，而α-Ti基体内发现细小弥散分布的β颗粒，其周边无明显贫Mo过渡区。变形组织中α基体具有较强的织构，相应板材室温力学性能表现出较强的各向异性，横向杨氏模量、屈服强度和抗拉强度都高于轧向的。     

热加工及热处理工艺对TC21钛合金板材微观组织和力学性能的影响

对TC21钛合金板材进行不同工艺的热轧制及热处理试验，阐明了不同工艺条件下微观组织的演变规律，明确了板材强塑性、冲击功以及断裂行为与不同显微组织之间的对应关系。研究表明，随着轧制温度从930℃升高至1060℃,板材显微组织依次由板条组织变为等轴组织再变为双态组织，该过程中板材强度降低，塑性变化不大，冲击韧性无明显的规律性，960℃和1060℃轧制时板材冲击韧性较高；通过热处理同样可以有效调控显微组织，随着固溶温度从900℃升高至960℃,再经相同工艺时效处理后，原始的α相向β相转变，并在固溶温度为960℃时析出细小的α板条，该过程中强度先升高后降低，塑性和冲击韧性则先降低后升高。960℃轧制得到的TC21钛合金板材经过960℃×2 h/AC+590℃×4 h/AC热处理后，可获得较好的强韧匹配。