Ti600高温钛合金蠕变前后的组织变化

通过OM,TEM等对航空用近α高温钛合金Ti600试样蠕变前后的显微组织进行了观察研究,结果发现：随着蠕变条件的不同,硅化物粒子（Ti5Si3)和α2（Ti3Al)粒子有着不同程度的析出,而且合金的残留β相及次生α相也有相应的变化。在蠕变过程中,α3粒子的析出阻碍位错移动,强化了合金基体。稀土氧化物粒子（Y2O3）在蠕变前后比较稳定,其形貌和大小没有多大变化,粒子平均直径为0．6μm。还研究了600～650℃之间的蠕变试样,通过TEM观察得知,在650℃／150MTa/100h试验条件下,Ti600合金的组织形貌仍然没有大的改变。     

碳对高温钛合金Ti-60组织和性能的影响

在Ti-60合金中碳的加入量大于0.17%时,组织中析出TiC结构的碳化物.在α β相区再结晶,碳偏聚于初生α(αp)相,导致碳化物主要在β转变组织中析出,其析出的百分数取决于αp体积分数.在β相区热处理,析出的碳化物钉扎β原始晶界,阻碍β晶粒的长大.β晶粒尺寸D、碳化物颗粒直径d和体积分数f三者遵循D/d∝f-1/3关系.随着碳含量的增加,β晶粒尺寸减小,α'片层通过界面迁移迅速长大以及形成α片层的合金元素的扩散速度加快,导致α'或α片层的厚度增加.碳的加入量小于0.09%时,碳完全固溶于基体中,产生固溶强化,β晶粒细小,导致合金的强度和蠕变抗力提高.碳含量增加导致粗大碳化物颗粒的析出,变形时产生应力集中使合金的塑性和蠕变性能降低.     

Ti-Al-Zr-Mo-Nb-Sn-Si系铸造钛合金高温蠕变性能及显微组织研究

针对Ti-Al-Zr-Mo-Nb-Sn-Si铸造高温钛合金,研究了其在600℃、750℃下的蠕变性能与组织变化。结果显示,该铸造钛合金在750℃/180 MPa/0.5 h和600℃/400 MPa/0.5 h条件下的蠕变残余伸长率分别<3%和<0.4%,持久断裂时间分别为>2 h和14 h,具有良好的蠕变性能;高温蠕变断口存在细小颗粒;高温蠕变后塑性变形区的组织变化较小,呈魏氏组织,而集中变形区存在部分晶界消失、α片层宽化现象;高温蠕变后位错明显增多,与析出相相互纠缠。     

碳含量对Ti-60合金时效过程中硅化物的影响

Ti-60合金在β和α β相区固溶处理后空冷,形成的片状组织和双态组织中没有硅化物析出.随后在700～800℃时效处理168 h,在α/β片层界面、α片层内及初生α相内析出S2类型的硅化物(Ti,Zr)6Si3.C的加入阻碍硅化物在界面处和基体中的形核和长大,降低硅化物的析出速率.随着合金中C含量的增加,显著减小时效过程中硅化物的析出尺寸,这是由于C的加入,基体中固溶Si的能力增加及Zr原子扩散速度降低所导致的结果.相同温度下时效处理,双态组织中析出的硅化物尺寸比片状组织大.时效温度升高,硅化物的析出直径增大.     

钛合金高温短时蠕变与应力松弛的关系研究*

蠕变或应力松弛被认为是钛合金板材热成形降低回弹的主要机理。目前对热校形阶段中的蠕变与应力松弛的区别及联系尚缺乏深入研究。本文主要进行了钛合金高温短时蠕变及应力松弛实验, 利用TEM对实验后的显微组织进行了观察。分别研究了温度、应力及时间对蠕变和应力松弛行为的影响规律, 从蠕变率-时间和蠕变-时间角度建立了蠕变与应力松弛之间的联系。研究表明: 钛合金在低温低应力下蠕变以原子扩散为主, 高温高应力下以位错滑移和攀移为主, 而应力松弛在不同温度时均以位错攀移为主要变形机制, 基于蠕变数据预测的应力松弛行为与实验结果符合较好。     

快凝钛合金中硅化物的析出及长大规律

研究了热处理对Ｔｉ－５Ａｌ－０．３Ｓｉ和Ｔｉ－５ＡＩ－２Ｚｒ－０．３Ｓｉ（质量分数，ｍｇ／ｇ）析出相长大规律的影响结果表明，含硅的钛合金的快凝态和在６００℃短期（１ｈ）处理后的基体中无析出相＞６５０℃时，近球状的相大量析出热处理后析出相聚集长大速度很快．Ｔｉ－５Ａｌ－０．３Ｓｉ的析出相为四方的Ｔｉ３Ｓｉ，其长大激活能为２１９ｋＪ·ｍｏｌ－１．加入Ｚｒ后，分布更加弥散且长大速度更快的（Ｔｉ，Ｚｒ）６Ｓｉ３的长大激活能为１０５ｋＪ．ｍｏｌ－１     

抗蠕变、耐变形的钛合金

据美国马里兰大学报道，改变钛合金的组成和化学性质或显微结构，很可能研制更耐变形的钛合金部件。改善钛合金的性能可以扩展其工业和商业应用。在此之前，人们对蠕变变形了解很少。据研究人员称，钛合金中变形孪晶的缓慢生长是钛合金室温蠕变变形的机理之一。     

Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高温钛合金的蠕变性能

为大幅度拓展Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高温钛合金的工程应用,优化了Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高温钛合金的热处理工艺,研究了该钛合金的蠕变性能,并采用扫描电子显微镜观察了蠕变实验前后合金的微观组织特征及断口形貌。研究表明,经合理热处理工艺后,该合金在550和600℃均体现出优异的蠕变性能。蠕变实验后,合金的微观组织发生了明显的变化:在颈缩区呈明显的纤维状,而在均匀塑性变形区,由于回复再结晶,合金的显微组织呈现细小的晶粒。     

Ti600钛合金的氧化行为

研究了Ti600钛合金在700-1000℃范围内的氧化行为.结果表明,Ti600的100 h氧化动力学近似遵循抛物线-直线规律,氧化激活能为224 kJ·mol-1.Ti600试样在700℃氧化100h后其表面形成了致密的氧化皮,而在高于700℃氧化100 h后氧化皮出现多层结构并开始剥落,氧化皮主要由金红石型TiO2...     

Determination of creep behaviour of Ti60 alloy by small punch creep test

The small punch (SP) creep test has distinct advantages in the creep property assessment of materials at elevated temperatures. However, there are few creep properties of Ti alloys obtained by the SP creep test in the current literature. In this paper, the SP creep behaviour of Ti60 alloy has been evaluated under various loads in the range 550–800 N over a temperature range 873–973 K. The SP creep curves obviously indicated the primary, secondary and tertiary stages of creep. The test results have been compared with those of conventional creep tests. The European Code of Practice (CoP) for Small Punch Testing, Dorn equation and Monkman–Grant relationship have also been used to analyse the results of the SP creep tests. The ratio of load of the SP creep tests to equivalent stress of conventional creep tests, the load exponent value of steady deflection rate and activation energy for creep deformation were estimated from the SP creep tests. In conclusion, it was found that dislocation creep may be the main mechanism that dominates the SP creep deformation of Ti60 alloy in the range of load and temperature.     

Ti60钛合金室温保载疲劳性能及断裂行为

研究高峰值应力条件下Ti60钛合金双态组织和片层组织的低周疲劳与保载疲劳性能,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等观察和分析Ti60钛合金的显微组织与疲劳断裂行为。结果表明:显微组织对低周疲劳性能影响不大,但显著影响保载疲劳性能,双态组织保载疲劳敏感性大于片层组织;保载情况下,疲劳寿命显著下降;随峰值应力的提高,疲劳寿命下降,保载疲劳敏感性增加;相同循环周次内,保载疲劳塑性应变累积大于低周疲劳,双态组织的塑性应变累积大于片层组织;低周疲劳裂纹萌生于试样表面,为单裂纹源,而保载疲劳裂纹为内部多源萌生;断口表面均存在准解理小平面,双态组织断口准解理小平面密度大于片层组织。     

The effect of precipitates on the mechanical properties of ZK60-Y alloy

This paper investigated the influence of the microstructure on the mechanical properties of the forged ZK60-Y alloy under different heat treatments (T₄, T₅ and T₆). The results show that the alloy at the direct artificial ageing treatment has superior strength and plasticity. X-ray analysis, SEM fracture observation and EDAX spectrum analysis reveal that bulk w-Mg₃Y₂Zn₃ and coarsened rod-like MgZn′(β^′₁) phases have great influence on the tensile properties of the alloy. Further investigations of the alloy aged at 180 °C, 200 °C and 225 °C for 0.5–100 h, respectively, suggest that the mechanical properties and the fracture characteristics are closely related with the variation of the rod-like β^′₁ precipitation. The fracture observation of the samples aged at 200 °C indicates that with the increase of the density and the size of the rod-like β^′₁ precipitation, more semi-cleavage planes will appear on the fracture surfaces.     

Ti811合金棒材的热稳定性能和蠕变性能

系统地研究了合金成分Ａｌ含量、拉应力和温度对Ｔｉ８１１合金棒材热稳定性能的影响，对合金的蠕变性能也进行了定性研究。结果表明：Ａｌ含量降低、应力和温度升高，则残余变形量增大；４２５℃／１００ｈ／４１０ＭＰａ热暴露，Ａｌ含量大于８（ｗｔ％）时，合金的热稳定性塑性急剧降低；不高于４７５℃暴露（０～４７５℃／１００ｈ／４１０ＭＰａ）以及４２５℃不同应力热暴露（０～４９０ＭＰａ／１００ｈ／４２５℃），合金具有较好的热稳定性。采用ＳＥＭ和ＴＥＭ技术分析了性能改变的原因。     

Ti60合金近β锻造后微观断口形貌研究

采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了Ti60合金近β锻造后的显微组织和室温拉伸试样、热稳定试样的断口形貌并确定断裂方式。结果表明:Ti60合金采用近β锻造,获得三态组织;室温拉伸试样断口裂纹源起源于试样中心,断面凹凸不平,既有韧窝形貌又有解理断裂特征,为混合型断口;热稳定试样断口裂纹源位于试样边缘,断口表面平整,为典型的解理断裂特征;试样经热暴露后,强度变化不大,塑性明显降低。     

Ti60钛合金中富钕稀土相颗粒对叶片室温振动疲劳性能的影响

采用振动疲劳实验及SEM断口分析等方法,研究了含稀土元素Nd的Ti60高温钛合金稀土相颗粒对叶片振动疲劳裂纹萌生的影响.结果表明:叶片振动疲劳寿命与稀土相颗粒的尺寸和分布位置具有密切关系.稀土相颗粒尺寸越大,对叶片振动疲劳裂纹的萌生作用也越大,疲劳寿命降低;外露于或镶嵌于叶片表面的稀土相颗粒明显促进了叶片振动疲劳裂纹的萌生.     

Ti60合金在650～750℃高温下的氧化行为

研究了Ti60合金(Ti-5．6A1-4．8Sn-2．0Zr-1．0Mo-0．85Nd-0．34Si)在650～750℃下的高温氧化行为；采用恒温或循环氧化增重方法、氧化速度常数、活度等理论计算研究了合金氧化的热力学和动力学规律；用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法，研究氧化膜的表面形貌和结构；采用俄歇电子能谱(AES)分析元素沿深度方向的分布，研究元素在氧化过程中的扩散行为。研究结果表明：Ti60合金在650℃和700℃有较好的抗氧化性能，其循环氧化动力学曲线基本上符合抛物线规律；在750℃，氧化严重，其循环氧化动力学曲线近似符合抛物线一直线规律。氧化层由金红石结构的TiO2氧化物和少量的Al2O3组成。氧化表面形貌为网篮状组织，这是由于α相和β相的成分和结构不同，界面扩散和体扩散差异导致的氧化程度不同所造成的。稀土第二相处氧化严重，表面裂纹大多产生于稀土第二相颗粒。     

Investigation on high temperature compression behaviour of hydrogenated Ti6Al4V alloy

Abstract

Isothermal compression of hydrogenated Ti6Al4V alloy was carried out on a Gleeble-1500D simulation tester at the strain rate 3×10^?3 s^?1 and high temperatures. Before the isothermal compression, a simplified thermohydrogen processing (THP) was used for Ti6Al4V. Attention was paid to the effect of THP on subsequent compression behaviour. The results show that hydrogen can effectively lower the flow stress and deformation temperature and enhance the strain rate sensitivity index (m value) for isothermal compression. The increasing amount of β phase and the ultrafine and equiaxial microstructure precipitated between the original α or β laths are the main reasons for the simplified THP to improve the formability of Ti6Al4V.     

高温氧化对钛合金微弧氧化陶瓷膜组成与结构的影响

针对钛合金不耐高温氧化的问题,在铝酸钠电解液体系中,利用双相脉冲直流微弧氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长以Al2TiO5为主晶相的复合氧化物陶瓷膜,研究了1000℃高温氧化对陶瓷膜试样的相组成、结构的影响及膜层增重特点.研究表明,陶瓷膜层试样的高温氧化过程包括Al2TiO5分解、基体氧化和膜层表面形貌变化3个方面.高温氧化后,膜层的主晶相由Al2TiO5变为α-Al2O3和金红石型TiO2,同时,膜层的表面形貌发生显著的变化;由于膜层和基体的热膨胀系数不同和基体钛的氧化,使得高温氧化后膜层在冷却过程中表面出现裂纹和脱壳.陶瓷膜层极大地减少了TC4钛合金在1000℃高温氧化时的增重,因此,陶瓷膜层可用于TC4钛合金的恒温氧化防护.     

Ti60合金高温连续氧化行为研究

研究了Ti60合金（Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.85Nd-0.34Si)在620℃，720℃和800℃时的连续氧化行为，用扫描电子显微镜和X射线衍射仪和X射线能谱仪研究分析了Ti60钛合金氧化层形貌，微观结构和成分分布，以研究Ti60合金在不同温度下的氧化机理，结果表明：Ti60和在620℃有较好的抗氧化性能，其连续氧化动力学符合抛物线规律。在720℃和800℃，氧化严重，其连续氧化曲线近似直线规律。