热处理制度对航空发动机用TC11合金组织和性能的影响

TC11合金属于一种重要的航空材料,不仅具有耐腐蚀的性能,同时也具有中温性能好及强度高的特点,将TC11合金应用在航空发动机中,以保证航空发动机具有良好的性能,因此,本文则分析热处理制度对航空发动机用TC11合金组织和性能的影响。     

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。     

热处理制度对TC21钛合金锻件组织及力学性能的影响

研究了热处理制度对TC21钛合金锻件显微组织及室温、高温力学性能的影响,并与目前我国大量使用的TC11热强钛合金的同类锻件作了对比试验.研究表明,常规锻造工艺生产的TC21钛合金锻件,随着固溶温度的升高,显微组织中初生α相含量降低,室温塑性也随之变差,但高温抗拉强度、高温持久性能等随之升高,高温塑性变化不明显.通过常规锻造工艺加上合理的热处理制度,可获得适于高温环境使用的综合性能优异的TC21钛合金锻件.     

高压热处理对TC11钛合金组织及力学性能的影响

目的 为提高TC11钛合金的力学性能,对TC11钛合金进行了高压热处理实验研究,并分析了高压热处理对TC11钛合金组织及力学性能的影响规律。方法 采用六面顶压机对退火态的TC11钛合金试样进行高压热处理实验,高压热处理工艺流程如下：分别在1、3、5 GPa压力下,将原始态TC11钛合金试样加热至1 000℃,保温20 min后冷却,然后对高压处理后的试样进行微观组织分析。利用X射线衍射仪（XRD）分析试样物相组成,利用场发射电子显微镜（SEM）分析微观组织形貌和断口形貌,利用透射电子显微镜（TEM）观察试样相形貌和位错密度。通过纳米压痕实验机、维氏硬度计、力学实验机等,测试经过处理的钛合金的室温硬度和力学性能。利用热模拟实验测试TC11钛合金试样400℃时的压缩强度。结果 高压热处理有效提高了TC11钛合金试样的塑性变形抗力、硬度和抗压强度。TC11钛合金在3GPa高压热处理工艺下的室温硬度、室温抗压强度和400℃抗压强度分别为378HV、1 610 MPa和1 442 MPa,与相同工艺的常压热处理相比,分别提高了12.84%、9.89%、8.58%。结论 高压热处理可细化TC11钛...     

焊后热处理对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织与性能的影响

焊后热处理可以改善线性摩擦焊接头的组织与性能。对TC11钛合金线性摩擦焊接头进行双重退火(950+530)℃处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜等微观分析技术研究双重退火对焊接接头组织的影响。结果表明：热处理后接头焊缝区的动态再结晶晶粒完全消失,被粗针状、条状和球状α相取代。热力影响区组织变形程度减小,晶粒长大,部分α组织球化。母材中次生α相长大,呈粗针及短棒状。接头焊缝区及热力影响区的晶粒取向在热处理后更加随机,择优取向明显降低。力学性能测试表明,焊后双重退火处理消除接头中心高硬度区,接头中心硬度较焊态接头硬度下降约50HV,热力影响区硬度较焊态接头硬度上升约30HV;焊后热处理对接头拉伸强度没有显著影响;热处理后接头冲击韧性达到61.3 J·cm^-2,相比焊态提高约80%,与母材的冲击韧性接近。     

振荡激光扫描路径对TC11钛合金焊接组织性能的影响

目的 研究余弦振荡和圆形振荡激光焊接对TC11钛合金组织性能的影响。方法 通过气孔试验,得到了无振荡、余弦振荡和圆形振荡接头的气孔率;通过金相试验观察并分析了接头的微观组织;通过XRD试验得到了接头的物相构成;通过SEM试验观察并分析了接头的显微组织;通过拉伸试验,得到了接头的抗拉强度;通过仿真得到了激光焊接过程中的温度分布,并将仿真结果与试验结果进行了比对。结果 常规焊缝、余弦振荡焊缝、圆形振荡焊缝的气孔率分别为8.33%、5.67%、1.69%。3种焊缝的显微组织分布大体相同,均由焊缝熔合区、再结晶区和热影响区组成。圆形振荡激光焊接焊缝熔合区更细小。3种焊缝熔合区和再结晶区均产生α¢马氏体相,且焊缝熔合区的α¢马氏体相较多。常规激光焊接、余弦振荡激光焊接、圆形振荡激光焊接的抗拉强度分别为947.3、1 041.8、1 105.2 MPa,约为母材的85%、93.5%、99.2%。结论 采用余弦和圆形振荡扫描激光焊接方法均可以抑制焊缝的气孔率和提升焊缝强度,进而提升TC11高温钛合金焊缝的质量,其中以圆形振荡更优。     

TC18钛合金的组织和性能与热处理制度的关系

通过三因素三水平正交设计方法研究了两阶段退火热处理制度的三个温度阶段对TC18钛合金性能、组织的影响,定量分析了合金热处理温度变化对总体性能的影响,结果表明,在本文试验条件下可通过提高中温温度、降低低温温度来提高合金的强度,降低高温温度、提高低温温度可改善合金的塑性,通过降低高温温度或中温温度可提高合金的冲击韧性,显微组织分析表明,TC18钛合金的强度主要受未转变β组织及在其上产生的次生αs相的总的含量、次生αs相的含量、形状的控制;合金的塑性受初生αp相形状及次生αs相的数量、形状控制;合金的冲击韧性受初生αp相的含量及形状控制.     

发动机用TC17合金喷丸+微弧氧化涂层组织和疲劳性能分析

为了提高发动机用TC17合金表面的疲劳性能,采用喷丸和微弧氧化的方式对其表面进行强化处理。通过X射线衍射仪、透射电镜、显微硬度计、疲劳测试机等研究了不同表面处理后涂层的微观组织、硬度以及疲劳性能。结果表明:经过喷丸后的涂层组织产生大量细小颗粒,使晶粒细化,涂层形成了更宽衍射峰;试样硬度显著增大,并且当深度增大后,硬度逐渐减小,可以获得细晶强化以及加工硬化的效果;试样表面形成大量的疲劳源并逐渐迁移至材料基体中,同时疲劳源的范围不断缩小。经过微弧氧化的涂层上形成大量火山状孔洞,在断口部位产生大量疲劳源,涂层中主要含有TiO₂。经过喷丸+微弧氧化处理可以增加微弧氧化层的厚度,涂层表现出很好的抗疲劳性能,喷丸+微弧氧化试样疲劳源大部分出现在靠近基体表面的区域。     

超音速微粒轰击对TC11钛合金组织和疲劳性能的影响

采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对层片组织的TC11钛合金进行表面纳米化处理,对比研究了表面纳米化处理前、后TC11钛合金的室温高周疲劳行为;借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对比分析了高周疲劳断口及断口附近的微观组织形貌.结果表明:经SFPB处理后在钛合金表层产生了30～50μm厚的纳米层,纳米晶尺寸在5～15 nm左右;疲劳性能得到明显提高,在相同应力级别下的疲劳寿命提高了约8～10倍,疲劳条带宽度变窄,且随着加载级别的降低,疲劳寿命提高的倍数逐渐增加;SFPB前、后疲劳断口均由疲劳源区、裂纹扩展区、瞬断区三部分组成,但SFPB处理后的疲劳源由处理前的表层移至次表层;SFPB处理态试样疲劳加载后表层组织仍为纳米量级,但次表层组织中出现大量的形变孪晶、位错缠结以及少量的形变诱导马氏体组织.     

热处理对TC6钛合金组织和力学性能的影响

本文对比研究了四种典型的热处理工艺对TC6钛合金组织和性能的影响,并且详细研究了等温退火对TC6钛合金组织和性能的影响。结果表明：冷却速度的提高,合金组织形貌没明显的改变,但亚稳相的比例升高,有析出强化;等温退火中加热温度的提高,a晶粒有明显的粗化现象。普通退火、等温退火、双重退火、固溶时效四种热处理方式的常温和高温强度依次增高而塑性降低;对于等温退火,经920℃／1．5h,FC＋620℃／2h,AC热处理,TC6钛合金可以获得较好的综合力学性能。     

热处理对TC4-DT钛合金组织性能的影响

研究了Ф300mm的TC4-DT钛合金几种热处理工艺参数对显微组织和室温性能的影响。研究表明α＋β区锻造Ф300mm的棒材晶粒较大,低倍呈现模糊晶,局部区域有明显的清晰晶,表明大规格棒材锻造均匀性较差。大规格的棒材＋双重退火热处理后,拉伸性能和断裂韧性均能达到Rm≥825MPa,RP0.2≥750MPa,A（纵向）≥8％,Z≥15％;KIC（T—L）≥90MPa·m1/2,具有良好的强度塑性匹配性能。α＋β相区锻造的Ф300mm棒材经965℃／1h Ac十550℃／6h AC和940℃／1h AC＋570℃／6h AC处理后,疲劳裂纹扩展速率在△K=11MPa·m1/2时,分别达到2．833036×10^-6mm／cycle和7．294209×10^-6mm／cyele。     

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。     

热处理温度对变形后TC17合金微观组织的影响

目的 研究热处理温度对变形后TC17合金微观组织演化和组织形态分布的影响。方法 对变形后网篮组织TC17合金开展热处理试验,定量分析α相球化率、体积分数随热处理温度的变化情况,采用两点相关函数表征不同热处理温度下TC17合金混合组织形态分布。结果 随着热处理温度的升高,变形后TC17合金α相球化率增大,体积分数减小。不同热处理温度下片层α相和等轴α相对应的两点相关函数曲线波动程度不同。结论 变形程度及热处理温度较低时,随着热处理温度的升高,等轴α相的分布均匀程度升高,片层α相的分布均匀程度降低。当变形程度及热处理温度较高时,随着热处理温度的升高,由于α相体积分数的迅速减小,等轴α相的分布均匀程度降低。     

TC11钛合金盘模锻过程微观组织的数值模拟

通过热力模拟压缩试验和定量金相组织测试数据,运用BP神经网络方法建立TC11钛合金等轴组织两相区变形的流变应力模型和α相组织演变模型.将所建立的流变应力模型和α相组织演变模型集成到MARC有限元分析软件中,实现TC11钛合金等轴组织两相区变形-传热-微观组织演变的多场耦合模拟技术.采用该技术模拟预测TC11钛合金盘模锻后的α相晶粒尺寸,实验验证结果表明预测误差在10%以内.     

超音速微粒轰击诱导表面纳米化对TC11钛合金组织和力学性能的影响

采用超音速微粒轰击(SFPB)表面纳米化技术,在TC11钛合金表层构筑了一定层深的梯度纳米结构,研究了SFPB气体压力对TC11钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,在低气体压力(0.5 MPa)下,形成了25 μm厚的严重塑性变形层,表层晶粒细化至纳米量级(17.7 nm)。随着气体压力的增大,表层纳米晶尺寸降低,严重塑性变形(SPD)层增大,在高气体压力(1.5 MPa)下,表层纳米晶尺寸和严重塑性变形层深度分别为9.4 nm和51 μm。随着SFPB气体压力的增大,表层显微硬度及硬化层深度逐渐增加,屈服强度、抗拉强度显著增加,而伸长率变化不大,断口形貌从典型的韧性断裂向韧-脆性混合断裂转变。     

TC11钛合金的固体银脆试验EI

研究了ＴＣ１１钛合金的固体银脆，发现ＴＣ１１钛合金镀银后无明显的固体银脆现象。