高强亚稳β钛合金变形机制及其组织调控方法

亚稳β钛合金具有密度低、比强度高以及成形能力好等优异的综合特征,已经在对强韧性要求极高的航空航天结构件上获得应用,用以替代传统的高强度钢,实现显著的结构减重的同时大幅度提升飞行器性能.热成形技术与热处理工艺相结合是制备高强亚稳β钛合金结构件的主要手段,而制定优化工艺的前提是对合金的变形机制形成完整的认识,进而实现合金构...     

一种新型高强度亚稳β钛合金Ti-B20

以‘临界钼当量条件下的多元强化’为原则设计了1种新型的高强度亚稳β钛合金Ti—B20，并研究了该合金热轧棒材(Ф12mm～20mm)在不同热处理条件下的拉伸性能及显微组织。同现有的一些亚稳β钛合金相比，该合金时效处理时的响应快、析出相分布均匀、硬化效应高，并且高温时效时没有发现无析出区：合金在β相变点以下固溶加时效处理有利于保持合金的塑性，在500℃～600℃的温度范围内时效时可以获得优良的强度和塑性匹配(UTS：1200MPa～1500MPa：EL：8％～18％)；而对热加工后的合金直接时效能产生更高的强化效果。     

冷轧热处理对一种亚稳β型钛合金组织及性能的影响

利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）及室温拉伸等试验方法研究了单次冷轧退火、三次冷轧退火以及后续时效工艺对自主设计的亚稳β型钛合金Ti-7.46V-5Mo-3.13Cr-1Zr-3Al的显微组织及力学性能的影响。结果表明：与单次冷轧退火相比,三次冷轧退火后合金晶粒更加细小,强度塑性均有提高,屈服强度达到815 MPa,延伸率为27%。样品经单次冷轧退火和时效处理后,析出弥散细小的次生α相,合金屈服强度达到1280 MPa并且屈服强度随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势,总体呈现较高的强度和较低的延伸率;而经三次冷轧退火和时效后的样品屈服强度略低,但塑性显著提高,具有较好的强度和塑性匹配。综合比较实验结果,可以确定本次实验中合金经过三次800℃/20 min冷轧退火和500℃/10 h时效后能达到良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1380 MPa,延伸率为10.8%。     

亚稳β钛合金在生物医学领域的研究进展

钛及钛合金因生物相容性优异、弹性模量低、综合力学性能良好及耐腐蚀性强被广泛应用于生物医学领域,成为继不锈钢、钴铬合金后最有前景的医用金属材料之一。本文从生物力学性能、生物耐腐蚀性及生物相容性和抗菌性角度出发,介绍了近10年来亚稳β型钛合金在生物医用领域的发展现状和研究进展,重点探讨了通过改变合金元素组成、热处理工艺及合金加工成型方法来改善β型钛合金生物力学性能的研究进展。     

高应变率下Ni-Ti合金力学性能及微观组织研究

摘 要: 利用INSTRON5985电子万能试验机和分离式Hankinson压杆冲击加载装置对Ni-Ti形状记忆合金棒材进行准静态和动态力学性能研究,并通过XRD、光学显微镜、SEM等微观分析方法对不同状态下的微观组织结构进行分析。结果表明：Ni-Ti合金原始组织存在B2奥氏体相、B19’马氏体相、Ni3Ti4相,晶粒细小且呈等轴分布;准静态压缩和动态压缩均发生应力诱发马氏体相变,但动态压缩应力-应变曲线无屈服平台出现,存在应变率硬化效应;在一定的应变率范围内,随着应变率的提高,晶粒内条纹状组织增多,应力诱发马氏体相变程度增大。     

热-机械处理对亚稳β钛合金微观组织和力学性能的影响

采用X射线衍射、透射电镜和力学性能测试等手段,系统研究了热-机械处理对亚稳βTi-25Nb-2Mo-4Sn合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:由于合金中β稳定化元素含量不足,固溶处理后的合金中含有大量的α"马氏体,合金呈现低屈服强度。经过相同的时效处理(400℃/2 h),固溶态和冷轧态样品的相组成分别为β+ω和β+α相。冷变形引入的大量位错和晶界可有效抑制时效过程中ω相的形成,并促进α相的析出。冷轧态样品经475℃时效15 min后弹性模量为65 GPa,屈服强度和抗拉强度分别为1033和1113 MPa,实现了低模量和高强度的良好匹配。     

一种新型亚稳β钛合金热变形的本构模型(英文)

基于新型亚稳β钛合金Ti2448在温度1023～1123K、应变速率63～0.001s-1下的等温热压缩流动应力曲线特征,构建能够完整描述该合金流动应力与应变、应变速率、变形温度之间关系的本构模型。在此过程中,通过基于统一黏塑形理论改进双曲正弦函数,构建合金在高应变速率(≥1s-1)下发生动态回复(DRV)的模型;通过对标准的Avrami方程进行简化,表征了Ti2448在低应变率(1s-1)下发生的动态再结晶(DRX)软化机制。最终通过应用全局优化求解非线性方程的新方法确定模型中的相关参数。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合得较好,能够有效预测Ti2448在热变形过程中的流动应力,为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效的方法。     

新型亚稳β钛合金Ti2448的温变形行为及本构模型

采用压缩实验研究应变速率和变形温度对新型亚稳β钛合金Ti2448温变形行为的影响。热模拟压缩实验在Gleeble-3800热模拟机上进行,变形温度为473-673 K,应变速率为0.001-10 s-1,变形程度为45%。结果表明:在高、低应变速率下合金呈现不同的变形特性。低应变速率(0.001-0.1 s-1)下,流动曲线呈现明显的应变硬化特性;在10 s-1的高应变速率下,流动应力在达到饱和后,因温升效应而下降;在673 K变形温度下流动应力因材料内部相变而具有显著的应变速率负敏感性。基于分段外推饱和模型和改进的Voce模型分别构建Ti2448合金在温变形高、低应变速率下的流动应力模型;该模型得到的预测曲线(应力—应变曲线)和实验曲线吻合较好,能够有效预测Ti2448合金在温变形过程中的流动应力,其中,改进的Voce模型能同时较好地描述饱和型和非饱和型应变硬化特性。     

快速固结粉末冶金亚稳β钛合金的热加工性与组织性能

本研究设计了一种低成本短流程粉末冶金固结与加工技术制备了亚稳β型Ti-5553合金,主要包括快速粉末热压、单道次锻压和简单退火热处理.研究揭示了合金在加工过程中的组织演变机理、力学性能优化机理和组织性能关系.结果表明:经过在1275℃流动氩气气氛环境的快速热压,所得固结态合金相对密度高、宏微观组织均匀,无明显缺陷.经过...     

不同应变率下 TRlP钢的拉伸性能

在自制气动式间接杆杆型冲击拉伸试验机上对含1.6Si-1.58Mn-0.195C的TRIP（Transformation-induced Plasticity)钢在不同应变率下的高速冲击拉伸性能进行了研究，并和静态拉伸性能进行了比较。结果显示，随应变速率的提高，材料的抗拉强度显著增加，延伸率降低。由于TRIP钢组织中残余奥氏体在应力应变作用下向马氏体的相变诱发转变显著改善了材料的塑性，因此在高应变率下的延伸率仍较好。     

亚稳β型TRIP/TWIP钛合金研究进展

综述了当前国内外学者关于具有相变诱发塑性/孪晶诱发塑性(transformation induced plasticity/twinning induced plasticity,TWIP/TRIP)效应的亚稳β型钛合金的研究进展。介绍了该类钛合金的设计方法。统计了近几年开发的TWIP/TRIP钛合金家族成员及其力学性能,归纳了合金在塑性变形过程中的变形产物及其形成机制,指出了该类钛合金在发展过程中遇到的一些问题。     

两种不同热处理工艺下亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr的低周疲劳行为

研究了固溶+等温时效及固溶+随炉冷却2种不同热处理工艺下Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr(质量分数,%)合金的低周疲劳行为。结果显示:固溶+等温时效处理后的M1合金显微组织中含有短棒状的晶内α相以及连续晶界α相;固溶+随炉冷却处理后得到的M2合金显微组织中含有细长针状的晶内α相、连续晶界α相以及WGB α相。在0.6%、0.7%和0.8%的较低应变幅下M1合金和M2合金均呈现出循环稳定的现象,晶内α相间距较小的M2合金呈现出较高的应力幅值;在1.0%的较高应变幅下,由于背应力和摩擦应力的竞争机制,导致M1合金和M2合金均呈现循环软化现象。在0.9%和1.0%的较高应变幅下M2合金的背应力硬化速率相对较小,其循环软化现象更加明显,其应力幅值相对较低。M2合金的晶内α相将基体分割为若干“封闭单元”且β晶界处形成了向晶内平行生长的WGB α相,导致其低周疲劳寿命均低于M1合金。     

基于经典塑性理论的新型亚稳β钛合金热变形粘塑性统一本构模型

对含动态回复(DRV)、动态再结晶(DRX)的钛合金热变形本构模型进行了研究。其中基于经典塑性理论和内变量粘塑性统一本构理论构建模型的思想,在两者相关点的基础上,结合材料的变形特性,通过对相关表达式的具体推导,构建了相应的本构模型,模型物理意义清晰。最后将模型应用于预测新型亚稳β钛合金Ti2448的热变形流变行为。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合较好,能够有效预测该合金在热变形过程中的流动应力。本研究所建本构模型是有效的,构建方法是合理的,能为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效的方法。     

亚稳β—Ti合金Ti—1023的热变形机制

据报道，Timet公司制备出低成本的β-Ti合金，因此β-Ti合金有望替代航空和汽车工业的一些高强钢零部件。亚稳的β-Ti合金Ti-10V-2Fe-3Al(Ti-1023)合金锻造温度较低，热处理调整后合金的强度可高达1200MPa~ 1400MPa，延伸率为4%~10%。许多研究人员已研究了该合金的组织-性能关系，但对其热变形机制的研究较少。b-Ti合金热变形过程中存在大晶粒超塑性，这是由亚晶的存在及反常扩散引起的。应变速率较低时（相对等温锻造），合金的初始组织不论是还是a ，合金内均出现动态回复。为选择适宜的加工工艺和更好地控制合金的组织，印度研究人…     

热处理对1种新型亚稳定β钛合金组织与性能的影响

研究了1种新型的亚稳定β钛合金(Ti-B20)在不同热处理制度下的显微组织与拉伸和冲击性能。结果表明，热处理制度的改变能显著影响该合金的显微组织和强化行为。固溶温度是影响合金时效后塑性的首要因素，而时效温度是影响强度的主要原因。时效温度降低，析出相更加细小，因此合金强度升高。而粗大的晶粒及连续的晶界容易产生应力集中，因此合金经β固溶时效后具有较低的塑性和冲击值。通过在β相变点下固溶，然后在550℃～600℃之间合适的温度下时效处理，可以获得强度，塑性和冲击韧性的良好配合。     

一种可在低温高应变速率下超塑成形的钛合金研究及其 …

研制出一种以 Ti2 Co相弥散强化 α- Ti基体的钛合金 Ti- 8Co- 5 Al。实验表明 ,在变形温度为 72 5℃ ,应变速率为 1× 10 - 3s- 1 的条件下可获得断裂延伸率 70 8%。从实测应变速率敏感性指数为 0 .47,并结合试样断口处纵向剖面显微组织的扫描电镜观察 ,表明在Ti- 8Co- 5 Al合金中发生了α- Ti晶界及α- Ti/ Ti2 Co相界的滑移为主要变形机制的变形过程。采用 Ti- 8Co- 5 Al合金在 730℃和 1× 10 - 3s- 1 应变速率条件下成功地等温锻造出飞机零件 ,比 Ti- 6 Al- 4V合金低约 2 10℃     

在不同温度和高应变率下Ti—6Al—4V合金的塑性变形和断裂特性

用Ti－6Al－4V合金热轧样加工成长10mm直径10mm的样品，在分离式霍普金森（Hopkinson）压杆装置上进行压缩试验，试验温度从室温到1100℃，应变串在5X102/S到5X103/S范围．金相显微镜、扫描电镜和透射电镜观察和分析了压缩形变后样品的显微组织．根据试验结果，中国台湾学者系统分析讨论了Ti－6Al一4V合金在高应变率和各种温度下的塑性变形行为和断裂特征．力学试验结果表明，乃一6用一4V合金的流变应力、材料记数和加工硬化系数对温度和应变率是很敏感的．相比之下，流变应力对温度的敏感性比对应变单的敏感性要强一些．在不变应变。…