热处理工艺对近α钛合金组织与性能的影响

研究了固溶和时效工艺参数对一种近α钛合金Ti-5Al-2Nb-2Zr-1.5Mo显微组织与力学性能的影响.结果表明:在α+β两相区,随着固溶温度的升高,初生α相含量(体积分数,下同)减少,亚稳相含量增加,冷却过程中分解的针状马氏体α'相使合金的硬度升高;时效温度的变化通过影响α'相分解析出次生α相的尺寸、数量及分布方式...     

固溶-时效对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

采用不同制度固溶-时效的热处理方式对TC4 钛合金棒材进行热处理,并通过金相观察、力学性能检测研究了固溶-时效对钛合金棒材的微观组织和力学性能的影响.金相观察发现,固溶后大部分α相转变为亚稳相β相、α'相和α"相,时效处理后将亚稳相转变为细小稳定等轴组织与片层组织.力学性能检测结果表明:固溶水淬延迟时间在10s,时效温...     

氢对TC4钛合金室温变形行为的影响

应用压缩试验研究了置氢TC4钛合金的室温变形性能; 利用金相显微镜、 X射线衍射仪和扫描电镜等手段分析了置氢后组织演变、相组成和断口特征. 结果表明: 氢处理改善了材料的相组成, 促进了塑性相α″马氏体和亚稳β相的生成, 氢处理后变形极限在低氢时没有较大提高, 随后氢含量超过0.45%后, 塑性大幅度提高, 变形极限较原始提高了90%. 在压缩试验中, 流变应力对氢有较高的敏感性, 随着变形速度和氢含量的增加, 速度引起的加工硬化降低.     

热处理对激光沉积TC4钛合金组织与力学性能的影响

以TC4钛合金球形粉末为原料,利用激光沉积制造方法制备TC4钛合金拉伸试样厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法对比研究沉积态、退火态及固溶时效态试样的显微组织及力学性能,并对固溶时效后特殊β转变组织的形成机制进行了讨论。结果表明:去应力退火处理对钛合金的组织与性能影响不大;经两相区固溶时效处理后,初生α相体积分数大幅度下降,部分初生α相呈颗粒状;固溶处理后会生成细针状的马氏体α'相,针状α'相间的β相呈连续状薄层,后续的时效处理则使β相进一步分解成非连续的散点状,与组织中次生α相组成特殊的β转变组织;由于固溶时效态试样组织中存在较多细小相造成位错塞积使强度明显提高,塑性大幅下降;固溶时效处理后试样显微硬度明显升高;沉积态与两种退火态试样断口表面都存在大而深的韧窝,为延性断裂,固溶时效态断口表面存在较小韧窝和撕裂棱,为半解理半延性断裂。     

置氢Ti-6Al-4V合金组织与室温变形行为的相关性

应用压缩实验研究置氢Ti-6Al-4V合金的室温力学行为,采用OM、SEM分析了氢对钛合金组织的影响和断口形貌特征,探讨了置氢钛合金组织和室温变形行为之间的相关性.结果表明:氢的固溶强化作用使置氢Ti-6Al-4V合金硬化效应增加,但适量的氢可以显著降低其压缩屈服强度和弹性模量,且断裂时发生的变形量增加,此时合金组织为α+β的双态组织,当合金中产生粗大的β晶粒时,断裂时发生的变形量显著降低;氢的加入促进了合金中斜方马氏体α″的生成;置氢Ti-6Al-4V合金的室温压缩断口为延性沿晶断裂或脆性沿晶断裂和解理型穿晶断裂两种断裂方式的混合断口.     

C添加对近β钛合金显微组织及性能的影响

研究了在不同热处理条件下C元素的添加量对近β钛合金Ti-4Al-5Mo-8V-2. 5Cr-1Sn-2Zr微观组织及力学性能的影响。结果表明:C元素添加对近β钛合金在不同热处理条件下的微观组织均有显著影响。C元素添加会导致β晶粒的细化,当C元素添加量由0%(体积分数,下同)增加到3%时,固溶处理后合金的β晶粒尺寸由137μm降低至25μm,且尺寸更加均匀。当C元素添加量持续增加时,β晶粒开始长大。经时效处理后,随着C元素添加量的增加,次生α相尺寸和体积分数均减小。相比于单级时效,双级时效呈现出更多的次生α相。此外,单级时效后晶界处的次生α相会随着C元素添加量的增加而逐渐消失。由于受晶粒细化、TiC颗粒和次生α相的影响,随着C元素添加量的增加,合金的显微硬度和拉伸强度明显提高,塑性降低。     

置氢Ti-6Al-4V合金组织演变与超塑性能

应用高温拉伸实验研究了氢对Ti-6Al-4V合金超塑变形行为的影响,借助于OM、SEM、TEM和XRD等分析手段,分析了氢对钛合金组织演变的影响.结果表明:氢可促进合金中β相数量的增加,氢质量分数达到0.2%时合金出现马氏体组织,并随着氢含量的增加而逐渐粗化;适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为,如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速率敏感指数m值;Ti-6Al-4V合金加入质量分数0.1%的氢,其峰值流动应力降低53%,变形温度降低约60℃,且由于氢的加入,使得超塑变形后的位错密度减少,说明氢促进了位错的运动.     

紧固件用TB2钛合金棒材热处理工艺研究

研究了热处理工艺对原始组织为粗大β晶粒+少量细小α晶粒的紧固件用TB2钛合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,棒材组织中α相含量逐渐减少,β晶粒尺寸明显增大,经780℃固溶后强度和塑性匹配最好;固溶+时效处理时,随着时效温度的升高,棒材组织中析出的次生α相体积分数先增加后减少,且棒材强度先升高后降低;经固溶+预拉伸变形+时效处理后,棒材组织中晶粒有一定细化,次生片状α相含量增多,抗拉强度较固溶后直接时效提高了近10%。     

β钛合金的强韧化机制分析

β钛合金的合金成分、热处理工艺和显微组织决定了合金的强韧性.β钛合金的β稳定元素和中型元素Zr可以提高合金的强度,降低断裂韧性.细小的β晶粒不能有效提高时效态β钛合金的强度,可以降低Ti-15-3合金的断裂韧性,对β-C和Ti-1023合金的断裂韧性无明显影响.时效态β钛合金的强度主要取决于时效析出的次生α相的含量和尺寸,在含有同样初生α相的情况下,细小的次生α相可以显著提高合金的强度.初生α相的粗化以及初生相从球状转变为片状会导致β钛合金塑性降低,断裂韧性提高.β钛合金的双态组织具有良好的强度、塑性和韧性的匹配.     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

TC21合金高温渗氢组织变化的研究

研究了α＋β型钛合金TC21锻态组织的高温渗氢行为，通过对合金渗氢前后和除氢后的显微组织观察发现，渗氢后大β相的数量明显增加，并有氢化物的生成；除氢后，晶粒组织得到细化，原始晶界变得模糊，其相应的硬度也发生了一定变化。分析了氢致组织细化的机理。     

固溶-时效对粉末成形TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、冷却方式以及时效温度对粉末成形TC4钛合金相组成、微观组织以及力学性能的影响,分析了固溶-时效热处理过程中微观组织变化及析出强化机制.结果表明,在两相区固溶处理,随固溶温度的升高,初生α相含量不断减少;单相区固溶处理后,初生α相全部溶解,析出相呈片层状;固溶时采用水冷可获得α+α′组织,时效过程中马氏体...     

显微组织类型对TB17钛合金力学性能的影响

研究了TB17钛合金不同显微组织特征在固溶态和固溶时效态时,对其相组成、室温拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明,TB17钛合金经不同固溶热处理并冷却到室温后,不同显微组织特征的相组成相差不大,主要由残余β相和α相组成,无β→ω相变和β→α″等非平衡相变发生;从β单相区固溶冷却后,显微组织为单一β相组织;固溶处理状态下,随着α相含量由单一β相的0提高到网篮组织的8.06%,其拉伸强度逐渐提高,而拉伸塑性下降明显。经固溶时效处理后,具有不同显微组织特征的TB17钛合金均析出了弥散分布的细片层状时效α相,其中双态组织最薄,网篮组织最厚,拉伸强度的提高是细片层状α相的厚度和等温时效后析出的细片层状α相体积分数共同作用的结果,且拉伸强度提高的幅度与析出的细片层状α相体积分数成正相关关系;片层状α相厚度与其断裂韧度成正相关关系,且固溶处理后存在的粗片层状α相的影响更大。     

高频感应加热对TC4钛合金组织和硬度的影响

TC4钛合金经高频感应加热1.4、1.5、1.6 s后水冷,然后分别在350、400、450℃时效处理6 h。采用光学显微镜、显微硬度计研究感应加热淬火及时效处理对显微组织和硬度的影响。结果表明,TC4钛合金经感应加热淬火处理后可获得呈梯度分布的显微组织,表层组织以马氏体α′相为主,心部组织为原始双态组织。时效处理后TC4钛合金显微硬度从表层到心部递减,呈梯度分布。随着时效温度降低,显微硬度增加,强化效果提升。此外,随着感应加热时间的增加,TC4钛合金时效处理后的显微硬度也有所增加。     

热处理工艺对TC16钛合金棒材性能的影响

TC16钛合金是马氏体型α+β两相高强钛合金,能够通过热处理改善其组织与性能。研究了退火温度与固溶加时效工艺对TC16钛合金棒材性能的影响。结果表明:TC16钛合金采用800～820℃保温2 h,以2～4℃/min冷速随炉冷却至550℃后空冷的退火工艺,能够获得所需的强度和满足冷镦要求的工艺性能;降低固溶温度、延长时效时间与提高时效温度,有利于改善TC16钛合金的塑性,反之,有利于提高TC16钛合金的强度。     

高压热处理对TC6钛合金α→β相变动力学的影响

针对高压热处理能改善(α+β)钛合金组织的问题,对TC6钛合金进行5 GPa压力,1000℃保温20 min的高压热处理,利用差示扫描量热仪(DSC)测试了高压热处理前后TC6钛合金在不同升温速率下的α→β相变温度和转变时间,根据Deloy方程和Ozawa方程分别计算其相变激活能和Avrami指数,并利用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)对高压热处理前后TC6钛合金的组织进行观察,探讨了高压热处理对TC6钛合金中α→β相变动力学的影响。结果表明:5 GPa压力热处理能降低TC6钛合金的α→β相变温度,缩短相变时间,增大相变激活能。当合金以20℃·min~(-1)升温时,5 GPa压力热处理能使α→β相变起始温度和相变结束温度较5 GPa压力处理前分别降低了4.88和8.71℃,相变时间也减少了0.2 min。当相变体积分数为50%时,5 GPa压力处理后合金的α→β相变激活能较5 GPa压力处理前增大了155.29k J·mol~(-1),但高压热处理对α→β相变机制影响不大。其原因主要是高压热处理能增大TC6钛合金组织中的晶界密度和位错密度。     

TC4钛合金MIG焊接头热处理后组织性能研究

对TC4钛合金MIG焊焊接接头进行焊后热处理,采用盲孔法、拉伸、冲击、金相、扫描等方法对接头进行试验与分析,研究不同热处理工艺对残余应力、组织和力学性能的影响.结果 表明:焊接接头经焊后热处理,横向残余应力和纵向残余应力平均值最大降为74.2 MPa和70.1 MPa;未热处理接头母材区为α+β片层组织,焊缝区为α针状马氏体组织,热影响区为α和α'混合组织.热处理后,随着热处理温度和时间的增加,焊缝组织中的针状α'马氏体粗化,晶粒尺寸增加;未热处理接头焊后拉伸断裂位置为母材处,接头强度高于母材.在650℃+2 h的热处理工艺下,接头延伸率较未热处理状态提高,断裂方式为韧性断裂,保温时间延长至3h,晶粒粗大、延伸率降低.接头室温冲击功焊后状态能够达到母材的95％,经焊后热处理后接头得到软化,室温冲击功相比焊后状态有所下降.     

热处理制度对SLM成形TA15钛合金组织及性能的影响

实验采用选区激光熔化成形（SLM）技术制备了TA15钛合金试样,研究了热处理制度对TA15钛合金试样微观组织和拉伸及冲击性能的影响。研究结果表明,单重热处理方式下,随保温时间的延长和退火温度的升高,微观组织α’马氏体逐渐分解,次生α相和β相的体积分数则逐渐增加,试样拉伸强度整体呈下降趋势,但断裂韧性呈现先升高后降低的趋势。其中在850℃保温4 h热处理制度下,试样具有较优的综合性能,其抗拉强度为1 033 MPa,冲击功为38 J。双重热处理制度下,显微组织主要是以网篮状为主的α+β两相组织,微观组织均质化程度更高,表现为宏观性能分散性较小,其抗拉强度均值达1 029 MPa,冲击功为40 J。     

固溶热处理对TC17棒材组织与性能的影响

针对TC17钛合金Φ500mm棒材进行固溶热处理实验,研究不同固溶热处理时间对TC17钛合金大规格棒材组织和性能的影响,结果表明:高温固溶热处理的保温时间与固溶热处理的温度高低对TC17钛合金棒材的组织与性能都有较为明显的影响。当高温固溶时间大于1h时,随着保温时间的增加,TC17钛合金棒材强度降低,塑性提高;随着固溶温度的升高,棒材显微组织中初生α相含量减少,生成的β转变组织逐渐增多,其拉伸强度提升,塑性下降。     

C、Cr、Ni和Mn含量对304不锈钢变形诱发马氏体相变的影响

用X射线衍射技术研究了304奥氏体不锈钢变形诱发马氏体相变倾向对成分的敏感性.在液氮内的拉伸结果表明: C、Mn、Cr和Ni的含量从标准范围的上限降到下限,显著增大形变诱发马氏体相变倾向和形变强化能力,尤其是C、Mn、Cr和Ni的含量接近下限的钢在室温下拉伸形成ε马氏体和α'马氏体,其中α'马氏体快速形成使流变应力迅速上升;此外发现,在液氮温度下,变形早期ε马氏体与α'马氏体同时存在,α'马氏体的体积分数累积到约70%后,ε马氏体消失.