铸造钛合金的热氢处理

讨论了用热氢处理方法来控制ВТ5Л和ВТ20Л铸造合金的组织及提高其综合力学性能的可能性,热氢处理就是把氢的可逆合金化与对氢化的材料产生热影响结合起来。业已证明,采用通过合理选择氢浓度、渗氢温度、冷却和除气速度条件控制βα转变机理为依据的热氢处理工艺流程,可把粗大的片状铸造组织转变为细小的弥散组织。热氢处理可保证提高合金的强度与塑性,特别是可提高合金的疲劳持久强度。     

热变形参数对TC21钛合金微观组织的影响

通过在Gleeble-1500D型热模拟试验机上进行的等温恒应变速率压缩试验和金相及透射分析,研究了变形温度和应变速率对TC21钛合金热变形后微观组织的影响.结果表明:变形温度和应变速率对TC21钛合金的变形组织有着显著的影响.在两相区,随着变形温度的升高,组织中初生α相含量减少,β相含量增加;在应变速率为0.01 s-1、变形温度为860和890 ℃时,初生α相发生了再结晶.随着应变速率的增加,马氏体条变窄,当应变速率较低时(0.01 s-1),组织中观察了再结晶晶粒.     

大尺寸钛合金易切削热氢处理技术进展与展望

钛合金易切削热氢处理技术是通过对钛合金进行热氢处理,改善其切削加工性能,提高机加工效率.利用该项技术可望解决航空航天用大尺寸钛合金零件的切削加工技术难题.在综述钛合金易切削热氢处理研究现状的基础上,提出了在大尺寸钛合金易切削热氢处理技术的实用化过程中需要解决的两个关键技术,即基于加工余量不同要求的氢渗层深度控制技术以及热氢处理过程中不同阻氢效率的涂层技术.     

氢对钛合金的影响

介绍了钛合金的基本性质,分析了钛合金氢脆机理及表现,概括了氢对钛合金裂纹扩展速率和疲劳寿命的影响,总结了氢致裂纹的影响因素。     

钛合金的氢处理技术及其对超塑性的影响

氢处理技术是通过氢的可逆合金化作用,对钛合金的微观组织、力学性能和加工性能进行调整的一种新兴热加工技术.钛合金中氢的加入可以增加钛合金中塑性相的体积分数,降低流动应力,提高超塑性性能,从而降低钛合金的超塑性变形对变形速率和变形温度的苛刻要求.利用氢处理与塑性变形相配合制备晶粒尺寸小于1μm的超细晶,使钛合金在更低的变形温度和更高变形速率下呈现出超塑性,是攻克钛合金扩大应用瓶颈的一条新途径.     

氢处理对铸造钛合金低周疲劳寿命及断裂韧性的影响

本文研究了氢处理对铸造钛合金的低周疲劳寿命及断裂韧性的影响,发现经氢处理后铸造钛合金粗大的魏氏组织转变成细小的等轴组织,其应变低周疲劳寿命大大延长,在低周疲劳过程中,应变量较小时,试样出现循环硬化现象,而在应变量较大时,出现循环软化现象,氢处理后材料的断裂形式由脆性断裂转为韧性断裂;断裂韧性提高。     

氢处理对铸造钛合金低周疲劳寿命及断裂韧性的影响

本文研究了氢处理对铸造钛合金的低周疲劳寿命及断裂韧性的影响,发现经氢处理后铸造钛合金粗大的魏氏组织转变成细小的等轴组织,其应变低周疲劳寿命大大延长。在低周疲劳过程中,应变量较小时,试样出现循环硬化现象;而在应变量较大时,出现循环软化现象。氢处理后材料的断裂形式由脆性断裂转为韧性断裂;断裂韧性提高。     

氢在钛合金热加工中的作用

本文综述了利用氢来改善金属和合金性能的研究新方向,特别叙述了氢在改善钛合金热加工性能方面的国内外研究的新进展,并报导了作者在氢致钛合金超塑性的研究结果以及对氢致钛合金超塑性机理的探讨。     

固化反应程度对热固性聚合物热物理性能的影响

以示差扫描量热仪（ＤＳＣ）为主要研究手段,研究了环氧封端聚芳醚酮（Ｅ－ＰＥＫ）、双酚Ａ型环氧树脂（Ｅ－４４）的玻璃化转变温度（Ｔｇ）和比热（Ｃｐ）与温度和反应程度的关系。采用基团贡献法对上述材料的Ｔｇ和Ｃｐ进行了预测,引入端基和固化剂的影响对基团贡献法进行了修正。     

峰值温度和降温速率对TC4钛合金焊接热影响区组织与性能的影响

目的 通过Gleeble 540热模拟试验机模拟TC4钛合金的热影响区,探讨不同热循环条件下TC4钛合金组织性能的演变规律,为钛合金激光焊接工艺的优化提供指导。方法 利用Gleeble 540热模拟试验机对TC4钛合金焊接热影响区进行模拟试验,采用金相显微镜和扫描电镜观察不同热模拟参数下TC4钛合金的显微组织,运用数字式显微硬度计和拉伸试验机对热模拟试样进行硬度和拉伸测试。结果 当峰值温度低于相变温度时,热影响区组织呈块状α相,这种片层较厚且为块状组织的存在使硬度显著提高,拉伸强度大幅下降;当峰值温度升至完全相变温度以上时,热影响区组织逐渐转变为大量的针状α''马氏体,硬度和拉伸强度逐渐提高。当峰值温度为1 100 ℃时,抗拉强度显著高于母材拉伸强度,达到1 248 MPa。降温速率的增大导致针状α''马氏体增多,长针状马氏体破碎形成网篮状马氏体组织,虽然热影响区的硬度没有明显变化,但是拉伸强度略有降低。结论 在TC4钛合金实际焊接中,确保峰值温度高于钛合金组织的完全相变温度,可提高钛合金激光焊接接头的力学性能。     

固溶处理对TC11钛合金棒材组织和性能的影响

通过场发射扫描电镜及拉伸性能测试,研究了TC11钛合金棒材3种固溶处理时间和2种固溶方式对显微组织及力学性能的影响。结果表明:TC11钛合金在经过3 h的固溶后,组织中局部的亚稳定β晶体位相发生偏转,β转变组织中的次生α相变的粗大,经过后续时效后的β转变基体发生更为充分的分解和析出,在片层的β边界出现连续的更细小的次生α相。由于固溶时间延长,发生了过固溶,析出的次生相逐渐细小,导致裂纹扩展阻力降低,引起屈服强度的降低,分开各1 h的固溶时效性能低于连续2 h的固溶时效性能。     

热处理对TC11钛合金室温力学性能的影响

通过光学显微镜、拉伸性能和冲击性能测试仪,研究TC11钛合金经过不同热处理后的显微组织和力学性能。结果表明,280 mm棒材坯料边缘部位室温性能波动与热变形过程中的摩擦力和温降有关;当固溶温度由940℃提高到970℃时,室温强度和塑性均出现了明显的下降,强度下降约50 MPa,延伸率的相对值下降约为8%;固溶温度由970℃升高到980℃时,强度提高约30 MPa,延伸率和断面收缩率均有所提高;时效时间对TC11钛合金室温拉伸性能影响不显著,但对室温冲击性能影响显著,当时效时间由4 h增加到8 h时,显微组织发生了明显的球化,长条状的初生α相数量显著降低,初生α相和次生α相均有所长大,导致冲击性能显著增强,提高了30.4~33.6 J,但室温拉伸强度和塑性变化不大。     

钛合金微结构力学性能和氢扩散分析

为了获得钛合金微结构组织不均匀性对氢扩散以及力学性能的影响,建立多晶体微结构模型,运用Voronoi图剖分原理生成随机晶粒,分析加载载荷、晶粒取向、晶粒大小和材料属性对微结构力学性能和氢扩散的影响。结果表明:载荷对氢扩散有促进作用,对应力集中无影响;晶体取向是微结构应力分布不均的主要原因,晶粒尺寸越大应力集中越严重;相同载荷下,β钛合金比α钛合金的应力集中更明显,且氢容易在β钛合金中富集。     

焊前及焊后热处理对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织性能的影响

目的 研究焊前及焊后热处理（950 ℃+1 h+AC/540 ℃+6 h+AC）对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织演变和力学性能的影响。方法 采用光镜、扫描电镜、显微硬度及拉伸试验对不同热处理条件下的接头进行了组织分析和力学性能测试。结果 金相结果表明,焊前热处理对焊接过程中接头的组织演变影响较小。在焊态和焊前热处理接头的焊接中心区域（WCZ）观察到类似的马氏体组织,但明显的热影响区域只能在焊前热处理接头中找到。焊后热处理后,WCZ中的马氏体组织转变为网篮组织,热力影响区（TMAZ）的初生α和转变β晶粒均有一定程度的长大。力学性能结果表明,焊前热处理可以提高整个接头的显微硬度,但硬度分布趋势与焊态接头的分布趋势相似。结论 焊后热处理可以降低WCZ和TMAZ的显微硬度,但母材的显微硬度有所提高。焊前和焊后热处理都可以提高接头抗拉强度,但会降低接头伸长率,特别是在焊前热处理条件下。     

表面处理对TC21钛合金与铝合金和钢电偶腐蚀行为的影响

通过测定TC21钛合金与铝合金和钢电偶电流的方法,研究了TC21钛合金与铝合金和钢在使用接触时发生电偶腐蚀的敏感性.结果表明:TC21钛合金与铝合金和钢形成的电偶对极易发生电偶腐蚀,不能直接接触使用;对钛合金和铝合金分别进行阳极氧化处理可以在一定程度降低电偶腐蚀敏感性.TC21钛合金与钢形成的电偶对,电偶腐蚀行为与钢的成分有很大关系,对钛合金进行阳极氧化处理,对钢进行镀镉或镀镉-钛处理可以提高表面抗腐蚀性能,降低电偶腐蚀敏感性.当TC21钛合金与铝合金和钢接触使用时,必须采取有效的防护措施.     

热处理对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC4钛合金进行不同热处理工艺处理,并观察分析了不同工艺处理后TC4钛合金的金相显微组织。通过拉伸、示波冲击试验,分析研究了固溶处理和时效处理对TC4钛合金显微组织、力学性能和冲击韧性的影响。结果表明,TC4钛合金固溶时效后的组织由β基体和析出的α相组成,具有片层状β相和小针丛状α相组织可获得较高综合性能。断口ESEM分析表明断裂特征为韧窝状穿晶韧性断裂。     

不同热处理工艺对TC4-DT钛合金棒材组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺对TC4-DT钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明:TC4-DT合金在两相区经过普通退火和再结晶退火后组织发生再结晶,α相尺寸有所增大,具有较好的塑性。经过两相区固溶+时效处理得到双态组织,通过控制固溶时冷却速度及时效温度来调整次生α片层厚度,使得合金强度和断裂韧性得到改善。经单相区固溶水冷得到马氏体组织,随时效温度提高,α片层厚度增加,但析出的次生α相含量减少,导致合金的强度和断裂韧性有所下降。而在单相区固溶空冷+高温时效处理,获得的α片层厚度进一步增大,有助于提高塑性和断裂韧性。采用950℃/1h/WQ+550℃/6h/AC两相区固溶+时效的热处理工艺,可实现合金强度、塑性、韧性的较好匹配,获得优良的综合性能。     

电弧增材制造TC4微观组织调控及力学性能研究

目的 研究固溶时效处理对电弧增材制造TC4钛合金微观组织和力学性能的影响规律。方法 设置了1组时效处理(AT,600 ℃/2 h/空冷)和2组固溶+时效处理(SA1,800 ℃/1 h/炉冷+600 ℃/2 h/空冷;SA2,870 ℃/1 h/炉冷+600 ℃/2 h/空冷)策略,对电弧增材制造TC4钛合金进行了热处理试验。通过扫描电镜(SEM)进行微观组织形貌和断口形貌观察,通过拉伸试验机进行室温力学性能测试。结果 沉积态试样的微观组织均匀性较差,主要由马氏体α¢相、网篮组织、不连续的晶界α相(α Grain Boundary,αGB)和集束组织构成。AT并未完全消除马氏体α¢相,但提高了其延展性。经固溶+时效处理后,马氏体α¢相消失,晶粒内部主要由网篮组织和αGB组成。平均抗拉强度由沉积态的999.67 MPa降低到SA2的936.46 MPa,而平均延伸率从6.23%提高到12.48%,且SA2样品显示出更低的力学性能各向异性。其中沉积态试样抗拉强度、屈服强度和延伸率的各向异性值(IPA)分别为4.82、0.96和28.7。SA2试样抗拉强度、屈服强度和延伸率的IPA分别为0.3、0.42和5.56。结论 固溶时效处理有助于提高电弧增材制造TC4钛合金微观组织均匀性,并显著降低力学性能的各向异性。     

钛合金焊接接头组织性能研究进展

钛合金焊接在航天、海洋、化工等众多领域广泛运用,如何优化钛合金焊接接头组织、成分及分布,提高焊接质量成为人们关注的焦点。总结了不同热处理和填充物对钛合金焊接接头组织和性能的影响:焊后热处理可以稳定组织和调整相的尺寸及分布,提高焊接接头的强度或塑性;合适的填充焊丝和焊缝中焊丝所占的比例,可以在保证接头强度的同时改善其塑性和冲击韧性。最后展望了钛合金焊接和填充物的研究方向。