TC4-DT钛合金热机械处理后的组织特征和力学性能

研究热机械处理（两相区变形加普通退火、双重退火、固溶时效以及三重退火）对 TC4-DT 钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,热机械处理对显微组织参数影响显著,随着退火和时效温度的升高及冷却速度的降低,初生α相的体积分数和原始β晶粒的尺寸降低,而晶界α和次生α相的宽度却升高。由于固溶时效处理获得了大量的β转变组织和细小的晶界α相和次生α相,合金强度最高,但伸长率不及其它条件的,其断裂强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率分别为1100 MPa、1030 MPa、13%和53%,双重退火获得了良好的强度和塑性匹配,合金力学性能分别为940 MPa、887.5 MPa、15%和51%。组织参数和性能的关系表明,随着β转变组织的增多和原始β晶粒尺寸的增大,材料的强度和断面收缩率升高,而晶界α相和二次α相的宽度对力学性能的影响却呈相反趋势。此外,晶界α相含量的减少和原始β晶粒尺寸的降低有助于塑性的提高。     

固溶温度对TB8钛合金组织及性能的影响

研究了固溶温度对TB8钛合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,随固溶温度的升高,合金β晶粒明显长大;合金固溶态强度略有降低,塑性逐渐升高;合金固溶+时效处理后,β晶界及晶粒内部均匀弥散析出大量次生α相颗粒,强度呈上升趋势,塑性明显降低.TB8钛合金在770 ～ 830℃温度范围内固溶后,具有较高的强度和优异的塑性,经520℃时效后,综合性能优异,抗拉强度＞ 1300 MPa,伸长率＞15％,断面收缩率＞55％.     

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。     

时效温度对一种新型β钛合金组织演变及力学性能的影响

采用d-电子合金设计法设计了一种β钛合金,Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe(wt.%)。在450℃~600℃范围内选取了多个时效温度进行时效处理,以研究时效温度对该合金组织演变及力学性能的影响。结果表明,当时效温度为500℃时,在ω辅助形核机制作用下,形成了尺寸和相间距更小的次生α相,在此细小的次生α相对β基体的强化作用下合金抗拉强度达到最大值,为1510MPa;同时,由于晶界α相的析出以及晶界无析出区的形成,导致合金的塑性极差,伸长率仅为4.6%。随着时效温度的升高,晶内细小的次生α相粗化。粗大的次生α相导致其相间距增大,并使可有效阻碍位错运动的α/β相界面减小。时效温度的升高使合金强度降低,但合金塑性提高。当时效温度升高至600℃,在β晶界处形成了向晶内平行生长的板条状次生α相,同时β晶粒内次生α相间距增大,使合金塑性明显提高,伸长率可达12.2%。     

时效温度对一种新型β钛合金组织演变及力学性能的影响（英文）

采用d-电子合金设计法设计了一种β钛合金,Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe(质量分数)。在450~600℃范围内选取了多个时效温度进行时效处理,以研究时效温度对该合金组织演变及力学性能的影响。结果表明,当时效温度为500℃时,在ω辅助形核机制作用下,形成了尺寸和相间距更小的次生α相,在此细小的次生α相对β基体的强化作用下合金抗拉强度达到最大值1510 MPa;同时,由于晶界α相的析出以及晶界无析出区的形成,导致合金的塑性极差,伸长率仅为4.6%。随着时效温度的升高,晶内细小的次生α相粗化。粗大的次生α相导致其相间距增大,并使可有效阻碍位错运动的α/β相界面减小。时效温度的升高使合金强度降低,但合金塑性提高。当时效温度升高至600℃,在β晶界处形成了向晶内平行生长的板条状次生α相,同时β晶粒内次生α相间距增大,使合金塑性明显提高,伸长率可达12.2%。     

热处理对TA19钛合金组织和力学性能的影响

通过改变固溶温度、固溶后的冷却方式和时效温度,研究了热处理制度对TA19钛合金微观组织和力学性能的影响。研究表明,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,使得伸长率和断面收缩率减小;而升高固溶温度使得β相中析出的细小次生α相增多,从而使室温抗拉强度增大。固溶处理后采用水冷时,由于从β相中析出大量细小弥散的次生α相,室温抗拉强度较大,但伸长率和断面收缩率较小。时效温度对微观组织和力学性能影响较小。     

紧固件用TB2钛合金棒材热处理工艺研究

研究了热处理工艺对原始组织为粗大β晶粒+少量细小α晶粒的紧固件用TB2钛合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,棒材组织中α相含量逐渐减少,β晶粒尺寸明显增大,经780℃固溶后强度和塑性匹配最好;固溶+时效处理时,随着时效温度的升高,棒材组织中析出的次生α相体积分数先增加后减少,且棒材强度先升高后降低;经固溶+预拉伸变形+时效处理后,棒材组织中晶粒有一定细化,次生片状α相含量增多,抗拉强度较固溶后直接时效提高了近10%。     

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。     

热处理对体育器械用钛合金组织与力学性能的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射分析(EBSD)、X射线衍射分析(XRD)等手段,对锻造态和固溶时效态Ti合金的显微组织、物相组成和力学性能进行了分析。结果表明,锻造态的Ti合金中主要含有α相和β相,而固溶态Ti合金由单一β相组成;随着时效温度的升高,Ti合金中的次生α相的体积分数减小,而宽度增大;时效处理后Ti合金的强度比固溶态有所增加,而塑性有所降低;随着时效温度的升高合金的抗拉强度和屈服强度减小,而断后伸长率和断面收缩率增加。     

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。     

退火工艺对增材制造TC18钛合金力学性能和组织的影响

采用显微组织观察和力学性能测试等方法研究了退火工艺参数对增材制造TC18钛合金力学性能和组织的影响。结果表明,增材制造TC18钛合金试块宏观形貌平整,表面没有裂纹等缺陷,表面呈均匀的银白色。试样经600 ℃退火保温2 h后的各项力学性能均满足GJB 2744A—2007指标要求,其规定塑性延伸强度为1036 MPa,抗拉强度为1084 MPa,断后伸长率为9.8%,断面收缩率为30%。增材制造TC18钛合金的组织为典型的柱状晶组织,粗大的β相柱状晶粒内为细长的针状α相及编织细密的α+β相板条组织;随着退火温度的升高,β相柱状晶内的针状α相逐渐粗化。     

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。     

热处理对激光立体成形TB18钛合金组织和力学性能的影响

采用BLT-C1000型激光立体成形设备制备了沉积态的TB18钛合金,然后采用OM、SEM和拉伸试验机等方法研究了不同热处理工艺对TB18钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态试验合金的宏观组织以长条形β晶粒为主,晶内由亚稳β相和针状次生α相组成,且存在贯穿β晶粒的沉积层线。随着直接时效温度的升高,原始β晶粒形状变化不大,内部次生α相厚度增加,在形貌上次生α相从针状向片状转变。直接时效温度高于550 ℃时,沉积层线消失,直接固溶温度高于830 ℃时显微组织以全β晶粒组成。固溶+时效处理后,微观组织以纵横交错的细层片状α相为主。随着直接时效温度的升高,抗拉强度和屈服强度降低,伸长率增加。固溶+时效后析出次生α相,抗拉强度和屈服强度显著增加,同时伸长率下降。综合考虑,实际生产中沉积态的TB18钛合金的最佳热处理工艺为直接时效500 ℃×4 h,此时强度和伸长率均高于指标要求。     

电子束增材制造的TC4钛合金热处理后的显微组织和力学性能

采用电子束增材制造技术制备了 TC4钛合金试棒,对试棒进行了 700～1 000℃的退火、900～960℃的固溶处理和550℃时效处理,检测了热处理后合金的显微组织和力学性能。结果表明:随着退火温度的升高,合金晶粒内α相的取向差增大,β相含量增加,针状α相数量减少,α相发生粗化;1 000℃退火的合金α相板条呈等轴状,组织明显粗大;随着固溶温度的升高,合金组织中针状次生α相数量增多,组织粗化;960℃固溶处理的合金组织为全片层状的次生α相;随着退火温度的升高,合金的抗拉强度和塑性均下降;随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度增加而塑性降低,960℃固溶处理的合金抗拉强度最高,达1 167.2 MPa,断后伸长率为6%;经900℃×1 h固溶处理、水冷随后550℃×4 h时效处理的合金力学性能最好,抗拉强度为1 075.7 MPa,断后伸长率为10%。     

锻后热处理温度对TA10钛合金组织及性能的影响

通过拉伸试验,对经过β相区两镦两拔锻造的TA10钛合金棒材不同温度(600~750℃)退火后的力学性能和显微组织进行研究。结果表明:随着退火温度的升高,TA10钛合金的规定塑性延伸强度和抗拉强度下降,伸长率和断面收缩率升高;显微组织由网篮组织逐渐破碎,相同取向的片状α组织随温度升高偏聚在一起,形成长而平直的集束,为魏氏组织;热处理温度为700℃时棒材的规定塑性延伸强度为607 MPa,抗拉强度为687 MPa,伸长率为22%,强度和塑性达到较好的匹配。     

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。     

热处理时间对激光选区成形TC4钛合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机研究固溶时效工艺中时间参数对激光选区成形(SLM)TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,退火态的SLM成形TC4钛合金的显微组织主要由连续的晶界α相(α_GB)、网篮状α相和β转变组织组成。经固溶时效处理后,试样的显微组织均呈现为网篮组织。在固溶温度为920 ℃,时效工艺为550 ℃×3 h,空冷的条件下,随着固溶时间从2 h增加为6 h,初生α相粗化明显,部分α_P相的晶粒长度可达16 μm;片状α相也发生粗化,晶粒长度由5~15 μm增长至20~30 μm,连续的晶界α相(α_GB)变得不连续,晶粒宽度由2.7 μm增长为4.4μm;同时,组织中出现了尺寸较大的α集束。试样的强度由1045.2 MPa增加为1156.9 MPa,断后伸长率由13.6%降低为6.7%。在时效温度为550 ℃,固溶工艺为920 ℃×2 h,水淬的条件下,随着时效时间从3 h增加为8 h,β转变组织的占比增加,初生α相的长度由40~60 μm减少为30~40 μm,晶界处连续的α_GB相晶粒宽度由2.7 μm增长为4.5 μm;片状α相稍有粗化,而试样的力学性能变化不大。因此,对于SLM成形TC4钛合金而言,在920 ℃固溶温度及550 ℃时效温度下,改变固溶和时效时间参数难以获得双态组织,且对综合力学性能的提高无显著影响。     

异步热轧及热处理对钛合金TC4组织和力学性能的影响

研究了异步热轧及固溶时效处理对钛合金TC4显微组织和力学性能的影响。结果表明:异步轧制后表层晶粒尺寸较中心层小。固溶时效处理较退火处理的合金综合性能好。在α+β两相区固溶时效,随着固溶温度的升高,合金强度先升高后降低,塑性先降低后升高。固溶温度相同时,随着时效温度的升高,合金的强度降低,塑性提高。     

时效对Ti-22Al-24Nb合金显微组织及力学性能影响

研究了经1000℃/2 h/WC(水冷)固溶处理的Ti-22Al-24Nb合金在不同时效条件下的组织演变规律,且进行了不同时效时间下组织的力学性能测试。结果表明:时效时间对显微组织中相的含量和尺寸的变化影响较为明显。随时效时间增至24 h时,部分晶粒发生了长大,且次生α2/O相长大明显,初生的α_2相长大并等轴化。随时效温度的升高,晶粒尺寸变化不明显。经780℃/20 h/AC(空冷)时效处理后,合金常温力学性能提升较小,抗拉和屈服强度分别提升至1022和950 MPa,但塑性却大大降低至3%左右,随时效时间延长至24 h,强度增加,塑性变化不大;合金高温力学性能为强度增加不明显,但塑性明显增加,其伸长率为20.27%,随时效时间延长至24 h,合金的高温强度进一步增加,抗拉强度为1019 MPa,屈服强度为977 MPa,但高温塑性出现了下降。     

热处理工艺对Ti62421s高温钛合金组织与力学性能的影响

研究固溶温度和时效温度对Ti62421s高温钛合金显微组织、相成分和常温拉伸性能的影响。结果表明:在两相区进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,合金组织中的α相减少,β转变组织(βt)增多,当固溶温度进入β相区后为篮网状β转变组织;随着时效温度的升高,α相长大;随着固溶温度和时效温度的升高,β转变组织中只有Al含量升高,其他合金元素的含量都下降;随着固溶温度的升高,强度和断面收缩率先升高后迅速降低,伸长率逐渐下降;经(980℃,1h,AC)+(550℃,8h,AC)热处理后,合金可以获得较好的综合性能,抗拉强度达1077.04MPa,伸长率达13.6%,断面收缩率为26.02%。