氧含量对Ti-4Zr-xO合金组织与力学性能的影响

以海绵钛、海绵锆和高纯二氧化钛为原料,采用真空非自耗电弧熔炼法制备了Ti-4Zr-xO(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)合金,通过差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、万能试验机、金相光学显微镜(OM)、显微硬度计、扫描电镜(SEM)等系统研究了氧含量对Ti-4Zr-xO合金相变温度、晶体结构、显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着氧含量的增加,Ti-4Zr-xO合金的β转变温度(Tβ)逐渐升高,由875℃变为915℃;不同成分合金的晶体结构均为单一的密排六方α相,晶格常数随着氧含量的增加逐渐增大;合金室温组织为典型的网篮组织,其中α相形貌随氧含量的增加由片状逐渐过渡到针状,且长宽比不断增大,表现出形成针状马氏体的趋势;合金的力学性能呈现出固溶强化与细晶强化共同作用的特征:随着氧含量的增加,Ti-4Zr-xO合金的抗拉强度和屈服强度显著提高,但塑性有所下降,显微硬度的变化规律与强度保持一致,其中Ti-4Zr-0.15O合金表现出最好的综合力学性能:抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为658,576 MPa和20.2%。     

非线性弹性材料Ti-Nb-Ta-Zr-O合金的力学性能测试方法与分析

采用循环加载-卸载的测试方法确定非线性弹性材料Ti-Nb-Ta-O系钛合金的弹性极限和0.2%屈服强度,分别获得了Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-1O、Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-1.2O、Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-0.7O、Ti-25Nb-0.7Ta-2Zr-1.2O四种合金的力学性能参数。通过比较发现,随着合金元素含量的提高,合金的弹性极限、屈服强度和抗拉强度提高,但弹性模量也升高,塑性降低。变形率对提高合金弹性极限有显著的作用,而对屈服强度和抗拉强度影响不大。元素含量提高和变形率增大都使拉伸曲线更加平直化。     

退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织及力学性能的影响

研究了退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,初生α相含量降低,2°～15°小角度晶界逐渐减少;退火温度较高时,退火过程中发生了α相→β相→α相的相变,<0001>//横向织构消失。随着退火温度升高,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金屈服强度逐渐降低,抗拉强度、延伸率先升高后降低。退火温度升高后,片层组织比例升高,裂纹扩展功占冲击吸收功的比例增大,材料韧性提升。     

固溶时效对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb合金组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、时效温度、时效时间对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb(Ti-65541)合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在β相变点以上固溶并时效后,合金中析出细小的次生α相,初生α相完全消失;在较低温度固溶并时效后,次生α相和初生α相同时存在。时效温度对合金强度和塑性的影响最为显著,固溶温度次之,时效时间的影响最弱。随着时效温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度降低,塑性提高。随着固溶温度的提高,合金的强度提高,塑性降低。随着时效时间的延长,合金强度和塑性总体呈降低趋势。在740～760℃范围内固溶处理,在540～580℃范围内时效且时效时间在4～6 h内,可获得综合性能优异的Ti-65541合金。     

热处理对Ti-5331合金板材组织及力学性能的影响

研究了核反应堆壳体用Ti-5331合金热轧板材在不同退火温度下的显微组织与力学性能。结果表明:Ti-5331合金板材在相变点以下随着退火温度的升高,初生α相含量逐渐减少,β转变相含量明显增加。当退火温度为700℃时,开始发生静态再结晶,800℃时为等轴组织,900℃时为双态组织,950℃时为网篮组织。随着退火温度的升高,合金板材的抗拉强度先下降后上升,屈服强度呈下降趋势,屈强比逐渐减小;当退火温度在相变点以下时,板材冲击韧性随退火温度升高呈上升趋势,当超过相变点后冲击韧性急剧下降;退火温度对塑性影响较小。经900℃×1 h/AC退火处理的Ti-5331合金板材有着较好的综合性能,抗拉强度为920 MPa,延伸率为15%,V型缺口冲击韧性达到93 J/cm^2。     

氧含量对TC4钛合金力学性能的影响

为了揭示氧含量对TC4钛合金力学性能的影响规律,通过熔炼生产三种不同氧含量的TC4钛合金铸锭,研究了氧含量对其锻制棒材力学性能的影响。结果表明,随着合金中氧含量的增加,合金相变点升高、室温强度与高温强度增加、塑性与冲击性能降低。     

Ti-1300钛合金挤压管材组织性能研究

通过室温拉伸测试和显微组织观察,研究了挤压温度和热处理工艺对Ti-1300钛合金挤压管材显微组织和力学性能的影响,讨论了热加工工艺、显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:Ti-1300钛合金在两相区挤压后的横向组织均匀细小,纵向组织沿挤压加工流线破碎均匀;其拉伸强度高达1 445 MPa。管材在相变点以上的高温固溶组织主要由等轴β相晶粒组成,具有较好的塑性。合金两相区挤压后具有较好的强度和塑性的匹配,两相区挤压的塑性明显优于β单相区挤压,尤其面缩。试样经过固溶时效处理后显微组织明显细化,强度大幅度提高,可达1 300 MPa以上。     

热处理对B2相区等温锻造Ti-22Al-25Nb合金组织和性能的影响

研究了B2单相区等温锻造Ti-22Al-25Nb(原子分数)合金经不同固溶加时效热处理工艺处理后,其显微组织的演变和力学性能的变化。研究结果表明,随着固溶温度的升高,Ti-22Al-25Nb合金组织中一次板条状O相变短变粗,体积分数减小,有球化的趋势,在随后的时效过程中会析出更多的次生针状板条O相;拉伸强度也随固溶温度升高而增加,塑性略微提高,断裂主要以沿B2晶粒的解理面解理断裂或准解理断裂为主,呈现许多近似层状的解理小刻面,其微观形貌为微孔状的韧窝。     

热处理制度对Ti-55531合金组织和力学性能的影响

通过采用不同的热处理制度研究了时效温度和β退火温度对Ti-55531合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:Ti-55531合金固溶加时效处理后可获得初生α相呈长条或等轴状的组织,β基体上大量析出的次生α相使其获得较高的强度,且强度随时效温度升高而显著降低,延伸率变化不明显,断面收缩率在620℃以上随着时效温度升高有所增加,但该组织状态断裂韧度偏低;β退火后可获得均匀的片状组织,具有较高的断裂韧性,抗拉强度在600~650℃之间随退火温度升高呈线性关系降低,可根据需要很方便地调整强度级别,塑性随退火温度升高变化不太明显。     

紧固件用Ti-45Nb合金热处理工艺研究

研究了真空退火热处理工艺对Ti-45Nb合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:Ti-45Nb合金的β晶粒随退火温度的提高而长大;随着退火温度的提高,Ti-45Nb合金的拉伸性能以及剪切强度的变化不明显;当退火温度为810℃时,合金获得了较理想的显微组织以及拉伸强度与剪切强度的良好匹配。     

双相区固溶温度对Ti-55531合金组织和力学性能的影响

通过对Ti-55531合金在双相区不同温度(730~830℃)固溶2 h空冷后,经相同的时效工艺(600℃/6 h/空冷(AC))处理;再结合扫描电子显微镜(SEM)和拉伸试验等分析方法,系统研究了双相区不同固溶温度对该合金组织和力学性能的影响规律。结果表明,随固溶温度的升高,等轴αp含量降低,尺寸减小;后续时效析出的αs含量增多,形态也有显著变化,由全短棒状向短棒状+针状、针状+长片状、全长片状的顺序转变。固溶温度从730℃升高到780℃,塑性较好的αp含量减少导致合金塑性降低,αs含量增加导致合金强度提高;固溶温度从780℃升高到800℃,αs含量继续增多导致合金强度上升,适量的长片状αs促进了合金塑性提高;固溶温度从800℃升高到相变点830℃,过多的长片状αs导致合金强度和塑性都显著下降。合金的强塑性匹配较好时对应的固溶温度为780~800℃。合金的断裂方式都是以微孔聚集型为主、含解理撕裂和沿晶开裂的混合断裂机制,且随固溶温度的增加,合金塑性断裂机制减小,脆性断裂机制增加。     

一种兼具高强度、高应变硬化率和高塑性的新型钛合金

本研究设计了一种三元亚稳β钛合金Ti-9Mo-6W(质量百分数)。由于该合金变形时会联合出现相变诱发塑性效应和孪晶诱发塑性效应,使该合金的加工硬化速率可以接近2 100MPa,均匀变形能力高于35%。为了深入了解Ti-9Mo-6W合金的变形过程,对其变形过程中的显微组织进行了详细分析。结果表明,Ti-9Mo-6W合金变形过程中存在{332}113机械孪晶、应力诱发ω相、应力诱发α"马氏体等不同的变形机制,综合作用使合金内部最终形成了具有高度协合性的复杂网络变形组织。     

低氧MHC合金板材的制备及力学性能

采用粉末冶金方法和热轧工艺制备了低氧MHC合金轧制板材,通过化学分析、金相分析、硬度测试、拉伸力学性能测试研究了低氧MHC合金的显微组织和力学性能。研究表明：通过调节C/Hf原子比、钼粉还原并结合真空烧结等手段,可以有效降低合金中的氧含量。不同温度下退火后样品显微组织分析和力学性能测试结果对比表明,合金板材在1 300℃以下为回复阶段,随着退火温度的增加,1 300℃开始发生再结晶,强度和硬度逐渐下降,塑性提高,在1 600℃时再结晶完成,完全再结晶的低氧MHC合金板材塑性优异。     

热处理工艺对近α钛合金组织与性能的影响

研究了固溶和时效工艺参数对一种近α钛合金Ti-5Al-2Nb-2Zr-1.5Mo显微组织与力学性能的影响.结果表明:在α+β两相区,随着固溶温度的升高,初生α相含量(体积分数,下同)减少,亚稳相含量增加,冷却过程中分解的针状马氏体α'相使合金的硬度升高;时效温度的变化通过影响α'相分解析出次生α相的尺寸、数量及分布方式...     

微波烧结制备WC-8Co硬质合金过程中的脱碳行为研究

碳平衡在硬质合金的制备过程中具有非常重要的意义,脱碳和渗碳都会对合金的显微组织和力学性能造成不良影响。主要研究了在微波烧结条件下,合金脱碳因素(气氛、氧含量、烧结工艺等)对WC-Co硬质合金显微组织的影响。结果表明:氮气和氢气会造成合金表层脱碳,随着烧结温度的提高和保温时间的增加脱碳层变厚;压坯中较高的氧含量会使合金表层形成多达五层的脱碳组织;最后讨论了在微波加热条件下WC-Co合金脱碳的动力学和热力学机制。     

β单相区固溶温度对Ti-55531合金组织及性能的影响

研究了β单相区不同的固溶温度对Ti-55531合金片层组织参数及力学性能的影响规律。结果表明,经不同温度固溶处理,再经相同的时效处理后,合金的β晶粒尺寸随固溶温度的改变而改变,进而影响时效析出α片的含量及尺寸,最终导致合金力学性能的差异。当固溶温度在830～900℃之间时,随着固溶温度的升高,原始β晶粒尺寸增大,后续时效析出的α片长、宽及长宽比均先增大后减小,合金强度直线下降,塑性先降低后增加。固溶温度为860℃时,合金对应的强度塑性匹配最好。合金的断裂失效机制为以微孔聚集为主,沿晶开裂和穿晶断裂并存的混合断裂机制。     

Ti-26高强钛合金在大变形条件下的组织与性能研究

采用β锻造工艺制取Ti-26合金饼材，利用光学金相显微镜、透射电子显微镜与X射线衍射仪研究了Ti-26合金在不同变形量下的微观组织，及经过稍高于相变点热处理后的组织及相组成。利用万能试验机测其力学性能。结果表明：Ti-26合金变形前后的组织都是由β相和弥散分布的α相组成，所不同的是变形后α相含量增加，且由短棒状变成片状；在稍高于相变点温度固溶，再时效处理后，随着变形量的增加，强度先降低再升高，当变形量达到80％时，可以使合金得到较好的强度、塑性配合。     

热处理对Ti-8V-8Cr-2Zr-3A1合金丝材组织和性能的影响

分别选用不同的固溶温度、固溶冷却方式和时效保温时间对Ti-8V-8Cr-2Zr-3A1合金丝材进行热处理,研究了热处理制度对丝材室温拉伸性能及金相显微组织的影响。结果表明：固溶处理温度在740～820℃范围内,力学性能及显微组织对温度不敏感,固溶温度继续提高时,材料晶粒明显变大,强度降低,塑性下降;固溶温度为740℃,分别以水淬、空冷方式冷却,材料的组织、性能无明显变化,以炉冷方式冷却,强度提高,塑性下降。眼镜架用Ti-8V-8Cr-2Zr-3A1合金丝材较为理想的热处理工艺为740℃×10min／AC＋550℃×（4～6）h／AC,经该工艺处理后,材料的抗拉强度约1120MPa,延伸率大于12％,能够满足用户要求。     

放电等离子烧结TiAl基合金的显微组织及力学性能

以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺制备出TiAl基合金,并研究了制备工艺、显微组织与室温力学性能三者的关系.结果表明,采用放电等离子烧结方法可制备出致密度高、组织均匀的TiAl基合金.烧结温度对合金的显微组织影响显著,且其室温力学性能与显微组织密切相关,显微组织越细小,室温强度和塑性越高.当烧结温度为1100℃时,制备出的TiAl-V-Cr合金显微组织类型为细小双态组织,具有35.2%的压缩率和3321MPa的断裂强度,显示出较好的室温压缩性能.     

热处理对Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe合金组织与力学性能的影响研究

对Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe(Ti-35421)合金进行了不同工艺的固溶时效处理,研究了热处理后的组织演变规律与力学性能。结果表明：经不同温度固溶+540℃时效后,随着固溶温度的升高,初生α相板条变短变粗,体积分数减少,针状次生α相体积分数增加,Ti-35421合金的强度增加,塑韧性减小,拉伸断口表面韧窝数量减少、尺寸变小,逐渐出现微孔和空洞;经775℃固溶+不同温度时效后,随着时效温度的升高,针状次生α相变短变粗,次生α相间距增大,合金的强度减小,塑韧性增加,拉伸断口表面韧窝逐渐变大变深,微孔和空洞逐渐消失。当热处理工艺为775℃/1 h/AC+560℃/16 h/AC时,Ti-35421合金的抗拉强度为1125 MPa,屈服强度为1024 MPa,延伸率为5.5%,冲击吸收功为36.3 J,具有良好的强塑韧性匹配。