碳化物及粉末冶金工艺对Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金弯曲强度的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜和万能试验机对机械合金化与热压烧结相结合的粉末冶金工艺制备的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-(0,5) C合金的相组成、微观组织结构和三点弯曲行为进行了研究,分析了组织结构和碳化物引入对合金弯曲强度的影响规律。结果表明:Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金由单一Nbss相构成,Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金由Nbss和(Nb,Ti) C两相构成;随着球磨时间的增加,Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-(0,5) C合金中Nbss和(Nb,Ti) C相的尺寸均得到细化,并且引入碳化物合金的Nbss晶粒更为细小; Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-(0,5) C合金的弯曲强度随着Nbss晶粒细化和强化相弥散化而得到提高;韧性的Nbss以穿晶解理方式断裂并导致其表面形成明显的解理台阶和撕裂棱,脆性碳化物以光滑拔出的穿晶断裂为主并因与基体的力学错配度差异而引起二次裂纹,Nbss晶粒细化和碳化物弥散化引起裂纹偏转和裂纹桥联有助于提高合金的弯曲强度。     

粉末冶金碳化物强化铌合金组织演变及其力学行为

采用机械球磨与热压烧结相结合的粉末冶金法对不同球磨时间Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金的粉末变形行为,微观组织结构和力学行为进行研究。结果表明:随着球磨时间的增加,Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C复合粉末中的块状金属颗粒首先变形为片状后在碰撞挤压作用下破碎成絮状,TiC粉末均匀的分布于片状金属粉末表面;Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金由Nbss和(Nb,Ti)C两相构成,各合金碳化物体积分数均为11%左右,Ti元素主要分布于Nbss晶界和碳化物内,Al、Cr、V元素主要分布于Nbss晶粒内,Nbss和(Nb,Ti)C相尺寸均随球磨时间增加而尺寸减小;Nbss晶粒细化及强化相碳化物弥散化导致合金的室温压缩力学性能和塑性变形能力显著提高,压缩变形后合金Nbss与碳化物具有良好的界面结合能力,但是碳化物内部存在明显的近似平行分布的裂纹;数据对比表明,粉末冶金法制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金的力学性能优于电弧熔炼法。     

粉末冶金法制备Ti-6Al-7Nb合金

纯钛及Ti-6Al-4V合金是最常用的植入材料。近来为满足生物医学应用，无钒的钛合金如Ti-6Al-7Nb得到发展，采用粉末冶金法制备Ti-6Al-7Nb合金，因具有低成本、通用性及允许制造具有复杂几何形状和接近最终尺寸而受关注。 克劳尔(Kroll)法海绵钛通过研磨获得的低氯、2%氧含量粉末只可用作制造低成本部件，其原因是最终部件孔隙率及间隙元素含量高而限制了在性能方面的应用。 高纯钛粉用旋转电极法获得，起始电极材料使用电子束或真空电弧重熔的高纯钛棒。该法制取的粉末具有高纯度，呈球状，可保证部件高密实性和优异的机械性能，其缺点是…     

Ti-48Al-2Cr-2Nb-( TiB2, Ni)合金凝固组织演变规律及力学性能研究

TiAl合金已成为航空航天工程升级换代的关键材料,然而其铸态晶粒尺寸粗大,室温塑性和强度低,限制其进一步工程应用。本文采用真空感应凝壳熔炼工艺系制备铸锭,系统研究TiB2和Ni元素共同添加对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明,TiB2及Ni合金化后,合金的凝固路径和初生相并未改变,晶粒尺寸从700μm细化至100μm,生成片状TiB2和富镍τ3相。T4822-( Ni, TiB2)合金的室温拉伸强度与基体合金相近,断裂伸长率提高30%。700-900℃时,T4822-(Ni, TiB2)合金的抗拉强度始终高于基体合金,在900℃时抗拉强度达到365MPa,较基体合金提高9%。800℃和900℃时T4822-(Ni, TiB2)合金的断裂伸长率分别达到25.3%和36.1%,远高于基体合金。晶粒尺寸的细化和晶界处的块状γ相是T4822-(Ni, TiB2)合金塑性提升的主要原因,其良好的高温强度则可以归因于片层团内部和界面处的硬质硼化物和富镍τ3相。     

热变形粉末冶金Ti-45Al-7Nb-0.3W合金热处理过程的组织演变

对锻造态的粉末冶金Ti-45Al-7Nb-0.3W(摩尔分数,%)合金进行后续热处理,研究热处理时间和热处理温度对合金组织演变的影响,利用扫描电镜及透射电镜对合金显微组织进行观察。结果表明:在1230~1260℃温度区间热处理可消除锻造态合金的少量β相。在该温度区间进行等时热处理时,随着热处理温度的升高,α晶粒和γ晶粒迅速长大,γ相体积分数急剧减小,且α晶粒趋于等轴化。合金在1260℃进行等温热处理时,热处理时间由0.5 h延长至6 h,α晶粒和γ晶粒迅速长大,γ相体积分数降低,继续延长热处理时间,显微组织没有明显的变化。通过计算可知,1260℃下α晶粒尺寸的极限值约为0.54 Dγ/Vγ(Dγ为γ晶粒尺寸;Vγ为γ晶粒体积分数)。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形及微观组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti-6Al-4V合金的高温变形力学行为和超塑性,并对试样断口附近的组织进行了观察。结果表明,随着变形温度的升高或初始应变速率的降低,Ti-6Al-4V合金的流动应力明显减小;Ti-6Al-4V合金的最佳超塑性变形工艺参数为880℃/0.001s-1,最大延伸率为689%,峰值应力仅为30.03MPa;在超塑性拉伸过程中,试样变形区发生明显的动态再结晶,使片层状的α相晶粒破碎、细化和等轴化,促进超塑性的增加;随着变形温度的提高、变形量增大和变形时间的加长,再结晶α相发生了聚集长大,从而使显微组织明显粗化。对于双态组织的两相钛合金,最佳超塑性变形温度应低于或等于片层状α→β转变的终了温度。     

Ti-6Al-4V合金的轧制与组织性能

采用光学显微镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了多道次两向轧制和单向轧制对不同原始状态(热轧态、水淬态和空冷态)Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态Ti-6Al-4V合金的组织为片状α相+β相+少量等轴α相,水淬态Ti-6Al-4V合金形成了针状马氏体组织,空冷态Ti-6Al-4V合金形成了网状组织。Ti-6Al-4V合金适宜的两向轧制温度为700 ℃,此时合金中可见颗粒状β相弥散分布在α基体上。两向轧制Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度从高至低顺序为:水淬态>热轧态>空冷态,且轧向强度要高于横向;相较于单向轧制,两向轧制明显降低了Ti-6Al-4V合金板材拉伸性能的各向异性,且水淬态Ti-6Al-4V合金的轧向和横向强度差异最小,700 ℃轧制Ti-6Al-4V合金的主要细化机制为位错细化。     

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金双态组织的热加工行为

在Gleeble-1500D热模拟实验机上对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金双态组织进行热模拟实验,变形温度为850～1050℃,应变速率为0.010～1.000 s-1,变形量为60％;根据不同条件下的应力峰值计算得其热变形激活能Q为786.609 kJ·m-1,并构建本构方程,最后在动态模型的基础上建立热加...     

Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb 合金的热变形行为及组织演变研究

采用Gleeble-3800动态模拟实验机,研究了亚稳β钛合金Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb在变形温度700～900℃、应变速率0.001～1 s-1、变形量10％～50％的热变形行为,分析了该合金在热变形过程中的组织性能演变规律.结果表明:随变形量的增加,合金的流动应力曲线变化不大,主变形区组织畸变程度增...     

置氢Ti-6Al-4V合金显微组织演变与高温变形行为

利用Gleeble高温压缩模拟实验研究置氢对Ti-6Al-4V合金微观组织和高温变形行为的影响,并探讨组织与高温塑性的关系.结果表明:适量的氢可显著降低钛合金的高温变形流变应力,Ti-6Al-4V合金氢含量为0.3%时,流变应力降低36%～60%,最小峰值应力对应的氢含量随温度的增加向低氢方向移动,并且在保持相同应力水平下,高温变形温度降低50℃;氢还可以促进钛合金热变形过程中的动态回复和动态再结晶,有利于降低变形抗力,其应力-应变曲线无明显硬化阶段;此外,由于氢引起的高温变形组织变化与在更高温度压缩时所引起的组织变化相当.     

钛合金颗粒增强镁基复合材料的制备与性能

采用粉末冶金法制备了20％Ti-6Al-4V颗粒增强MB15镁基复合材料的试样。按照阿基米得法检测了不同状态试样的密度，借助光镜和扫描电镜探索了挤压棒变形和组织的特点，并结合室温拉伸试验研究了热挤压变形对试样组织及力学性能的影响规律。结果表明：烧结态的密度较低，而热挤后的密度已接近理论值：挤压棒的变形和组织都不均匀：二次挤压可以进一步细化晶粒、提高复合材料的力学性能；Ti-6Al-4V颗粒可以用来强化镁合金，且其增强效果明显好于SiC陶瓷颗粒。     

球磨时间和热压温度对粉末冶金Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响

采用粉末冶金法制备了Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金,研究了粉末球磨时间（5、10、20 h）及热压烧结温度（1500、1600 ℃）对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明：热压烧结后的合金由Nb基固溶体NbSS、Ti基固溶体TiSS和硅化物Nb5Si3三相组成。随着球磨时间的延长,Nb5Si3和TiSS的含量增加,而NbSS的含量减少。室温硬度随球磨时间延长和热压烧结温度的升高而提高,20 h/1600 ℃热压烧结合金硬度值最高,HV硬度达到11500 MPa。1500和1600 ℃热压烧结下合金的断裂韧性随着粉末球磨时间的延长均呈下降的趋势,5 h/1500 ℃热压烧结合金断裂韧性值最高,为10.14 MPa·m1/2。     

时效处理对Ti-6Al-3Nb-2Zr-Mo合金组织演变和力学性能的影响

为了解不同时效参数对Ti-6Al-3Nb-2Zr-Mo(Ti6321)合金组织和力学性能影响的根本原因,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和力学性能测试,研究了不同时效条件(500～650℃,3～24 h)下的显微组织和力学性能。结果表明,次生相α(α_s)比初生相α(α_p)对时效参数更为敏感。此外,α_s相的厚度与时效温度和时效时间呈正相关。随着时效温度和时效时间的增加,Ti和Al元素在β_t相中的偏析明显,α_s相由细针状转变为长棒状。当合金在600℃时效12 h时,合金表现出较好的综合力学性能。抗拉伸强度、屈服强度和伸长率分别为907 MPa、796 MPa和16%,冲击功为55 J。     

粉末冶金Ti-5Al-2.5Sn ELI合金显微组织研究

采用包套热等静压工艺制备了粉末冶金Ti-5Al-2.5Sn ELI(extra low interstitial)合金,研究了热等静压温度、粉末粒度、后续热处理温度对合金显微组织的影响。当热等静压温度在800℃时,粉末体压坯显微组织保持颗粒形态,致密度为99.2%;当温度在900~940℃时,显微组织演变为完全致密、细小的等轴晶。在α相区热等静压温度下,包套中的Fe在基体中的扩散不明显;在α+β、β相区温度下,Fe在β相中向基体快速扩散,影响合金表面质量。粉末粒度越大,合金的平均晶粒尺寸越大,残留孔隙较多。在α相区热处理,显微组织仍为细小等轴晶;当温度升至1000℃时,出现热致孔隙。     

Ti-6Al-4V合金两次侵彻弹着点损伤及组织演化

利用装甲钢平头弹丸垂直侵彻Ti-6A1-4V合金靶板,分析相同弹道学条件下,两次侵彻同一靶板不同位置材料的微观组织与弹着点损伤演化特征.研究靶板两次侵彻损伤程度和一次侵彻对再次侵彻造成的影响.结果表明,两次侵彻形成的剪切带都萌发于靶板与受力方向成45°角方位.第1次侵彻形成的剪切带较短,剪切带有弯折与扭转,剪切带在与受力方向成45°角萌发后沿浅表面向30°角方向扩展.第2次侵彻形成的剪切带较长,剪切带内孔洞相连,剪切带在与受力方向成45°角方位形成后向平行于受力方向纵深发展.第2次剪切损伤大于第1次剪切损伤的主要原因是第1次侵彻过程中靶板局部区域形成了绝热剪切带,从而引起了靶板材料强度增高、残余应力呈不均匀分布以及笫2次侵彻过程中残余应力与应力叠加、局部应变硬化以及应变率硬化所致.     

Fe83Ga17Tby合金组织结构及磁致伸缩性能

采用Φ7.62 mm装甲钢平头子弹对Ti-6Al-4V合金进行侵彻,分析了Ti-6Al-4V合金弹着点及其弹着点周围宏观与微观组织变化与损伤.结果表明,Ti-6Al-4V合金弹着点微观组织变化与损伤与侵彻不同阶段所受应力、应变、应变硬化、热软化和弹头形状等因素密切相关.在高应变率下,Ti-6Al-4V合金绝热剪切带的形成是一个由萌生、扩展、完全发展组成的过程.Ti-6Al-4V合金弹着点在不同发展阶段的组织变化与损伤不同,各个阶段靶板受力状态在其微观组织变化与损伤中起到非常重要的作用.     

粉末冶金V-5Cr-5Ti合金的制备与性能

以氢化脱氢粉末为原料,采用冷等静压和真空烧结制备了V-5Cr-5Ti合金,并利用热等静压、热锻和热处理来改善其组织和性能。利用XRD衍射仪测定原料及V-5Cr-5Ti合金的物相。利用氧氮分析仪、材料试验机、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等测试了不同状态V-5Cr-5Ti合金试样的氧氮含量、力学性能及断口形貌。结果表明:粉末冶金V-5Cr-5Ti合金的相对密度达到99.8%以上,物相组成为单一bcc相钒基固溶体。热锻后退火试样的氧含量小于600μg/g,抗拉强度为490 MPa,屈服强度为368 MPa,延伸率和断面收缩率分别为28%和61.5%,断口形貌由细小韧窝组成。     

Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金近等温变形时的平均流动应力及组织演化

研究了Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金在近等温条件下变形时的平均流动应力及组织演化。结果表明：应变速率对合金的力学行为有着显著的影响。在任一变形温度,随着应变速率的增大,平均流动应力明显增大。在变形过程中,变形温度对初生α2相晶粒的尺寸及体积分数有着较大的影响,随着变形温度的升高,其晶粒尺寸逐渐增大、体积分数逐渐减少。应变速率对初生α2相体积分数影响不大,但对其形态和尺寸有一定的影响。较高的应变速率使动态再结晶晶粒来不及长大、相界迁移合并没有时间进行,因而有利于细化晶粒。随着变形程度的提高,晶格畸变能及动态再结晶体积分数增加,使得晶粒细化程度有所增加。     

超细晶粉末冶金CoCrFeMnNiGd0.15高熵合金的组织性能

采用机械合金化和放电等离子烧结的方法制备出超细晶CoCrFeMnNiGd_0.15合金,研究了CoCrFeMnNiGd_0.15高熵合金的组织与性能。结果表明,其组织为多相结构,基体为FCC固溶体相,析出相为稀土氧化物(Gd₂O₃)和富Gd、Ni、Mn的四方结构相。随着烧结温度的提高,析出相的含量不断增加且尺寸不断增大,合金的压缩屈服强度不断下降而塑性则不断上升。在900℃烧结时材料具有最优的综合力学性能,其压缩屈服强度(σ_0.2)、抗压强度(σ_max)、断裂时的塑性应变(ε_p)和维氏硬度分别达到1662 MPa、2518 MPa、30.6%和458 Hv。     

V-5Cr-5Ti合金粉末热锻技术研究

针对经粉末冶金法制备的V-5Cr-5Ti合金锥形件预制坯,设计并加工了HIP及热锻的不锈钢包套。V-5Cr-5Ti合金采用双层包套封焊后进行了粉末热锻试验。试验结果显示:V-5Cr-5Ti合金1180℃经7~9火次粉末热锻,总变形量47.5%,经1000℃/2 h退火处理后,晶粒平均尺寸约为100μm,其抗拉强度σb为490 MPa,屈服强度σ0.2为368 MPa,延伸率δ约为28%,断面收缩率Ψ约为61.5%。