β锻造Ti-22Al-25Nb合金的组织转变与拉伸性能

采用SEM等方法观察经β相区温度锻造的Ti-22Al-25Nb合金在β相转变点以下不同热处理过程中的微观组织转变,测试所得组织状态下的合金拉伸性能。对该合金的微观组织转变规律以及与拉伸性能的关系和机理进行分析。结果表明,在固溶处理过程中,组织中原有的α2相颗粒和O相板条因溶解而减少,B2相基体含量相应增大;固溶处理温度升高可加剧各相含量的变化趋势,并在这一过程中伴随着B2相的再结晶且α2相和O相的存在对B2相的再结晶有限制作用;在时效过程中,O相以细小二次板条形式从B2相基体中析出,或在残留的α2相颗粒周边以块状形式生成。该合金经不同固溶＋时效处理后均具有良好的室温及高温拉伸性能;且因固溶温度升高造成细小O相二次板条含量增多而使合金呈强度升高、塑性下降的趋势,其中以1000℃固溶＋800℃时效处理的状态具有强度和塑性的最佳匹配。     

Ti-22Al-25Nb合金大规格棒材组织与力学性能研究

本文研究了通过逐步降温锻造工艺制备的Ti₂AlNb基合金大规格(Ф300 mm)棒材的组织均匀性,分析了热处理前后棒材不同部位显微组织的变化,并进行了力学性能测试。结果表明：采用逐步降温锻造工艺制备的Ф300 mm棒材靠近外表面区域变形比较充分,显微组织均匀性较好,而靠近心部区域的显微组织均匀性较差,小区域存在未完全破碎的晶界,这种差别会遗传到后续热处理态的显微组织中。通过对比棒材不同部位经热处理后的力学性能,发现不同部位性能差异不大,而心部区域的强度低于表面区域,而塑性则呈现相反的变化趋势,这可能与不同区域由于变形程度不均匀导致了α相尺寸及含量的差异所造成。     

固溶温度对Ti-22Al-24Nb合金显微组织的影响

研究了经开坯锻造的Ti-22Al-24Nb合金在不同固溶温度下的显微组织变化规律。结果显示:开坯锻造后Ti-22Al-24Nb合金的显微组织为等轴三相(α_2+B2+O)组织。随固溶温度的升高,初生板条状O相和等轴α_2相转变为B2基体相,B2相的体积分数逐渐增大。当固溶温度为1000℃时,B2相发生再结晶,出现了细小晶粒组织。固溶温度升高到1040℃时,晶粒明显长大,达200μm左右,且未溶解的初生α_2/O相也有所长大。油冷过程中,由于再结晶时间充分,晶粒变大。     

Ti-22Al-25Nb合金热机械处理组织与性能研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金的显微组织和力学性能,重点介绍了等温锻造温度、固溶时效处理对合金力学性能的影响规律。结果表明:随着等温锻造温度的升高,合金的强度和塑性先增加后降低。在O+B2两相区固溶时,随着固溶温度的升高,具有较高塑性的B2相体积分数的增加和等轴颗粒的减少是合金具有较高塑性的主要原因;而在α_2+B2+O3相区固溶时,片层厚度的减小有利于合金强度的提高,但过大的B2相晶粒尺寸和较细的片层厚度则对合金的塑性不利。相的含量、形态、尺寸对合金力学性能的影响较大,尽可能在B2相变点附近进行等温锻造,以控制等轴颗粒数量和B2相晶粒尺寸,在低温时效以获得较细的片层组织从而提高合金的强度和塑性。     

固溶和时效处理对粗晶Ti-22Al-25Nb合金显微组织的影响

通过一系列固溶和时效热处理试验,研究了不同温度和时间对粗晶Ti-22Al-25Nb合金组织显微组织演变的影响。结果表明:在(O+B2)相温度区间进行固溶时,随着温度的升高,合金的O相含量逐渐增加,尺寸逐渐变大,在外观形态上由针状逐渐长大为球状;在(O+α_2+B2)和(α_2+B2)相温度区间进行固溶时,随温度升高合金表现为α_2相颗粒的增多和长大。合金在730℃进行短时时效时,主要表现为α_2相的析出和初生O相的形成,时效时间越长,α_2相和O相的长大越明显;在870℃进行短时时效时,表现为晶界α_2相的聚集和晶粒内部条状O相的形成,随着时效时间的延长,α_2+β→O的转变程度增加,α_2相含量出现明显的降低。     

Ti-22Al-25Nb合金板条组织不同热处理状态的拉伸性能研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金在B2相区锻造后锻态、固溶态和固溶时效态的室温拉伸性能。结果表明:固溶态组织的屈服强度最高,抗拉强度最低,塑性最好。经过固溶时效后抗拉强度明显提高,屈服强度和塑性显著下降。锻态组织的强度和塑性与固溶时效态组织接近。断口分析表明,锻态和固溶时效态断口以准解理断裂为主,固溶态组织呈现出类似韧窝断裂的塑性断裂特征。固溶态试样的屈服强度最高的原因是B2相中Al元素相对含量比锻态和固溶时效态的高。     

Ti-22Al-25Nb合金双尺寸板条组织不同温度拉伸性能研究

通过B2相区等温锻造工艺和O+B2相区固溶时效处理获得了Ti-22Al-25Nb合金双尺寸板条组织.研究了双尺寸板条在室温、400、600℃的拉伸性能,分析了断口特征,揭示了在不同温度下的拉伸断裂机制.结果表明:测试温度的变化显著影响双尺寸板条组织的拉伸性能.随温度的升高,双尺寸板条组织的强度下降,塑性提升.室温断裂机...     

固溶温度对Ti-22Al—25Nb合金微观组织的影响

研究了不同固溶温度下Ti-22Al-25Nb合金的微观组织形貌变化及复杂相组成、相比例的变化.结果表明,合金微观组织的变化受热处理温度的影响较为明显.随着固溶温度的升高,α2/O颗粒的尺寸逐渐减小,有等轴化的趋势,且数量逐渐减少,溶解在基体中;α2/O颗粒中的仅α2相比例逐渐增大,O相比例逐渐减少,组织中基体B2相存在增多趋势.     

热处理制度对Ti-22Al-27Nb合金显微组织和拉伸性能的影响

研究了不同热处理制度下Ti-22Al-27Nb(原子分数,%)合金的显微组织和拉伸性能.经过锻造的试样,直接进行短时时效,得到细小的网篮状组织,其室温和650℃时的拉伸性能都可以保持较高水平.长时时效后,O相比例增大,合金的强度增加,但塑性显著降低.合金在B2相区固溶后,经过水淬或空冷后进行低温时效,在初生的B2相上析出粗大且取向趋于一致的O相组织,合金的强度和塑性都较差.当合金在B2相区固溶随炉冷却后低温时效,将在初生的B2相上析出细小和取向不同的O和α2相,合金的强度能够保持到较高的水平,而塑性也明显增加.     

固溶处理对Al-25%Si合金组织及性能的影响

对Al-25%Si合金采用固溶处理,用金相显微镜分析在不同处理工艺条件的显微组织,并采用image pro-plus软件测定固溶处理后合金组织中初生Si相的尺寸、形态和数量分布。用布氏硬度计测量不同试验条件下试样的硬度,并进行数据分析。通过控制固溶处理温度、固溶时间等工艺参数,最终确定了优化初生硅相的最优工艺条件。     

Ti-22Al-25Nb合金环形件成形工艺与组织性能关系

研究了Ti-22Al-25Nb合金环形件的制备工艺和组织性能关系。结果表明:Ti-22Al-25Nb合金增加棒材改锻的次数可提高组织均匀性,细化晶粒,从而显著提高合金的室温塑性。对棒材在α2+B2+O三相区(970℃)和α2+B2两相区(1050℃)轧制可分别获得双态组织和板条组织的环形件。两种组织的室温抗拉强度均在1100 MPa以上,室温伸长率在6.5%以上。两种组织相比,双态组织具有更高的强度,而板条组织的塑性更好。根据试验结果,Ti-22Al-25Nb合金在生产应用时,棒材的锻造镦拔次数应不低于8次,环形件轧制应选择在α2+B2两相区(1050℃)。     

高温热循环对Ti-22Al-25Nb合金板材性能的影响

通过设计700℃×1 h热循环疲劳试验,研究了700℃热循环对Ti-22Al-25 Nb合金板材室温性能和组织的影响规律。结果表明：700℃热循环后会在Ti-22Al-25 Nb合金板材表面形成氧化层,在氧化层与基体间形成脆性层,热循环次数越多,氧化层与脆性层越厚,室温强度与屈服强度越低;室温伸长率随着循环次数增多而降低,在热循环100次后降为2%,之后在热循环500次以内可保持在2%以上。     

Ti-22Al-25Nb合金等轴组织演变和拉伸性能

研究了Ti-22Al-25Nb合金等轴组织的演变及其对拉伸性能的影响。结果发现,经α_2+O+B2三相区等温锻后,在O+B2两相区固溶过程中,组织中初始O相板条粗化变短,冷却析出的细板条则溶解到B2基体中,α_2/O相颗粒不发生明显变化,固溶温度升高使得少量等轴O相发生溶解,rim O相厚度减小。而在O+B2两相区时效的过程中,大量细密的二次O相板条从B2基体析出,少量被rim O包围的α_2相向O相转变。时效温度升高时,析出的二次板条O相变得粗大,总体含量减少,rim O厚度增加。时效温度的升高还使得合金强度下降而塑性增加。     

固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金组织及摩擦磨损性能的影响

研究了固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金显微组织和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,锻态Ti-14Al-10Nb合金的显微组织由α₂相和β相组成,其中α₂相呈细小、弯曲的棒状形态。固溶温度的升高促进了显微组织中α₂相向β相的转变,导致α₂相的含量减少,同时棒状α₂相的形态逐渐粗化。锻态Ti-14Al-10Nb合金的摩擦因数及磨损量均小于经固溶处理后试样,表明锻态时合金的耐磨性较好;而且随着固溶温度的升高,α₂相溶解程度增加,合金耐磨性随之下降。Ti-14Al-10Nb合金主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。     

等温锻造Ti-22Al-25Nb合金的显微组织与力学性能

对Ti-22Al-25Nb(at%)合金在不同相区等温锻造与锻后热处理过程中的组织演变及其对力学性能的影响进行了研究。结果表明,在980℃(B2+α_2+O三相区)、1040℃(α_2+B2两相区)以及1060℃(B2相区)等温锻造并热处理之后,合金的显微组织表现为典型的等轴组织、双态及双尺寸的板条组织,各相的尺寸以及体积分数可以通过热处理制度来控制。合金的力学性能测试表明:双尺寸的板条组织具有较高的室温强度但塑性最低,而等轴组织具有较高的塑性,强度最低。等轴组织的抗蠕变性能最低,双态组织以及双尺寸的板条组织具有相似的抗蠕变性,后两种组织主要以板条组织为主导,板条组织具有比等轴组织更优异的抗蠕变性能。     

热处理对Ti-22Al-25Nb/TC11双合金接头组织与性能的影响

对经近等温锻造后的Ti-22Al-25Nb/TC11双合金电子束焊接头进行了梯度热处理与双重热处理,采用OM、TEM观察了Ti-22Al-25Nb/TC11双合金接头界面组织,并对其室温性能进行了对比分析。结果表明,梯度热处理后双合金接头Ti-22Al-25Nb基体析出相以细小颗粒状α₂相为主,TC11基体出现网状组织;双重热处理后Ti-22Al-25Nb基体以短棒状的O相为主, TC11基体以魏氏组织为主;双重热处理后Ti-22Al-25Nb/TC11双合金接头的室温力学性能均低于梯度热处理后的双合金接头,这与其焊缝区析出的α相增加有关。因此,梯度热处理优异于双重热处理。     

固溶时间对Ti-22Al-24Nb合金力学性能及断裂行为的影响

对Ti-22Al-24Nb合金进行不同时间的固溶处理,采用拉伸试验和平面应变断裂韧性测试,结合光学显微镜和扫描电镜观察合金微观组织及断口形貌,分析固溶时间对Ti-22Al-24Nb合金力学性能及断裂行为的影响。结果表明:经不同固溶时间处理后,合金断裂形式是解理断裂;随固溶时间的增加,合金断口的韧窝数量先增加后减少,强度先降低再升高,塑性和断裂韧性呈先升高再降低的趋势;当固溶120 min时,Ti-22Al-24Nb合金具有最佳的强韧性匹配,KIC达最大值为51.6 MPa·m1/2,其抗拉强度为950 MPa,屈服强度为915 MPa,伸长率和截面收缩率分别为15.69%和42.28%。     

退火对Ti-22Al-25Nb/TC11电子束焊接接头组织与拉伸性能的影响

研究退火对电子束焊接Ti-22Al-25Nb/TC11接头组织和拉伸性能的影响。结果表明,在TC11侧热影响区,出现针状α相;而在Ti-22Al-25Nb侧热影响区,出现少量的α₂相和O相;经过退火处理后焊缝区缺陷有小幅度改善,沿晶界出现了细小的点状和针状析出相;焊态的Ti-22Al-25Nb/TC11试样抗拉强度低、塑性差,退火处理后的室温拉伸性能无改善甚至有所降低。要更大程度地消除缺陷、提高性能,只能通过压力加工的方式配合后续热处理才能实现。     

Ti-22Al-25Nb合金等轴组织演变和拉伸性能研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金等轴组织的演变及其对拉伸性能的影响。结果发现,经α₂+O+B2三相区等温锻后,在O+B2两相区固溶过程中,组织中初始O相板条粗化变短,冷却析出的细板条则溶解到B2基体中,α₂/O相颗粒不发生明显变化,固溶温度升高使得少量等轴O相发生溶解,rim O相厚度减小。而在O+B2两相区时效的过程中,大量细密的二次O相板条从B2基体析出,少量被rim O包围的α₂相向O相转变。时效温度升高时,析出的二次板条O相变得粗大,总体含量减少,rim O厚度增加。时效温度的升高还使得合金强度下降而塑性增加。