Ti-15-3合金疲劳裂纹扩展的研究

一、前言 随着宇航技术的发展,对航天气瓶的使用压力、容量比及安全性提出了更高的要求。美国80年代初开发研制的新型β钛合金Ti-15-3以其优良的冷成形性及时效后的高强度引起国际宇航界的关注,并已被认为是制造宇航压力容器较为理想的材料。裂纹扩展性能对于宇航结构件的寿命估算是一项重要的设计参数,用疲劳裂纹扩展速率da/dN和应力强度因子门坎值△K_(th)评价气瓶材料的安全可靠性是必要而科学的。本文研究了不同强度水平Ti-15-3合金的疲劳裂纹扩展(FCP)特性,并与Ti-6Al-4V合金进行了比较。 一、试验 1.材料及试样制备 FCP试验用材取自2.5mm厚的Ti-15-3合金板材,合金的名义成分为Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al,表1列出了Ti-15-3合金经不同热处理后的室温拉伸性能。     

Ti-17合金的α+β区变形及热处理与显微组织

一、前言 Ti-17合金是美国通用电气公司研制的用于发动机风扇和压气机盘的材料。该合金是富β相的两相钛合金,其β稳定元素(Mo+Cr)含量较高。它既可以在β区加工,也可在α+β区加工,后续的热处理制度根据加工工艺确定。该合金具有较高的综合性能,经热处理调整后,屈服强度可达1034～1173MPa,与Ti-6Al-6V-2Sn相当,比TC4要高138～206MPa;它还有较高的塑性和韧性,蠕变性能更优于TC4合金。该合金在美国已投入批量生产,在F-100和F-110及CFM56等发动机中获得正式应用。本文探讨了α+β区变形和热处理对该合金显微组织的影响,为该合金的生产实践提供一些有益参数。     

固溶时效对铸造Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb钛合金组织和性能的影响

研究了固溶时效制度对铸造Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb钛合金组织及力学性能的影响。结果表明,适当的热处理制度可以明显提高合金的室温及高温强度,但是塑性略有下降。Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb铸造钛合金组织以集束状的片状α相为主,热处理后α集束的尺寸得到细化。采用915℃×2 h+空冷+590℃×4 h+空冷的热处理制度可以得到较理想的显微组织和良好的室温及高温综合力学性能。     

可模锻钛合金强度高抗蚀性好

美国ATI华昌公司制成了强度与Ti-6Al-4V相当，且可热加工、冷加工的钛合金。这种被称为ATI425合金的成分为Ti-4Al-2．5V-1-5Fe-0．250，其最重要的特点是易于制造和成形。测试表明，这种合金比Ti-6Ak-4V易于制造。     

β21S超高强钛合金性能试验研究

β21S(名义成分Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si)钛合金是Timet公司针对美国航空航天飞机计划NASP对抗氧化金属及复合材料基体的需求而研制的一种亚稳定β型钛合金,该合金具有优异的冷热加工性能、深的淬透性、抗蠕变性能、高的抗氧化性能和良好的抗腐蚀性能,可用于制作有温度要求的飞机结构件或发动机部件紧固件和液压管材、钣金件等,已经用于制造波音777飞机发动机舱导风罩等部件。β21S合金作为一种典型的亚稳定的β型钛合金,通过适当的工艺热处理后,可获得1 300 MPa以上超高抗拉强度及不小于6%的延伸率,为了全面了解并掌握高强热处理工艺处理后的β21S钛合金性能,我们对β21S钛合金进行了全面性能试验研究。     

Ti-13Nb-13Zr钛合金板材热处理组织演变分析

对Ti-13Nb-13Zr钛合金板材固溶和时效热处理的组织变化进行了分析,结果表明,为了得到细小等轴β晶粒,推荐固溶处理制度：700℃／0．5h、水冷或空冷。为了保留过冷β相结构,为后续的时效强化做准备,推荐固溶处理工艺为800℃／0．5h、水冷。为使Ti-13Nb-13Zr钛合金达到良好的组织匹配,并且避免产生恶化合金性能的ω相,推荐热处理制度：固溶800℃／0．5h（水冷）＋时效处理560℃／8h。本结果也为Ti-13Nb-13Zr钛合金技术开发和专业生产提供参考。     

增材制造Ti-6Al-4V合金组织调控研究现状

增材制造技术可实现复杂钛合金零件的快速成形,制造的Ti-6Al-4V合金具有较高的强度以及优异的高温性能,被广泛应用于航空、医疗等各大领域。综述了金属增材制造的典型工艺,分析了Ti-6Al-4V合金的相变特征,总结了选区激光熔化制造Ti-6Al-4V的力学性能和组织调控方法,着重分析了热处理温度、冷却速率、变质处理以及超声冲击等对合金组织的影响;展望了增材制造Ti-6Al-4V合金的主要发展方向。     

Ti-17合金大锻件的显微组织研究

前言 Ti-17合金是富β型α+β两相钛合金,名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr,可以用来制造航空发动机的压气机盘等厚截面构件。该合金具有良好的淬透性,淬透深度达150mm,有利于保证构件截面显微组织的均匀性。由于β稳定元素的添加量较高,Ti-17合金能够热处理强化,通过不同工艺条件的加工热处理控制其显微组织,改变和调整α与β相的形态、尺寸和分布状态,获得良好的强度与韧性匹配。 Ti-17合金的显微组织特征、相转变及其动力学已有文献报道过。本文通过Ti-17合金大锻件不同部位和不同方向上的显微组织分析研究,发现α相除了形态和尺寸的差异之外,粗大魏氏α片内还有一些交叉或平     

航空用钛合金紧固件选材分析

分析了三类钛合金紧固件材料的应用概况、材料特性和紧固件制造技术特点.结果表明BT16钛合金制造冷变形强化紧固件的工作量和成本最低;采用热镦和真空固溶时效制造的Ti-6Al-4V紧固件的密度最低,强度和疲劳性能最好;采用β合金制造的螺栓综合水平要比BT16和Ti-6Al-4V紧固件低,但可用其冷镦铆钉在需要的场合使用.     

Ti-Al-Cr两相钛合金的组织与性能研究

研制了一种Ti-Al-Cr两相钛合金.实验用合金采用真空自耗电弧熔炼,在α+β两相区锻造成60mm×60mm的方棒.用金相法测试合金相变点为(970±5)℃.为了解热处理制度对合金显微组织和力学性能的影响,合金经过4种工艺制度进行热处理.用金相显微镜观测了不同热处理制度下的组织特征,并测试其力学性能.研究结果表明,相变点以下固溶处理得到双态组织,随着同溶温度的升高,初生α相含量减少,合金强度升高,塑性呈下降趋势.β固溶处理后得到魏氏组织,合金强度和韧性匹配高于相同热处理条件TC4合金水平.     

新型发动机用Ti-17合金

前言 Ti-17是美国通用电气公司在70年代初期开始研究与开发的“近β”型合金。该合金的优点是强度高、韧性好,被用于最新型的喷气发动机压气机盘,受到高度评价,预计是今后在该领域采用较多的一种钛合金。日本神户制钢所钛金属部在80年代中期也进行了大量的研究和试验,认为该合金最适合于航空用锻件材料,它具有良好的综合性能。并预计该合金在其它应用领域也大有发展前途。 一、Ti-17的化学成分 Ti-17的化学成分列于表1。该合金的β稳定元素含     

1985年美国第17届材料与加工工程促进学会全国技术会议第17卷(SAMPE NSTC Vol.17)文集

第17届SAMPE全国技术会议于1985年10月22～24日在美国康科德举行,会议共收论文46篇,主要内容如下: 1.粉末冶金钛合金658的金相组织和强度;2.用机械合金化制造铝-镁-锂锻造合金;3.工艺和热处理变化对TRANSAGE134合金(Ti-     

轧制变形对Ti-5322板材组织与性能的影响EI北大核心

Ti-5322是一种低成本的高强钛合金。本工作研究了β温区开坯的Ti-5322钛合金在α+β相区经不同变形量轧制板材后的组织及拉伸性能。显微组织的分析表明,当成品轧制变形量在50%时,合金板材呈现为具有连续晶界的网篮结构;当轧制变形量为75%时,合金板材呈现为包含球状及棒状α相组成的双态组织,晶界不连续。热处理后的拉伸性能测试结果显示,较大的轧制变形量有利于提高合金板材的强度与塑性的匹配。     

退火工艺对大形变冷轧Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn医用钛合金组织和力学性能的影响

以新型医用钛合金Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn为对象,研究了该合金经固溶处理、85%冷变形和再结晶退火后的组织和力学性能。研究表明:该合金经固溶处理和85%冷变形后均由单一的β相构成。冷变形使合金强度显著上升,弹性模量降低,伸长率略有下降。经650℃再结晶退火后,合金仍由单一的β相构成,晶粒显著细化。随着退火时间的延长,缺陷减少,再结晶比例增高,合金的强度略有降低,弹性模量有所升高,塑性显著改善。形变率为85%的Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn合金经650℃退火30~60min后,合金的强度和伸长率显著优于Ti-6Al-4V,综合力学性能优异,适合作为医用种植材料。     

Ti及TiAl合金的电致增塑性

TiAl合金和Ti合金由于缺少滑移系,是典型的难变形材料.本文探索应用高密度脉冲电流改善其成形性.所选择的材料是TiAl合金 (Ti₂AlNb)、TC4合金(Ti-6Al-4V)、TA15合金和TA1-A.研究了脉冲电流处理对变形损伤的影响,研究结果表明,在一定条件下因塑性变形而产生的微裂纹可以被治愈,并形成局部的再结晶组织,预塑性变形试样的塑性可以被完全恢复,极限变形量得到提高.对退火态的板材进行了高密度电流脉冲处理试验分析,试验结果表明,电流脉冲处理显著地改变了板材的力学性能:均匀延伸率提高、屈服应力和屈强比下降.这对改善钛合金板材成形性具有重要的意义.选用冷轧态板材进行了脉冲电流处理实验,研究结果表明,脉冲电流处理可以大幅度地提高冷轧钛合金板材的塑性,同时材料强度不降低,由于晶粒的细化作用,强韧性得到改善.本文的研究结果表明高密度脉冲电流是改善难变形合金成形性的一种有效方法.     

原始颗粒边界对粉末热等静压成形FGH97合金性能的影响

目的 基于粉末冶金近净成形工艺,研究原始颗粒边界（PPBs）对FGH97合金力学性能的影响,并验证热处理和二次热等静压工艺能否消除PPBs。方法 采用等离子旋转电极雾化法制备FGH97合金粉末,分别在1 200℃/120 MPa/2 h和1 200℃/140 MPa/3 h条件下进行热等静压成形。先后对FGH97合金进行固溶（1 200℃/4 h/炉冷）和时效（910℃/3 h/空冷+750℃/8 h/空冷+700℃/17 h/空冷）热处理,并对热处理后的样品进行二次热等静压（制度为1 200℃/140 MPa/3 h）。对上述实验前后的FGH97合金显微组织进行表征,使用Photoshop软件计算PPBs的占比,研究热处理和二次热等静压工艺对PPBs的消除作用。结合力学性能测试研究PPBs对合金性能的影响。结果 当采用压力更高、保温时间更长的热等静压制度时,制备得到的FGH97合金PPBs占比更少、力学性能更好,其PPBs占比为5.6%,室温抗拉强度为1 412 MPa,屈服强度为947 MPa,伸长率为16%。经热处理后,FGH97合金中PPBs的占比下降至3.0%,该合金在650...     

固溶时效对铸造Ti-10V-2Fe-3Al钛合金组织和性能的影响

铸造Ti-10V-2Fe-3Al钛合金为魏氏组织,经固溶时效后,合金组织由晶界α相、初生α相、次生α相及β相组成,其分布特征与固溶温度、冷却速度及时效温度密切相关,合金的拉伸性能随热处理制度变化而变化。     

航空紧固件用Ti-5553合金的组织和性能

采用扫描电镜和透射电子显微镜研究不同热处理制度对Ti-5553高强钛合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:在(α+β)两相区进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,Ti-5553合金组织中的初生α相含量逐渐减少,β相的尺寸和体积分数均增加,合金强度逐渐降低。时效后β基体发生转变,晶界和晶内析出大量次生α相。次生α相的尺寸对力学性能产生重要影响,随着时效温度的升高,次生α相逐渐粗化,导致抗拉强度逐渐下降。1240MPa级航空紧固件用Ti-5553的固溶温度应选择Tβ以下,使组织中留有足够的β相,从而时效时在β相中有大量次生α相析出,获得需要的高强度。同时,保留一定含量的初生α相,以便获得良好的塑韧性。经810~820℃,1.5h,水淬+510℃,10h,空冷热处理后,合金可以获得较好的综合性能,抗拉强度达1500MPa,伸长率达14.8%,断面收缩率为38.6%。固溶和时效态的拉伸断口均存在大量韧窝,材料具有良好的塑韧性。     

拥有超精细结构和高成形性能的钛合金

日本JFE支承件公司开发出一种钛合金，其晶粒在2～3μm间，有很好的成形性和出色的疲劳极限。SP-700富β和α＋β钛合金的成分为Ti-4．5Al-3V-2Fe-2Mo。超精细微结构极大地改进了合金的疲劳极限。SP-700的临界冷轧比可达60％～70％，而Ti-6Al-4V只有20％。     

锻造和热处理综合条件对Ti-679合金组织和室温拉伸性能的影响

前言 Ti-679是多组元近α型耐热钛合金,在450℃以下使用,主要用于喷气发动机压气机盘和叶片以及环形件等锻造零件。 目前,对国产Ti-679合金的锻造及热处理工艺虽有一些研究,但锻造及热处理综合条件对Ti-679合金组织及性能的影响,至今研究甚少,而实际生产中,锻造及热处理工序总是有