长时间热暴露对Ti-24Al-15Nb-1Mo合金组织和性能的影响

采用熔模精密铸造及热等静压技术制备Ti-24Al-15Nb-1Mo合金模拟件,然后在600、650、700℃大气氛围下,经过100、300、500 h热暴露,取样研究其微观组织和室温拉伸性能的变化。结果表明,在热暴露过程中,Ti-24Al-15Nb-1Mo合金的非平衡组织逐渐向平衡态转变,导致自身组织分解、析出、粗化等一系列的转变,从而对合金的力学性能产生较大影响。经热暴露后,其抗拉强度从863 MPa下降到最低742.7 MPa,塑性也有所下降,延伸率相对热等静压态的最大下降量为56%。     

预变形对锆合金拉伸性能的影响

<正>北京航空材料研究院王旭等人分析了不同预变形量下退火态Zr-4合金的显微组织,研究了预变形量对退火态Zr-4合金室温和350℃下拉伸性能的作用规律,并通过扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对不同预变形量试样的显微形貌、位错组态及其分布情况进行了分析。拉伸试验结果表明:随着预变形量的增加退火态Zr-4合金在室温和高温下的屈服强度和抗拉强度均显著提高,断面收缩率和延伸率有一定的降低。对不同预变形量试样的显微形貌及位错分布情况的     

热暴露温度对电力用Ti-20Mo高温合金表面氧化的影响

为进一步提升Ti-20Mo合金抗氧化能力,研究了不同热暴露温度下电力用Ti-20Mo高温合金表面氧化及组织演变。结果表明：原始合金组织存在等轴α晶粒和大量片状α+β共晶组织。以200℃和400℃温度热暴露时,试样增重均小于6 mg;当热暴露温度为600℃时,试样氧化增重近似呈线性增长,最终达16.1 mg。热暴露温度上升有助于合金更快完成回复和再结晶转变过程,达到细晶强化的目的。热暴露合金均形成了等轴α晶与片状α+β共晶组织,随着温度的上升,晶粒尺寸也明显增大,晶粒分布更均匀,当热暴露温度为600℃时晶界部位析出大量细小组织。原始Ti-20Mo合金组织包括α相和TiO₂相,热暴露温度升高后合金内产生更多TiO₂相。当热暴露温度为200℃和400℃时,合金氧化膜内生成了TiO₂;当温度升到600℃时,合金氧化膜内形成了Al₂O₃。     

Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd合金的微观组织和拉伸性能

针对变形量达86%的锻造Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd(原子分数,%)合金,对其进行热处理获得近层片组织,研究变形合金及其近层片组织的微观组织特征,并进行了室温、700℃和800℃拉伸实验.组织观察发现,近层片组织由层片团、分布于层片团界的β相以及弥散分布于基体的椭圆状Gd析出物组成.层片团的平均尺寸为40μm,层片组织、β相和Gd析出物的体积分数分别为93.73%、5.25%和1.02%.拉伸结果显示,室温下合金试样的平均抗拉强度为865MPa,平均延伸率可达4.17%,700℃时其平均抗拉强度和延伸率分别为643MPa和22%.Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd合金不仅具有与高β相TiAl合金相当的塑性变形能力,且室温塑性也得到显著提高,这主要归因于β相体积分数的下降和Gd化合物对微观组织室温塑性的贡献.     

轧制变形量对Ti-45Al-7Nb-0.3W合金组织与性能的影响

利用X衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、室温拉伸试验等手段,研究粉末冶金Ti-45Al-7Nb-0.3W(原子分数,%)合金包套轧制过程中的显微组织和力学性能的变化规律。结果表明:热等静压法态的Ti-45Al-7Nb-0.3W合金组织为近γ组织,主要由块状的γ相组成,同时包括少量的α2相及极少量的B2相。轧制后Ti Al合金板材为双态组织,B2相消失。随轧制变形量增加,合金板材强度增加,变形量为40%时,板材抗拉强度最大,达到955 MPa。继续增加变形量合金板材的力学性能有所降低。当变形量较小时,合金的塑性变形主要通过位错滑移和攀移来实现。随变形量增加,孪生和动态再结晶机制发挥作用。     

预变形对2D12铝合金组织热稳定性和高温力学性能的影响

通过拉伸性能测试和透射电镜(TEM)观察等手段,研究预变形对2D12铝合金组织的热稳定性和高温力学性能的影响。结果表明,预拉伸变形能显著增加S相的弥散度,提高合金的时效硬化效应和室温至300℃以内高温下的强度,降低合金断后伸长率。200℃下热暴露500 h后,预变形合金的抗拉强度保留峰值强度的84.76%,伸长率从18.4%降至11%,而无预变形合金的抗拉强度为峰值强度的76.64%,伸长率从6.4%升至9.0%。预变形引入的位错提供S相形核位置,从而提高S相的形核率和合金力学性能。同时,位错作为1种能量陷阱,可降低S相在热暴露环境下的粗化速率,从而提高合金组织的热稳定性。     

高Nb-TiAl合金的高温循环变形机制

在750℃下对近片层Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y合金进行了静拉伸和循环变形,观察和分析变形后试样的微观组织.合金在750℃时的循环应力-应变曲线位于静拉伸应力-应变曲线之上,显示出明显的循环硬化特征;在循环变形过程中呈现先硬化后稳定.透射电镜观察显示,在750℃下循环变形和拉伸的合金试样中均发现有大量的位错钉扎、塞积及缠结存在,而形变孪晶仅在循环变形后的合金试样中存在.合金在750℃下的循环变形中孪生起重要作用.      

两种Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α型钛合金的性能对比研究

以具有典型组织状态的Ti60和Ti834两种近α型钛合金为研究对象,对比分析了这两种合金600℃×100 h热暴露前后的室温拉伸性能以及这两种合金经激光冲击强化后的性能变化。结果表明:Ti60合金的室温拉伸强度明显高于Ti834合金,而塑性相对较低;经600℃×100 h高温热暴露以后,Ti60和Ti834合金的强度变化均不大,而塑性均急剧降低;激光冲击处理后再经热暴露,Ti60合金和Ti834合金的塑性均进一步降低,可见激光冲击处理对近α型高温钛合金的热稳定性能是不利的。     

板条马氏体钢变形与断裂过程的原位观察

 在备有拉伸装置的扫描电镜上,原位观察了低碳板条马氏体钢的变形和断裂过程。结果表明,板条马氏体的变形是以滑移方式进行的,位错沿滑移面的滑移受阻,在试样表面留下呈波纹状的变形带。在应力峰值前后,主裂纹开始起裂;在主裂纹扩展过程中,在主裂纹前面的薄弱区域如夹杂等会先起裂形成小裂纹或空洞,随应力加大相邻的微孔聚合、连接长大成新裂纹;在断裂过程中,裂纹在板条束界发生转折。尽管原奥氏体晶粒尺寸小的试样起裂载荷大,不同晶粒尺寸马氏体组织的变形和断裂过程没有本质差别。     

应变对两相区固溶处理Ti-55531合金室温压缩变形机制的影响

使用Gleeble3800热模拟试验机和6.3MN锻造模拟试验机对两相区固溶处理Ti-55531合金进行室温压缩变形实验,运用SEM、XRD和TEM分析变形组织,研究应变对两相区固溶处理Ti-55531合金室温压缩变形机制的影响。结果表明,两相区固溶处理Ti-55531合金组织由初生α_p相和残余β_r相组成,α_p相的硬度低于β_r相;当室温压缩工程应变量为8%～10%时,合金位错主要集中于α_p相中;随着应变的增加,α_p相中的位错密度增大,当工程应变量增大到20%时,大量位错在α_p相与β_r相的相界面处聚集,α_p相内形成严重的位错塞积和位错缠结,β_r相中滑移系开动的数量也逐渐增多;当工程应变量增大到30%时,β_r相中也出现了位错塞积和位错缠结;应变量继续增大,当工程应变量增大到60%时,等轴的初生α_p相沿变形方向被拉长,同时α_p相和β_r相中均出现大量位错胞。     

Ti60合金等温锻造工艺研究

Ti60合金是我国自主研制的一种近α型高温钛合金。研究了等温锻造温度对Ti60合金显微组织、室温拉伸性能的影响,对比分析了合金600℃热暴露前后的性能变化规律。结果表明:随等温锻造温度的升高,Ti60合金锻态组织中初生等轴α相含量逐渐减少,β转变组织所占比例增多;两相区低温锻造的合金塑性最好,而β锻造的合金强度和塑性均较低,近β锻造的合金具有最佳的热稳定性能;在600℃经100 h热暴露后,合金均表现出强度略有升高,而塑性大幅降低的现象。     

热处理对高温钛合金TG6铸造组织及性能的影响

对熔模精铸TG6合金进行了热等静压和退火热处理试验,研究了其铸态、热等静压态和退火态的显微组织和力学性能。结果表明,该合金在铸态下为晶粒粗大的魏氏组织,组织中存在缩松缺陷,合金抗拉强度为871.3MPa,塑性0.8%,合金组织中的疏松缺陷为断裂的裂纹起始源;通过热等静压后该合金抗拉强度及伸长率提高到950.7 MPa和3.7%;经过750℃退火热处理后,组织中β板条部分溶解,并析出(TiZr)6Si3硅化物,合金的室温拉伸延伸率提高到5%以上,强度相对于热等静压未发生明显改变,断口表现为解理断裂。     

热处理对Ti-5331合金板材组织及力学性能的影响

研究了核反应堆壳体用Ti-5331合金热轧板材在不同退火温度下的显微组织与力学性能。结果表明:Ti-5331合金板材在相变点以下随着退火温度的升高,初生α相含量逐渐减少,β转变相含量明显增加。当退火温度为700℃时,开始发生静态再结晶,800℃时为等轴组织,900℃时为双态组织,950℃时为网篮组织。随着退火温度的升高,合金板材的抗拉强度先下降后上升,屈服强度呈下降趋势,屈强比逐渐减小;当退火温度在相变点以下时,板材冲击韧性随退火温度升高呈上升趋势,当超过相变点后冲击韧性急剧下降;退火温度对塑性影响较小。经900℃×1 h/AC退火处理的Ti-5331合金板材有着较好的综合性能,抗拉强度为920 MPa,延伸率为15%,V型缺口冲击韧性达到93 J/cm^2。     

热处理对Ti600高温钛合金组织和性能的影响

实验用Ti600合金为采用二次真空自耗电弧炉熔炼而成的600 kg铸锭,经开坯锻造后最终轧制成棒材,经金相法测定Ti600合金的相变点为tβ=1 010℃。着重分析了不同的热处理制度对Ti600合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:获得网篮组织可使合金的综合性能匹配较好;在相变点以上进行1 020℃×2 h+AC,650℃×8 h+AC处理,可获得较好的综合性能。     

2种轧制温度下BT25钛合金棒材组织与性能

研究了980oc和950℃2种温度轧制的BT25钛合金棒材的室、高温拉伸性能、热稳定性能以及持久性能。研究结果表明,所研究的2种温度下得到的轧制棒材的性能均满足用户提出的标准要求。它们的高温拉伸性能、冲击韧性相当,980℃轧制棒材的室温拉伸性能优于950℃轧制棒材,但后者的热稳定性优于前者,550℃热暴露100h后,后者犟性降低程度较小。BT25钛合金棒材组织比较均匀,均为初生“相和条状届转变组织构成的双态组织,且变形温度较低时,组织较细小,合金的综合性能较高,尤其是热稳定性能较好。     

热处理制度对Ti-55531合金组织和力学性能的影响

通过采用不同的热处理制度研究了时效温度和β退火温度对Ti-55531合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:Ti-55531合金固溶加时效处理后可获得初生α相呈长条或等轴状的组织,β基体上大量析出的次生α相使其获得较高的强度,且强度随时效温度升高而显著降低,延伸率变化不明显,断面收缩率在620℃以上随着时效温度升高有所增加,但该组织状态断裂韧度偏低;β退火后可获得均匀的片状组织,具有较高的断裂韧性,抗拉强度在600~650℃之间随退火温度升高呈线性关系降低,可根据需要很方便地调整强度级别,塑性随退火温度升高变化不太明显。     

微量B对铸态TiAl基合金显微组织及热变形行为的影响

采用电弧熔炼法制备含微量B元素的Ti-43Al-4Nb-1.4W-xB(x=0.2,0.4,0.6,0.8。数据为原子分数,%)合金;利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究B含量对该铸态合金显微组织的影响,并通过热模拟压缩试验研究温度为1 050~1 200℃、应变速率为10 3~1 s 1的变形条件下Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B合金的热变形行为,分析该合金在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:当B含量(质量分数)达到0.6%时,合金组织明显细化;Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B合金的高温压缩流变应力随变形速率增加以及变形温度降低而增加;其峰值应力与变形条件之间的函数关系可用双曲正弦函数来描述,并以此求得高温变形激活能为580.68 kJ/mol;加入0.6%B对合金动态再结晶形核起到一定的促进作用,热变形后,合金发生明显的动态再结晶。     

600℃高温钛合金的研发

近年来,随着航空航天事业的发展,高温钛合金的研究与应用受到了越来越多的关注。目前,各国研发的600℃高温钛合金主要有IMI834、Ti-1100、BT36、BT18Y、Ti60和Ti-600合金等,其中,前4种已获得工业应用。首先概述了600℃高温钛合金的合金化特点,指出未来高温钛合金仍将向着成分多元化方向发展,稀土元素的应用是研究重点方向之一。接下来对几种典型的高温钛合金的性能特点、室高温力学性能进行了重点介绍,最后展望了其未来重点发展的方向。     

Fracture characteristics of Ti-6Al-4V and Ti-5Al-2.5Fe with refined microstructure using hydrogen

The hydrogenation behavior of Ti-6Al-4V, with the starting microstructures of coarse equiaxed α and coarse Widmanstätten α, respectively, was investigated under a hydrogen pressure of 0.1 MPa at temperatures between 843 and 1123 K. The hydrogen content was determined as a function of hydrogenation time, hydrogenation temperature, and hydrogen flow rate. The phases presented in the alloy of after hydrogenation were determined with X-ray and electron diffraction analysis in order to define the effect of Thermochemical Processing (TCP) on the microstructure of the alloy. Mechanical properties and fracture toughness of Ti-6Al-4V and Ti-5Al-2.5Fe subjected to the various TCP were then investigated. Hydrogenation of Ti-6Al-4V with the starting microstructure of coarse equiaxed α at 1023 K, just below hydrogen saturated β (denoted β″ (H)) transus temperature, produces a microstructure of a, orthohombic martensite (denoted α″ (H)) and β (H). Hydrogenation at 1123 K, above β (H) transus, results in a microstructure of α″ (H) and β (H). Microstructure refinement during TCP results mainly from decomposition of α″ (H) and ;β (H) into a fine mixture of α + β during dehydrogenation. An alternative TCP method is below β (H) transus hydrogenation (BTH), consisting of hydrogenation of the alloy below the hydrogenated β (H) transus temperature, air cooling to room temperature, and dehydrogenation at a lower temperature, which is found to improve mechanical properties significantly over a conventional TCP treatment. Compared with the untreated material, the BTH treatment increases the yield strength and increases the ultimate tensile strength significantly without decreasing the tensile elongation in the starting microstructure of coarse equiaxed α or with a little decrease in the tensile elongation in the starting microstructure of coarse Widmanstätten α, although the conventional TCP treatment results in a large decrease in elongation over the unprocessed material in Ti-6Al-4V. In Ti-5Al-2.5 Fe, both conventional TCP and BTH result in a increase in yield strength, ultimate tensile strength, and elongation; however, the BTH gives the best balance between strength and elongation. The TCP-treated Ti-6Al-4V shows smaller fracture toughness compared with the unprocessed material, while TCP-treated Ti-5Al-2.5Fe shows greater fracture toughness compared with the unprocessed material. The BTH treatment results in a improvement in fatigue strength in both Ti-6Al-4V and Ti-5Al-2.5Fe.     

Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金热压缩变形流变应力行为与微观组织演变的研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金进行了等温恒应变速率压缩试验,研究了在变形温度为950~1 100℃,应变速率为0.001~1 s-1,最大变形程度为50%的条件下合金的热压缩变形流变应力行为与微观组织演变。结果表明:Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的流变应力对变形温度和应变速率均较为敏感,其流变应力曲线具有应力峰值、流变软化和稳态流变的特征。在变形温度为950℃,应变速率为0.001~0.1 s-1的条件下,Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的热变形特性为片层组织球化,其热变形机制可用晶界分离球化模型进行解释说明;在变形温度为1 000~1 100℃,应变速率为1 s-1的条件下,材料只发生了动态回复现象;在变形温度为1 050~1 100℃,应变速率为0.001~0.1 s-1的条件下,材料发生了动态再结晶现象。