TB17钛合金两相区等温时效析出行为研究

采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了亚稳β钛合金TB17在α+β两相区固溶处理后的等温时效析出行为,并分析了次生α相的析出位置、尺寸、形态。结果表明：TB17钛合金在350 ℃等温时效时,发生β→ω相变,ω相呈椭圆状,尺寸在3~5 nm之间;在450 ℃和550 ℃等温时效过程中,主要发生β→α相变。α相首先在亚晶界和亚晶缺陷处形核并长大,最后形成细小的棒状α相,并且两相区固溶时所保留的大量亚晶界加快了时效过程中次生α相的析出响应。     

固溶时效处理对TC20钛合金α相演变和硬度的影响

采用SEM、TEM、XRD和硬度等技术对先固溶(840 ℃×0.5 h)后不同时效(460 ℃×4 h;320 ℃×15 min→460 ℃×4 h;320 ℃×10 min;460 ℃×10 min)热处理工艺的TC20合金试样进行了观察与表征,研究TC20合金的α相对时效过程中β→α相转变。结果表明:热轧态组织由α相与β相共同组成,固溶态组织相中生成了许多小尺寸α相。采用460 ℃×4 h进行处理试样内形成了片状分布的α相,采用320 ℃×15 min→460 ℃× 4 h处理试样内形成了具有更小长宽比的α相,并且该试样内的大部分α相尺寸均接近100 nm。两种时效方法形成的第二相都是α相,采用320 ℃×15 min→460 ℃×4 h处理具有尺寸更加细小的α相。当温度到达460 ℃时更多α相可以通过ω相进行形核,从而在β基体上形成致密均匀分布状态。采用320 ℃×15 min→460 ℃×4 h处理后合金中的ω相已不存在,同时析出了更多的α相,合金硬度高达503 HV,显著高于β基体的硬度,α相可以促进合金硬度的大幅提升。     

超细α相析出对Ti-55531合金力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和透射电镜等研究了Ti-55531合金经890℃固溶2 h后再经过单级时效(580℃×1～12 h)和双级时效(400℃×12 h+580℃×1～12 h)处理后α相的析出粗化行为,并探讨了α相形貌对其室温拉伸力学性能的影响。结果表明:固溶合金组织包含β相和纳米无热ω相,裂纹主要沿着β相内滑移带扩展,导致准解理面的形成,合金强度较低,为755 MPa;而单级时效合金组织由微米条状α相、晶界α相和β相组成,空洞沿着晶内长条α相形核并连接成准解理面,强度和伸长率分别为1352 MPa和5. 3%;双级时效合金由纳米条状α相、晶界α相和β相组成,脆性裂纹主要沿β晶界扩展,强度高达1648 MPa,伸长率仅为1%。     

近β钛合金中ω相的研究进展

近β钛合金中的亚稳ω相有助于析出细小弥散的α相,从而影响合金的强度、塑性和韧性。因此,自ω相被发现以来,研究人员对其形成条件、分类、转变机理和衍射花样等进行了深入研究。本文总结了研究人员使用高分辨透射电子显微镜和三维原子探针在ω相分类、结构、成分、相变方面的最新研究结果。在此基础上,阐述了ω相目前的研究难点和可能的发展方向。     

时效处理温度对铸造双相不锈钢析出相的影响

利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,研究了时效处理温度对铸造双相不锈钢组织中析出相的影响。结果表明,铸造双相不锈钢固溶处理后水淬,在不同时效温度下处理后,奥氏体晶体内并不会产生任何相变,析出相均来自铁素体内部和晶界上。     

双重时效对TC29钛合金组织和性能的影响

采用OM、SEM、TEM等分析方法,结合不同的热处理工艺,系统分析了双重时效处理对含有初生α相TC29钛合金的显微组织的影响。结果表明：经两相区固溶及时效后,TC29钛合金中析出的次生α相尺寸可达到亚微米级。对于895℃固溶处理的TC29钛合金,单重时效后析出的主要是尺寸约100~300nm的弥散α相;双重时效后β转变组织中存在取向近似的 “α丛簇”,“α丛簇”中的次生α相呈细板条状;与单重时效相比,双重时效处理后TC29钛合金的显微硬度并未得到提高,相反存在小幅度的降低;β相基体在预时效过程中析出了大量ω相,同时在靠近初生α/β相界面处由于合金元素扩散导致局部元素分布不均匀,因此随后的二次时效过程中在相应位置形成了“α丛簇”。     

α相形态与含量对TA15钛合金力学性能的影响

通过对比分析具有不同初生α相含量和次生α相形态的TA15钛合金的力学性能,对该合金初生α相含量及次生α相形态与力学性能之间的关系进行了初探。结果表明：TA15钛合金中初生α相含量和次生α相的形貌对强度有较大的影响,对塑性的影响则不明显。初生α相含量增加,合金强度有所下降。当初生α相含量高于40％后,含量再增加对合金塑性提升并无益处。片层α相厚度增加和其排列有序度的增强使合金的强度有所提升,但片层α相厚度的进一步增加会使合金的强度下降。     

TC6钛合金中等轴初生α相析出长大行为

通过改变热处理条件研究TC6合金相变过程中扩散控制下等轴α相析出长大机制,推导α相在相变过程中的长大速率和影响因素,讨论了相变结束后初生α晶粒长大机制,提出了界面张力作用下晶界扩张后消失的晶粒合并长大的假设,并通过透射电镜观察和图像分析验证上述机制.     

组织形态对近α型TA15钛合金拉伸性能的影响

研究了近α型TA15钛合金组织特征对合金室温和高温拉伸性能的影响,结果表明,300℃以下,试验合金等轴组织拉伸强度高于双态组织,300℃以上则相反;合金中初生d相含量增加,500℃高温拉伸强度降低;次生α片增厚,室温和高温拉伸强度均下降;α相-特别是次生α片的取向一致,500℃高温拉伸强度显著下降.     

β稳定元素对钛合金α相强化行为的影响

采用显微硬度测试结合宏观试样拉伸性能测试法,研究β稳定元素Mo、V、Cr、Fe对钛合金α相强化行为的影响。结果表明:β稳定元素Mo、V、Cr、Fe对α相的强化作用明显大于α稳定元素Al。在Ti-xMe合金中添加6%(质量分数,下同)的Al,α相的硬度和抗拉强度得到显著提高。在有6%Al元素的条件下,合金元素对钛合金α相的强化能力与没有Al元素时相同,其强化作用由大到小的顺序为:FeCrMoV。在Ti-xCr、Ti-xV,Ti-xMo、Ti-xV,Ti-xFe、Ti-xV这3组不同成分的合金相中添加6%Al,其强度之差变小。     

B和Y复合添加对近α钛合金组织性能的影响

研究了少量B和Y的添加对一种新型近α高温钛合金的显微组织和力学性能的影响。对含B和Y铸态合金的凝固路径和初生β晶粒和α板条的细化机理进行了分析和研究。结果表明：B和Y的添加对铸态合金的显微特征有显著影响,添加B和Y后,基体合金的显微组织明显细化。基体合金的力学性能发生了显著变化,极限压缩强度和屈服强度也随B和Y的添加而逐渐增大,这主要是由于B和Y的添加造成的晶粒细化。合金的压缩塑性和断裂韧性随B和Y的添加逐渐降低,主要是TiB在受载荷时先断裂以及Y2O3从基体中拨出从而加速了裂纹的扩展造成的。     

TB17钛合金初生α相对元素重分布和时效析出的影响

对TB17钛合金进行了亚β固溶处理(固溶温度800℃-835℃,固溶时间0.5h-9h),采用电子探针分析了Al、Mo、Nb元素在初生α相和β基体中的分布,研究了合金亚β固溶时初生α相析出、元素重分布规律及其对时效次生相的影响。结果表明,合金亚β温度固溶时以晶内析出针状初生α相为主,晶界析出少量片层状初生α相。初生α相析出量随亚β固溶温度升高而降低,固溶温度高于825℃时基本不析出α相。初生α相尺寸随固溶时间延长而增大,固溶时间超过2h后,初生α相析出量达到稳态。Al元素倾向于在初生α相中富集,Mo和Nb元素则倾向于β基体富集。初生α相中心部位Al元素浓度较高,边缘部位较低,而Mo和Nb元素中心部位则浓度较低,边缘部位较高。增加初生α相析出量,会使β基体Al浓度降低,Mo、Nb元素浓度升高。初生α相较少(2%)时初生α相周围的次生α相以针状或片层状形貌为主,远离初生α相区域的次生α相以似网篮结构为主,初生α相较多(10%)时次生α相均以片层状形貌为主。     

TB17钛合金在等温时效过程中的相析出行为

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和硬度测试分析了新型超高强韧钛合金TB17在等温时效过程中析出相的演变及时效响应。结果表明：该合金在350 ℃时主要发生β→β+ω相变,ω相为细小的颗粒。在450 ℃下进行时效处理时,α相通过ω相辅助形核的方式形核长大。在550和650 ℃时主要发生β→β+α相变,α相为片层状。在该温度范围内长时间进行时效处理的TB17合金存在2种类型α相,满足Burgers关系的1α相和不满足Burgers关系的2α相。其中2α相为孪晶α相,在1α相内部｛102｝孪晶面形核,并不断消耗1α相而长大。TB17钛合金的时效特征与其他β型钛合金相似。TB17钛合金的时效响应快,显微硬度随着时效温度升高呈现出先增加后降低的趋势,在450 ℃时效处理下硬度达到最大。     

时效温度对Ti1023和Ti5553合金a相析出行为与力学性能的影响规律

本文研究了Ti1023和Ti5553钛合金经过固溶与低温时效处理(ST-SQA)获得的微观组织和析出硬化行为。采用扫描电镜和透射电镜观察了不同温度时效处理后α相的析出形貌以及分布特点,统计了时效析出次生α相的析出密度和宽度随时效温度的变化情况,并测试了合金的维氏硬度。结果表明： Ti1023合金时效处理时次生α的析出温度低于Ti 5553合金。Ti1023合金在300℃时效时α相已经析出,400℃时α相析出密度到达峰值;Ti5553合金在450-500℃时效α相开始析出,在550℃时效α相的析出密度达到峰值。Ti1023合金硬度随着时效温度的增加先升后降,400℃时效硬度最高;在相同的时效温度范围,Ti5553合金硬度变化出现双峰规律,硬度峰值分别对应于350℃和550℃时效温度。两种合金的硬度变化规律源于合金时效中第二相的析出行为：时效温度低于400℃,Ti1023合金的硬度取决于α相和?相,而Ti5553合金的硬度取决于?相;温度高于400℃,两种合金的硬度主要取决于次生α相的数量与尺寸。     

TC21钛合金β锻造大块α相研究

采用光学显微镜,电子探针能谱仪以及显微硬度测定等方法研究了TC21钛合金β锻造大块α相的组织特征,形成机理以及锻造加热温度和保温时间对它的影响。结果表明,合金中大块α相不仅在形态上与正常α条不同,而且在成分上也有一定的差异。组织中的大块α相数量和形成位置与加热温度和保温时间有关,随着加热温度的升高,晶界附近的大块α相数量减少,原始β晶粒内的大块α相数量增多;随着保温时间的延长,晶界上的大块α相数量增多,晶内的大块α相数量变化不大。     

激光冲击强化近α钛合金的热稳定性

采用激光冲击强化工艺对近α型Ti834高温合金进行了表面处理,研究了激光冲击前后合金在600℃×100h的热稳定性和微观组织特征,并采用扫描电镜法分析了合金在不同状态下的拉伸断口特征。结果表明,合金经毛坯热暴露后,强度略有提高,而塑性变化不大;而经试样热暴露后,合金强度略有降低,塑性降低幅度较大。激光冲击处理使试样热暴露后的合金强度提高,而塑性进一步降低。在激光冲击处理过程中,合金表面晶体缺陷的形成是导致合金塑性进一步降低的主要原因。     

Cr含量对核用近α钛合金组织与性能的影响

本文以核用新型Ti-Al-V-Zr系近α钛合金为研究对象,在基础合金上添加0.76wt%与1.52wt%的Cr元素,研究了Cr含量对近α钛合金组织及性能的影响规律。研究结果表明：Cr的添加量在0.76wt%左右,合金等轴α晶粒尺寸最小;XRD结果显示,Cr含量增加,合金中的β相含量增加。经过900℃退火后发现,Cr能促进了组织中次生α的析出,阻止加热过程中等轴α晶粒过快长大;Cr元素的加入,在不降低合金塑性的条件下,可以显著提高合金的室温抗拉强度和屈服强度。示波冲击试验发现：Cr含量在0.76wt%左右,合金的冲击韧性值最大,屈强比最高。断口结果表明：Cr含量在0.76wt%的T2合金比其他合金断口处颈缩明显,韧窝深,切撕裂棱较小,断裂路径曲折,这与合金的组织中次生α相的数量与形状有关。     

近β型钛合金Ti-B19时效过程中的相变及显微组织

研究了Ti-B19台金300℃～750℃时效过程中的相变和显微组织演变=结果发现：300℃～350℃时效过程中，在芦基体上首先会形成球状ω相，α相必须借助中间过渡相ω形核．多呈颗粒状；400℃—450℃时效．α相既可通过中间ω相转变．多星颗粒状，也可直接从口相中形桉，多呈针状；500℃～650℃时效，针状α直接从β晶界或晶内析出，500℃以匕时效可发现点状口相“连点成绩”的现象．可能与变形带有关；700℃～750℃时效．平衡α相多呈棒状。700℃时效10min发现块状α相析出。试验温度范围内大多数α相与卢基体满足Burgers位向关系，但在400℃～500℃时效10h左右有不符合Burgers位向关系的2α相出现。     

α″相辅助形核获取超细α相高强度近β态钛合金（英文）

采用多元扩散偶实验方法,设计具有超细α相的Ti-6Al-4V-x Mo-y Zr(0.5α/(110)_β界面具有平台-台阶结构,(■20)_a/(■11)_b界面为平直界面,没有台阶。