不同热处理工艺对TC21钛合金组织及力学性能的影响

利用不同的热处理工艺对钛合金进行处理,分析了固溶温度、时效温度以及时效时间对TC21钛合金微观组织及力学性能的影响规律。结果表明,热处理工艺对钛合金组织中α相形状和数量影响较大。随着固溶温度、时效温度及时效时间的增加,钛合金的拉伸和屈服强度先增加后减小。最佳热处理工艺为固溶温度930℃,时效温度580℃,时效时间3.5 h。     

热处理工艺对TC11钛合金组织与性能的影响

采用正交试验法研究固溶温度和固溶时间、时效温度和时效时间4个因素对TC11钛合金力学性能和组织的影响。结果表明采用固溶温度960℃,固溶时间30 min,时效温度530℃,时效时间8 h的热处理制度,TC11钛合金可以得到最优的强塑性组合,抗拉强度1133 MPa,屈服强度1045 MPa,伸长率18.84%,断面收缩率56.49%。     

时效温度对激光选区熔化TC21钛合金微观组织及硬度的影响

SLM成形TC21钛合金经不同温度时效处理后进行显微组织观察和硬度测试,较为系统地探究了时效温度对其组织和硬度的影响。结果表明,时效温度较低时,随着温度的升高,次生α相呈弥散针状析出,且随着温度升高弥散度增大,同时β析出相体积分数也随着温度的升高而增加。时效温度过高时,次生α相粗化,形成尺寸较大的片状α相,强化效果下降。当时效温度为450 ℃时,所得SLM成形TC21钛合金的显微组织最为弥散、均匀,硬度达到最大值575 HV5,较熔凝态硬度提高43.3%。因此,时效温度应控制在450 ℃。     

三重热处理对TC21合金超塑性变形后组织的影响

对TC21钛合金进行超塑性拉伸和三重热处理试验,研究了三重热处理对TC21钛合金超塑性拉伸后组织的影响。结果表明,TC21钛合金在超塑性变形过程中发生明显的动态再结晶,α相含量随着变形温度的升高而减少,并发生α→β转变;TC21钛合金超塑性变形后经β相区固溶第一重热处理获得单相β组织,随后在(α+β)相区进行一次高温时效和一次低温时效,使细小针状α相在β基体中析出,得到网篮组织。针状α相含量随着变形温度和第二重温度的升高而增多,α晶粒长大并相互交织,网篮组织编织明显。     

时效温度对TB18钛合金组织和力学性能的影响

利用拉伸试验机、光学显微镜和扫描电镜等手段研究了不同时效温度对TB18钛合金力学性能和组织的影响。结果表明,随着时效温度升高,TB18钛合金抗拉强度和屈服强度不断降低,伸长率和断面收缩率提高。从强度和塑性综合考虑,当时效温度为530℃时,TB18钛合金的综合力学性能最好。此时抗拉强度为1285.5 MPa,屈服强度为1206 MPa,伸长率为7.8%,断面收缩率为16%。TB18钛合金锻态是典型的等轴组织,经870℃×2 h,空冷固溶处理后为等轴β晶粒,晶粒尺寸为200～250μm。TB18钛合金经不同温度时效后,次生α相的微观形貌相似,均为片层状。随着时效温度的升高,合金内部析出的次生α相片层尺寸呈增大趋势。     

热处理工艺对大规格TC17钛合金棒材组织与力学性能的影响

研究了固溶温度、冷却方式、保温时间及取样方向对两相区锻造的大规格TC17钛合金棒材显微组织和力学性能的影响,并根据实验结果选择最佳热处理制度。结果表明：TC17钛合金棒材的最佳热处理工艺为800℃/2h/WQ+630℃/8h/AC;固溶温度在两相区时,随着固溶温度的升高,合金强度升高,塑性降低;固溶空冷+时效的合金较相同温度固溶水冷+时效的合金强度高、塑性低;在相同温度固溶水冷条件下,缩短固溶保温时间,可改善合金的塑性;锻造后的TC17钛合金大规格棒材存在各向异性。     

固溶时效对海绵钛/电解钛熔炼TC4钛合金热轧板材组织与性能的影响

以海绵钛和电解钛作为熔炼TC4钛合金的原材料,采用工业化电子束冷床炉(EB炉)熔炼为扁锭并直接进行热轧,随后进行固溶时效处理,研究不同原材料铸锭和固溶时效处理工艺对TC4钛合金板材微观组织与性能的影响规律。结果表明：海绵钛TC4和电解钛TC4钛合金的α →β转变都是一个吸热过程,电解钛TC4钛合金α →β转变温度明显高于海绵钛TC4钛合金。海绵钛TC4钛合金在超过相变点温度进行固溶时效处理后,其组织为魏氏组织,其余固溶时效条件下的组织皆为双态组织。随固溶温度的升高,海绵钛TC4钛合金板材的抗拉强度先增加后降低,延伸率持续降低,而电解钛TC4钛合金板材的抗拉强度随固溶温度的升高而增加,延伸率一直降低。二者均在890℃保温30min固溶与550℃保温3h时效后获得最佳的综合力学性能。与海绵钛TC4钛合金板材相比,电解钛TC4钛合金板材在经过固溶时效处理后,材料的强度、硬度提升更为显著。     

热处理制度对TC8-1钛合金组织和性能的影响

为了提高TC8-1钛合金的性能,对TC8-1钛合金热处理制度进行研究。通过采用不同固溶温度和时效温度处理,分析了热处理制度对TC8-1钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中等轴初生α相含量由65%下降至25%,β转变组织明显粗化,合金由等轴组织转变为双态组织,合金的室温强度降低,而塑性略有提高;随着时效温度的升高,合金中等轴初生α相含量无明显变化,合金的抗拉强度略有降低,而塑性无明显变化。经930℃×2 h,空冷(AC)+580℃×1 h,空冷(AC)热处理后,TC8-1钛合金可获得强度与塑性的较佳匹配。     

固溶时效热处理对TC16钛合金组织和性能的影响

研究Ti-2.5Al-5Mo-5V(TC16)钛合金的淬火及时效等热处理工艺对合金组织和性能的影响,结果表明,随固溶温度升高,σ0.2下降,δ升高;时效温度升高,强度降低,塑性上升.     

TC18钛合金热压缩过程峰值应力及动态软化本构模型

为准确预测TC18钛合金热模锻成形过程中金属流动规律,在温度为868~908℃、应变速率为0.001~1 s-1以及最大应变为0.7条件下,采用Gleeble-1500热模拟实验机对TC18钛合金进行等温等应变速率热压缩实验,得到材料在相变点附近的应力应变曲线;通过线性拟合方法得到TC18钛合金Arrhenius峰值应力本构模型,用于TC18钛合金热塑性变形过程中金属流动规律的宏观分析及最大载荷的预测;通过多元非线性拟合方法得到TC18钛合金加入软化因子的Fields-Backofenb本构模型,用于材料热塑性变形过程中金属流动规律的微观分析。结果表明,在实验温度及应变速率范围内,TC18钛合金Arrhenius峰值应力模型以及Fields-Backofen模型预测值均接近实验值。     

固溶时效对热等静压制得的TC4钛合金组织与性能的影响

采用热等静压工艺对Ti-6Al-4V雾化预合金粉的粉末冶金技术进行了研究，采用不同的固溶温度、时效温度以及时效时间，研究了热处理工艺对TC4钛合金组织和性能的影响。结果表明，采用预合金粉工艺制备的Ti-6Al-4V粉末钛合金材料性能良好，于965℃固溶并采用水冷，然后在470℃时效，试样的强度较好。     

不同热变形条件下体育器械用钛合金组织与性能研究

对不同温度下体育器械用TC11钛合金进行了高温压缩,并运用空冷与水冷两种冷却方式冷却,使用固溶时效与双重退火两种方式分别进行处理。研究了TC11钛合金的组织演变以及力学性能的变化。结果表明:经1000℃高温压缩和双重退火处理的TC11钛合金材料延展率最高,强度较好,综合力学性能最佳。     

锻造工艺和时效处理对TC10钛合金组织和性能的影响

采用工艺A和工艺B 2种不同锻造工艺获得Ф130 mm的TC10钛合金棒材,研究了锻造工艺对棒材组织和力学性能的影响。同时研究了时效温度对TC10钛合金棒材组织和性能的影响规律。研究结果表明,工艺A获得的棒材组织均匀性好,且棒材性能的各向异性小;工艺B获得的棒材组织均匀性差,且棒材性能的各向异性大。TC10钛合金棒材的抗拉强度随时效温度升高先降低再升高,而塑性则随时效温度升高先升高再降低,棒材经875℃×2 h/WC+550℃×6 h/AC热处理可以获得良好的综合力学性能。     

固溶、时效温度对TC4钛合金螺栓显微组织与剪切强度的影响

采用扫描电镜与材料试验机研究固溶温度、时效温度对TC4钛合金微观组织与剪切强度的影响。结果表明,对于以TC4钛合金为材料的航空螺栓,比较其头部中心、边缘,及其R处、心部等不同位置的显微组织,发现由于头部边缘比中心冷却速度更快,β相转变的次生α相含量更高,晶粒聚集长大更明显。在β单相区的固溶温度下,螺栓心部等内部区域则分布着纵横交错的马氏体,弥散强化效果较好。在800～1020℃的固溶温度范围内,剪切强度基本随固溶温度的升高而增加;而固溶温度为1020℃时,剪切强度随时效温度的升高先升高后降低,1020℃固溶+538℃时效后TC4钛合金的剪切强度最高。     

固溶时效对TC21钛合金准β锻后组织性能的影响

对TC21钛合金进行准β锻造,再进行固溶时效热处理实验,研究了不同固溶时效热处理制度对合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,TC21钛合金通过准β锻造后,再经固溶时效热处理工艺处理后,合金的微观组织呈现典型的网篮组织。随着固溶温度的上升,片状α相含量和长度显著降低,同时合金强度增加,而塑性变化呈相反趋势。随着时效温度的上升,对片状α相的影响略小,但次生α相的厚度此时显著增加,此时合金强度降低,塑性提高。断口形貌则随着固溶温度的升高,断口表面和裂纹扩展路径愈发平坦。断裂韧性值呈现下降趋势,但会随着时效温度的升高而提高。合金最大断裂韧性值可达66MPa·m1/2。考虑合金的强度、塑性和断裂韧性之间的良好匹配,经综合分析可得,TC21钛合金准β锻后最佳热处理制度为:870 ℃/2 h,AC+590 ℃/4 h,AC。     

TC18钛合金热压缩本构方程及热加工图

在温度为750～950℃、应变速率为0.01～10 s-1、变形程度为60%的条件下对TC18钛合金的高温流变应力变化规律进行热模拟实验研究。采用Arrhenius双曲正弦函数推导出TC18本构方程。以热模拟压缩实验为基础建立了真应变0.3、0.5时TC18钛合金热加工图。结果表明:TC18钛合金流变应力随着变形温度升高而降低,随着应变速率的升高而升高;在本实验条件下TC18钛合金表现出动态回复和动态再结晶两种软化机制;Arrhenius双曲正弦函数能够很好地描述TC18钛合金本构方程。热加工图结果表明:在真应变为0.3时存在3个非稳定区域,在应变为0.5时存在2个非稳定区域。结合热加工图,较佳的热加工区间在温度为830～920℃,应变速率为0.01～0.32 s-1区域内。     

去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响

在井式空气炉内按GJB 3763A—2004标准的最高温度和最长保温时间对TC18和TC21钛合金进行了去应力退火,研究了空气炉去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响。结果表明:与去应力退火前相比,TC18钛合金经空气炉去应力退火后氢含量有所增加,而TC21钛合金氢含量反而降低。经去应力退火后,TC18和TC21钛合金的氢含量分别为0.0029%和0.0025%,远小于材料规范要求的氢含量(＜0.015%);随表层至中心(深度变化),氢含量未见明显的规律性变化,里层氢含量与表层氢含量相差不大。从吸氢量考虑,该两种钛合金均可采用空气炉进行消除应力热处理。     

TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究

通过对TC18钛合金在100～1000℃温度范围内的氧化试验以及力学性能测试试验,研究了其氧化色变化规律,并探讨了氧化色与力学性能的关系。结果表明:经氧化处理后,TC18钛合金表面形成多种不同氧化色,且随氧化温度升高,合金表面颜色逐渐加深,合金力学性能均明显下降。合金表面氧化色与其力学性能存在一定的对应关系:当氧化色为浅绿色即加热温度为650℃时,材料力学性能已不满足TC18钛合金标准力学性能。     

TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究

通过对TC18钛合金在100~1000 ℃温度范围内的氧化试验以及力学性能测试试验,研究了其氧化色变化规律,并探讨了氧化色与力学性能的关系。结果表明：经氧化处理后,TC18钛合金表面形成多种不同氧化色,且随氧化温度升高,合金表面颜色逐渐加深,合金力学性能均明显下降。合金表面氧化色与其力学性能存在一定的对应关系：当氧化色为浅绿色即加热温度为650 ℃时,材料力学性能已不满足TC18钛合金标准力学性能。     

TC18大型自由锻件准β锻造变形过程控制

TC18钛合金是一种高强高韧性近 β型钛合金,转变温度Tβ为840～880℃.其名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe,按名义成分计算的Mo当量为12.8,是典型的近β型钛合金.此合金具有良好的热加工性、焊接性、淬透性和可热处理强化性,退火后的强度与TC4、TC6等合金固溶时效状态下的强度相当,数值在10...