Ti-62222s合金热处理工艺的研究

介绍了Ti-62222s合金成分、热加工过程及热处理工艺对其组织性能的影响,并综述了β区、α+β两相区固溶温度、固溶冷却速率,时效温度及时效时间等因素对合金显微组织及力学性能的影响。研究表明,β区锻造+两相区热处理+时效,α+β两相区常规锻造+三重热处理两种典型工艺制备的Ti-62222s合金具有最好的力学性能匹配。     

Ti-1300F高强钛合金丝材热处理工艺优化

采用正交试验方法,研究了固溶温度、时效温度和时效时间对?6.5 mm Ti-1300F合金丝材室温拉伸性能和显微组织的影响。结果表明:经α+β两相区固溶+时效处理后,合金的显微组织由细小等轴初生α相、弥散针状次生α相和β基体组成。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,时效时间的影响最小。根据试验结果对热处理工艺进行了优化,经(760～790)℃/1 h, WQ+(500～540)℃/4 h, AC处理后,Ti-1300F合金丝材获得强度和塑性的良好匹配。     

时效温度对Ti-5523合金组织和性能的影响

研究了不同时效温度对时效处理后的Ti-5523合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:在合金相变点(790±5)℃以下的760℃或相变点以上的840℃固溶处理1 h,460～580℃时效处理8 h,Ti-5523合金的微观组织和力学性能对时效温度敏感。合金强度随着时效温度升高而降低,塑性则逐渐提高。合金在760℃×1 h/AC固溶+580℃×8 h/AC时效处理后的断后伸长率和断面收缩率分别为17. 50%和67%,具有良好的塑性。固溶及时效处理后的Ti-5523合金强度主要受α相含量和尺寸的影响,α相尺寸减小或α相含量增加均可以提高合金的强度。随着时效温度的升高,在双相区固溶的时效态合金的初α相逐渐从长条状向短球状、椭球状转变,且含有短球状、椭球状的初生α相的合金具有更好的塑性变形能力。由于初生α相和次生α相的尺寸、含量随着时效温度的增加而发生的改变对合金力学性能产生的影响是协同的,因此双相区固溶的时效态合金的力学性能对时效温度非常敏感。     

固溶时效工艺对Ti-6Al-6V-2Sn钛合金棒材组织及性能的影响

对Ti-6Al-6V-2Sn钛合金棒材进行锻造、固溶及时效处理,利用光学显微镜、XRD、SEM及力学性能试验对该合金不同固溶、时效工艺下的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:Ti-6Al-6V-2Sn钛合金锻棒的组织为初生等轴α+β转变组织,合金经固溶处理后的组织为初生α_p相、马氏体α′、α″相和亚稳β相,强度有所降低,断面收缩率有所上升,说明固溶处理有一定的软化作用,但随着固溶温度升高,强度增加,塑性下降;经固溶处理后的棒材在时效处理过程中,亚稳态组织析出细小弥散的次生αs相,使合金强度明显强化,塑性略有降低,且随着时效温度的升高,强化效果下降,塑性随之提高。经过综合比较,并考虑强塑性的最佳匹配,可以确定本实验中Ti-6Al-6V-2Sn合金固溶时效热处理的优化工艺为(880℃,1 h,WQ)+(580℃,4 h,AC)。     

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。     

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。     

固溶-时效对粉末成形TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、冷却方式以及时效温度对粉末成形TC4钛合金相组成、微观组织以及力学性能的影响,分析了固溶-时效热处理过程中微观组织变化及析出强化机制。结果表明,在两相区固溶处理,随固溶温度的升高,初生α相含量不断减少;单相区固溶处理后,初生α相全部溶解,析出相呈片层状;固溶时采用水冷可获得α+α′组织,时效过程中马氏体分解形成的次生弥散相实现合金强化。粉末成形TC4钛合金经950℃/1 h/WQ+500℃/4 h/AC热处理后,综合性能匹配良好,抗拉强度为1231 MPa,屈服强度为1126 MPa,延伸率为10.75%。     

热处理工艺对TC4-DT钛合金厚板组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对TC4-DT合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4-DT合金在α+β两相区固溶处理时,随着固溶温度的降低,初生α相含量逐渐增多,强度降低,塑性增加;固溶冷却速率越慢,获得的α’马氏体越少,随后的时效强化效果越小。随着时效温度的提高及时效时间的延长,析出的次生α相数量增多,晶粒粗化,屈服强度出现先增加后下降趋势,塑性变化不大。因此,最佳热处理工艺为955℃×1 h,AC+550℃×8 h,AC,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。     

固溶处理对一种新型亚稳定β型钛合金组织与力学性能的影响

研究了固溶处理对一种亚稳β型Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb钛合金组织与力性能的影响。结果表明:经(α+β)固溶后的组织为拉长的β晶粒,晶界和晶内析出球状初生α相;时效后,晶内β基体上均匀析出细小针状的次生α相。β单相区固溶后的组织为等轴β晶粒;时效后,晶界析出取向相近的次生α相片层,晶内析出针状、平行交叉的次生α相。随固溶温度的升高,初生α相体积分数减少,β晶粒度增加。经(α+β)固溶+时效后,析出的次生α相细小;经β单相区固溶+时效后,析出的次生α相较粗大;经固溶后,合金拥有较高的强度和塑性,且随固溶温度的升高,强度减小,塑性增加;(α+β)固溶时效强化大于β单相区固溶时效强化,二者差约60 MPa。     

热处理对Ti-5553钛合金棒材组织与性能的影响

研究了Ti-5553合金Φ300 mm大规格棒材在典型热处理工艺条件下的微观组织与力学性能。结果表明:Ti-5553合金的力学性能对固溶温度非常敏感;在BASCA热处理条件下Ti-5553合金断裂韧性高达87.3 MPa·m1/2,强度也维持在1100 MPa左右;在820℃固溶并在580~620℃时效后,Ti-5553合金弥散分布着大量等轴初生α相颗粒和针状次生α相,其相对体积分数决定了Ti-5553合金的强度和塑性匹配。     

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。     

不同热处理制度对TA31合金组织和力学性能的影响

研究了不同热处理制度(固溶时效,退火)对TA31合金微观组织和力学性能的影响。采用OM、TEM、SEM研究了其微观组织形貌,采用拉伸试验机测试了拉伸性能。结果表明:在相变点之下依次选取不同固溶温度(920、940、960、980℃)对TA31合金试样进行固溶+时效工艺处理,当固溶温度低于960℃时,时效后的强度随固溶温度升高而增大;当固溶温度大于960℃后,强度降低;αkv值随固溶温度升高而增大。试样固溶时效态的拉伸强度高于试样退火态的强度。TA31合金随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,且组织中存在等轴初生α相+β转内细小的针状次生α相。     

固溶和时效温度对IMI834钛合金板材组织和性能的影响

研究了不同固溶时效温度对IMI834合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:IMI834合金板材经低温热处理的组织和轧态没有明显差别,室温强度也与轧态基本保持不变;合金在α+β两相区热处理后得到双态组织,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,室温强度略有增加,塑性的变化规律与强度相反,初生α相含量的减少对板材的室温强度没有明显的影响。随着时效温度的提高,板材的室温强度降低,塑性有所降低。板材的600 ℃高温力学性能变化规律与室温相似,但断面收缩率较室温好。本试验得到的较优的热处理制度为1035 ℃×1 h, AC+(700~750) ℃×4 h, AC。     

Effects of heat treatment process on microstructure and mechanical properties of TCA-DT titanium alloy plate

研究了不同热处理制度对TC4-DT合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4-DT合金在α＋β两相区固溶处理时,随着固溶温度的降低,初生α相含量逐渐增多,强度降低,塑性增加;固溶冷却速率越慢,获得的α’马氏体越少,随后的时效强化效果越小。随着时效温度的提高及时效时间的延长,析出的次生α相数量增多,晶粒粗化,屈服强度出现先增加后下降趋势,塑性变化不大。因此,最佳热处理工艺为955℃×1h,AC＋550℃×8h,AC,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。关键词：TC4-DT钛合金;热处理;组织;性能     

热处理制度对Ti-1023钛合金微观组织及力学性能的影响

利用热处理工艺炉、力学性能试验机、X射线衍射仪等试验设备,研究了固溶、时效和冷却速度对Ti-1023合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,采用单一固溶处理,固溶温度略高于相变点温度时,初生α_P相消失,β晶粒缓慢长大,合金强度和硬度提高;该合金经固溶水冷处理后,由于冷却速度快,形成少量的α相与均匀粗大的β相共同形成网篮组织,合金强度和硬度提高;当时效时间为1 h时,时效过程形成的次生α_S相会产生第二相强化作用,表现出显著的弥散强化效果,合金强度和硬度升高。     

高温形变热处理对Ti-1300合金组织及硬度的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、Gleeble-3800热模拟试验机以及IMVS-1000JMT2数显维氏显微硬度仪研究了等温变形条件下形变热处理对Ti-1300合金组织及硬度性能的影响。结果表明:高温形变热处理可以明显的细化Ti-1300合金的显微组织,并在一定程度上提高合金的力学性能。热轧态合金的组织中粗大块状和长条状α相经高温压缩变形后具有明显的等轴均匀化趋势,然后分别经过淬火时效和固溶时效处理后合金的组织主要由板条状初生α相,针状次生α相以及β相组成,初生α相和次生α相主要分布于晶界和β基体上。与淬火时效态相比,固溶时效态合金的硬度随初生α相板条厚度和含量的增加而降低,最后对影响的机理进行探讨和分析。     

轧程中间退火工艺对高强β钛合金组织及性能的影响

以Ti-3. 5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0. 5Fe合金为研究对象,研究了冷轧过程中不同中间退火温度对合金轧制态、固溶态和时效态组织以及性能的影响。研究表明,冷轧板材的主要强化机制是加工硬化,轧程中间退火制度对加工硬化现象影响显著,α+β相区中间退火合金相比于β单相区中间退火合金加工硬化程度大,强度高,但伸长率低。冷轧合金板材经过750℃固溶处理2 min后晶粒尺寸显著细化,β单相区中间退火晶粒尺寸比α+β相区晶粒尺寸大。经过固溶处理后合金主要强化机制为细晶强化,α+β相区中间退火合金的晶粒尺寸小,强度和伸长率高于β单相区中间退火合金。冷轧合金板材经过750℃固溶处理2 min加550℃时效处理4、8和16 h后,在β基体上形成了大量的次生α相,随着时效时间的增长,次生α相的尺寸明显增大,合金强度先升高后下降,伸长率一直增加。α+β相区中间退火的合金形成了等轴的初生α相,其强度和伸长率均高于相同热处理状态下β单相区中间退火的合金。     

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。     

时效处理对Ti55531钛合金微观组织演变规律及力学性能的影响

在INSTRON-5948R微型材料试验机上开展了近β型钛合金Ti55531经800℃/2 h固溶+580～640℃/6～10 h时效热处理后的力学性能试验,获得了不同时效工艺下Ti55531合金的力学性能及强塑积。研究了时效处理对合金微观组织演变规律及合金在拉伸变形时的断裂机制。结果表明：次生片层αs相对时效参数变化比初生α相更敏感。次生片层αs相厚度与时效温度或时效时间呈线性正相关。与时效时间对比可知,次生片层αs相粗化速率对时效温度敏感性较弱,且其随时效温度和时效时间粗化速率分别约为1 nm/℃和8 nm/h。合金经固溶时效后,其力学性能显著提升,且合金在800℃/2 h固溶+640℃/8 h时效后达到最佳的综合力学性能,此时抗拉强度为1144 MPa,延伸率为8.16%,且强塑积超过9.3 GPa·%。合金经固溶时效热处理后拉伸断裂形式为韧脆混合型断裂,且以韧性断裂为主,包括晶间开裂和微孔合并。     

热处理对TC21钛合金显微组织的影响

对TC21钛合金进行双重固溶+时效热处理,研究固溶冷却速率、温度对合金显微组织的影响。研究表明,初生α相形貌主要受一次高温固溶温度控制,高温固溶冷却速率对次生α相含量及长宽比有显著的影响。高的固溶冷却速率可以保留更多的亚稳定β相,从而在时效过程析出更多细小的次生α相,导致强度增加,塑性及韧性下降。二次低温固溶温度对合金后续的时效响应有显著的影响,高的固溶温度可以保留更多的β相,促使更多细小的转变α相在时效中析出;低的固溶热处理温度导致固溶残余β相相含量减小,时效敏感性降低。时效过程导致残余β相的分解,特别是大块亚稳定β相区。