47Zr-45Ti-5Al-3V合金的应力诱发马氏体转变行为研究

本文采用Gleeble 3500热模拟试验机和D/MAX-2500/PC型X射线衍射仪研究了亚稳态β相47Zr-45Ti-5Al-3V合金室温压缩变形过程中的应力诱发马氏体转变行为。结果表明,在压缩变形过程中,应力诱发马氏体的数量随应变速率和初始β相晶粒尺寸的降低而增加。随应变速率和初始β相晶粒尺寸的增加,应力诱发马氏体的触发应力逐渐增加,而抗压强度逐渐降低。加工硬化率随真应力的变化曲线可分为三个阶段,第二和第三阶段的加工硬化率随应变速率和初始β相晶粒尺寸的降低而增加。     

新型高强度钛合金47Ti-45Zr-5Al-3V退火后的微观组织与力学性能

通过对47Ti-45Zr-5Al-3V合金进行不同温度退火处理,对其微观组织与性能的演变规律进行研究。结果表明,经过高温锻造后的47Ti-45Zr-5Al-3V合金由α+β相组成,在550℃以上温度热处理时合金中α相向β相转变。随温度升高合金中β相含量增加,当温度为800℃时α相全部转变为β相。热处理对47Ti-45Zr-5Al-3V合金的力学性能的影响取决于α相和β相含量。合金抗拉强度随β相含量增加降低,而伸长率增加。     

热循环温度对Ti-6Al-4V合金组织和力学性能的影响

对上限温度为500、650、800℃高温短时热循环200次后的Ti-6Al-4V合金室温力学性能和组织进行了研究。结果表明:循环温度对合金强度影响较为明显,循环温度的升高使合金抗拉强度降低;分析认为:温度高于650℃,实验合金组织中β相逐渐分解碎化,β相含量减少和α晶粒逐渐长大是强度降低的主要原因。     

退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织及力学性能的影响

研究了退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,初生α相含量降低,2°～15°小角度晶界逐渐减少;退火温度较高时,退火过程中发生了α相→β相→α相的相变,<0001>//横向织构消失。随着退火温度升高,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金屈服强度逐渐降低,抗拉强度、延伸率先升高后降低。退火温度升高后,片层组织比例升高,裂纹扩展功占冲击吸收功的比例增大,材料韧性提升。     

热处理对Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe合金组织与力学性能的影响研究

对Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe(Ti-35421)合金进行了不同工艺的固溶时效处理,研究了热处理后的组织演变规律与力学性能。结果表明：经不同温度固溶+540℃时效后,随着固溶温度的升高,初生α相板条变短变粗,体积分数减少,针状次生α相体积分数增加,Ti-35421合金的强度增加,塑韧性减小,拉伸断口表面韧窝数量减少、尺寸变小,逐渐出现微孔和空洞;经775℃固溶+不同温度时效后,随着时效温度的升高,针状次生α相变短变粗,次生α相间距增大,合金的强度减小,塑韧性增加,拉伸断口表面韧窝逐渐变大变深,微孔和空洞逐渐消失。当热处理工艺为775℃/1 h/AC+560℃/16 h/AC时,Ti-35421合金的抗拉强度为1125 MPa,屈服强度为1024 MPa,延伸率为5.5%,冲击吸收功为36.3 J,具有良好的强塑韧性匹配。     

放电等离子烧结温度对Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金,研究了烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在950~1150℃烧结温度范围内合金主要由β-Ti相和Ti-Nb-Ta-Zr固溶体组成的混合基体及少量未熔化的Nb、Ta金属颗粒组成,并且合金具有较高的致密度和抗压强度;随着烧结温度的升高,合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结,Nb、Ta金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小,同时合金致密度和抗压强度呈增大趋势;所制备的合金压缩弹性模量值在50~57 GPa之间,具有良好的力学相容性,烧结温度变化对其影响较小。     

烧结温度对热压烧结Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用热压烧结(压力25 MPa, 800～1100℃)及780℃×2 h再结晶退火工艺制备了具有优异性能的Ti-6Al-4V(TC4)合金。研究了Ti-6Al-4V合金相结构及随温度的变化规律,分析了不同热压烧结温度对Ti-6Al-4V合金的烧结致密度、微观组织及力学性能的影响。结果表明,Ti-6Al-4V合金从α相到β相转变的开始温度与结束温度分别为627℃和941℃。在800℃热压烧结没有实现烧结致密化,900℃热压烧结获得了较为均匀、细小的组织,1000℃及1100℃烧结均导致组织异常长大。在900℃烧结并退火处理的Ti-6Al-4V合金抗拉强度达到894.6 MPa,断后伸长率达到了15.7%,获得了极好的强度与塑性。     

热循环温度对Ti-6Al-4V合金组织和力学性能的影响

采用500～1 000 ℃热循环20次,研究Ti-6Al-4V(TC4)合金性能及微观组织的变化.结果表明:随热循环温度的升高,TC4合金强度先降低后升高;低于800 ℃时,TC4合金塑性随热循环温度升高变化不大,高于800 ℃,随热循环温度升高,TC4合金塑性快速降低;随温度升高,TC4合金的晶粒明显长大,温度高于800 ℃时,TC4合金中开始形成片层状组织,至1 000 ℃时,合金组织几乎呈全片层状.     

20Zr-70Ti-6Al-4V合金静动态力学性能研究

以20Zr-70Ti-6Al-4V合金为研究对象,采用XRD、DSC、OM和SEM等测试分析技术,研究了合金在退火处理和固溶时效处理过程中的相变及组织演化规律,并通过万能试验机和分离式霍普金森压杆,进一步研究了组织与应变速率对合金静动态力学性能的影响。结果表明:20Zr-70Ti-6Al-4V合金经退火和固溶时效后均由α相和β相组成,呈现为网篮组织,在静态加载条件下,抗拉强度最高可达1301 MPa,塑性应变最高可达14.9%,抗压强度最高可达1386MPa,断裂方式为韧性断裂;在动态加载条件下,应变速率处于1000到3000 s~(-1)这一高应变率范围时,20Zr合金的动态抗压强度有明显提高,表现为应变率强化效应,在同一应变速率下,20Zr合金固溶时效态的抗压强度和失效应变均高于退火态;动态压缩试样表面观测到与压缩轴呈45°角的宏观裂纹,动态破坏模式为绝热剪切失稳破坏。     

时效温度对Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr钛合金微观组织及力学性能的影响

研究了Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金经过β相区固溶(880 ℃)、不同温度时效(540~620 ℃)处理后次生α相(α_s)析出形貌及其对力学性能的影响。结果表明:随着时效温度由540 ℃升高至620 ℃,合金中析出α_s相片层厚度由0.030 μm增加到0.142 μm,屈服强度由1353 MPa降低至1074 MPa,断后伸长率由2.5%升高至11.4%,即时效析出的微米级片层α_s能够显著调控合金的力学性能。此外,时效温度升高使合金的拉伸断裂由沿晶脆性断裂为主转变为韧窝穿晶为主的韧性断裂方式。Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金时效析出的片层状α_s相的厚度大于0.1 μm,合金的断后伸长率≥6%。当时效温度为600 ℃时,合金的硬度为387 HV10,抗拉强度为1182 MPa,伸长率为8.5%,具有良好的强塑性匹配。     

退火处理对梯度多孔Ti-6Al-4V合金组织和力学性能的影响

利用电子束逐层熔化(Additive manufacture-electron beam melting, AM-EBM)快速成型技术制备了孔隙率分层状梯度分布的Ti-6Al-4V合金,研究了退火处理对梯度多孔材料组织和力学性能的影响。结果表明,该梯度多孔材料孔壁组织为α’片层组织,片层之间有极少量的β相;其有效抗压强度、弹性模量为各均匀组分强度与模量的权重平均值。梯度多孔材料各层界面处容易产生应力不均,使其强度降低。在950_oC退火处理1h后,α相片层明显粗化,孔梁塑性提高,但有效弹性模量和抗压强度略有降低,优化了层状多孔材料的力学性质。     

温度对U-2.5%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金在-100～700℃温度范围内的力学性能。结果表明,合金的抗拉伸强度随试验温度上升呈下降趋势,其塑性在600℃以下温度并非单调变化,而是在500℃附近延伸率和断面收缩率分别出现极小值,合金拉伸断口与室温(20℃)相比具有明显的沿晶断裂特征。试验温度高于600℃后,合金塑性明显升高。热处理后的该合金加热至500℃经保温并冷至室温后,合金的冲击韧性有所降低。在-100℃～室温的温度范围,合金的冲击韧性随试验温度的降低而下降,并在-30～-10℃的温度范围发生韧脆转变。当温度低于-30℃后冲击韧性下降趋势明显减缓,合金冲击断裂面颗粒高低不平,具有准解理断裂特征。     

基于神经网络Ti-6Al-4V合金热循环下力学性能研究

测定了Ti-6Al-4V合金在不同热循环温度下的拉伸强度和拉伸塑性.结果表明:热循环对Ti-6Al-4V合金的拉伸强度有显著的影响,而对其拉伸塑性影响不明显;利用BP神经网络的相关理论和方法,建立了关于Ti-6Al-4V合金在热循环温度下的力学性能的BP神经网络模型,计算结果表明,预测误差均在5％以内,精度很高,可为进一步研究Ti-6Al-4V合金提供科学方法.     

超高纯Ti-45Al合金的力学性能

铝含量在45%~50%之间的TiAl合金，因具有质轻和耐热等特性，被认为有希望替代耐热钢和超合金。然而，它的低塑性及难加工性仍是其工程应用的障碍。例如，该合金在处于低于脆韧转变温度(约在1070K)以下，其塑性非常低。为此，许多研究者加入到改善其塑韧性的研究行列中，如日本学者Kawabata的提纯合金法；Lipsitt的细晶塑性法(挤压)；Hosomi和Maeda的等温热压细晶化法等。但是上述几种途径均未涉及到合金的净化，故而，通过这些途径的研究，合金的韧塑性并没有本质的改善。因此，非常有必要对高纯TiAl合金的性能进行研究。常规工艺制备Ti…     

SPS烧结温度对Ti-45Al-8Nb合金组织及力学性能影响研究

本文以雾化法制备的Ti-45Al-8Nb (at.%) 预合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺技术(SPS)制备了Ti-45Al-8Nb合金,研究了不同烧结温度对合金显微组织及力学性能的影响规律。实验结果表明,在烧结温度范围内(1250℃、1275℃、1300℃),合金均为全片层组织,并具有高抗压强度和压缩率。随着烧结温度的提高,合金中γ相含量升高,α₂相含量下降。1250℃放电等离子烧结时,合金中并未出现B2相,随着烧结温度的升高,合金中的B2相主要由晶界析出,并呈增多的趋势。分析表明,主要是由于放电等离子烧结过程中使得粉末间产生局部高温形成液相,其后的快速凝固导致高温β相来不及转变而形成的B2相残留。合金总体表现出随着烧结温度的升高,合金的强度和塑性性能下降的趋势。SPS烧结温度为1250℃时,抗压强度和压缩率最佳,分别为2084.20MPa和33.10%。合金SPS烧结温度为1250℃和1275℃时,断裂模式主要为沿片层断裂和穿片层断裂混合方式。SPS烧结温度为1300℃时,断裂则主要以沿片层断裂为主。     

离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织与力学性能的影响

该论文主要研究在石墨型中不同立式离心力场下离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织及性能的影响。实验过程中铸型的旋转速度主要考虑了三种情况：0, 110及 210 rpm。结果表明：晶粒尺寸及片层厚度随铸件模数的减小和离心力的增加而减小,拉伸强度随铸件模数减小和离心力增加而明显增加,但铸件延伸率呈现相反的变化趋势。文中给出了重力系数、铸件模数与Ti-6Al-4V合金组织和力学性能之间的定量关系。作为与重力场下石墨型中Ti-6Al-4V合金铸件对比分析,研究了金属型中Ti-6Al-4V合金阶梯铸件组织的变化情况,研究发现：两种铸型中浇铸的合金铸件晶粒尺寸、片层厚度随冷却速度的变化趋势基本一致,结合两组实验数据,给出了重力场下Ti-6Al-4V合金铸件组织随冷却速度变化的定量关系。     

浇注温度对间接挤压铸造Al-5Cu合金的影响

浇注温度作为间接挤压铸造的一个重要工艺参数，对Al—5Cu合金的热裂倾向和力学性能有一定的影响。试验中凋节了不同的浇注温度，通过热裂率和热裂系数的结果可知，适当的提高浇注温度有利于减小热裂倾向，获得组织致密的铸件。试验结果表明，在750℃时挤压铸件抗拉强度为273、8MPa，该温度下的铸件经过T6热处理后其抗拉强度为450、0MPa；伸长率在T4状态下为17．6％。     

添加Nb对Ti-48Al-0.7B合金组织和力学性能的影响

研究了离心铸造汽车排气阀用Ti-48Al-0.7B-xNb(x=0,3,5,8;原子分数, %)合金的组织和力学性能.结果表明,不同Nb含量合金均由α2 γ两相组成,不存在β相.添加Nb后,合金的晶粒尺寸受凝固前沿B产生附加的成分过冷和硼化物钉扎晶界两方面的作用.合金的片层间距λ与晶粒尺寸d-1/2符合线性关系. O含量和Nb含量影响合金的断裂强度,晶粒尺寸是影响合金塑性的主要因素.Ti-48Al-0.7B-5Nb合金的晶粒尺寸最小,综合性能最佳(σb=399.6 MPa,δ=0.26%).     

热机械处理对Ti-45Al-5Nb-0.3Y合金的显微组织与力学性能的影响

包套锻造Ti-45Al-5Nb-0.3Y合金由大量细小的动态再结晶等轴γ晶粒(晶粒尺寸可达1-2 μm),弯曲或破碎的层片和少量的残余平直层片组成,变形组织含有人量位错及少量变形孪晶.锻态试样抗拉强度(σb),延伸率(δ)分别达到708.1 MPa和0.95%.再通过不同的热处理分别得到晶粒细小的双态组织、近层片组织和全层片组织.经1320 ℃/30 min炉冷后得到双态组织,层片晶粒尺寸(d1)约为20 μm,层片体积分数(ψ1)约为60%,具有最高的δ,约为1-9%,σb约为658.9 MPa,为穿晶和沿晶混合断裂;经1340℃/30 min炉冷后得到近层片组织,dI约为60 gm,ψ1约为95%,O'b约为690.2 MPa,δ约为1.75%,上要为穿晶(层片)断裂;经1370℃/15 min炉冷后得到细小全层片组织(d1约为40 μm),具有最高的σb,约为715.1 MPa,5约为1.51%,为穿晶断裂.     

固溶温度对SPS烧结Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了生物医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究了固溶温度对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：合金在相变点下(750 ℃)固溶后,显微组织主要由β相、初生α相和次生α相组成,当固溶温度升至相变点附近(775 ℃)时,β晶粒尺寸显著增大,晶界初生α相厚度和数量均明显减小,β晶粒上弥散分布着大量细针状与颗粒状的次生α相;随着固溶温度的进一步升高,晶界α相厚度和数量减小并逐渐连续呈网状,β晶粒内部次生α相不均匀析出且数量逐渐减少;与烧结态相比,合金强度和弹性模量随固溶温度的提高呈先升高后降低趋势,而塑韧性逐渐提高。