TC4钛合金蜂窝板钎焊接头组织性能分析

研究了TC4钛合金蜂窝板的钎焊工艺,试验采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料,真空度不低于2×10-3 Pa,钎焊温度为930℃,保温时间为30 min.对焊后试件的钎焊界面组织进行超声无损检测,检测结果表明面板与蜂窝芯钎焊效果极好,未发现有脱焊、虚焊等现象.采用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）法进行了试验分析.结果表明,母材和钎料发生相互扩散渗透反应,并出现有新的析出相.该工艺下蜂窝板的界面平均拉脱强度为12.8 MPa,抗剪强度为9.01 MPa,钎焊接头属于脆性断裂.     

高压高温处理对TC4钛合金微观力学性能的影响

通过对TC4钛合金进行高压高温处理,利用纳米压痕技术测试了高压高温处理前后TC4钛合金微观力学性能,借助光学显微镜和透射电镜对其组织进行分析,探讨了高压高温处理对TC4钛合金微观力学性能的影响。结果表明：高压高温处理能增大TC4钛合金的硬度、弹性模量和硬弹比,减小其蠕变速率,其原因主要是高压高温处理能细化TC4钛合金组织,增大合金内部的位错密度。     

TC4钛合金的力学性能及热处理模拟

采用分子动力学方法建立了TC4模型,基于混合嵌入式原子法势函数计算了Ti、Al和V不同原子之间的相互作用力,通过拉伸与剪切模拟计算得到了拉伸、剪切应力-应变曲线。通过温度的设置,完成了热处理工艺中加热、保温、冷却各个阶段的模拟。在单独退火的模拟基础上进行了同时固溶与时效的模拟,比较了不同固溶温度(800、954和1020℃)和时效温度(400、538和620℃)对TC4拉伸和剪切力学性能的影响。结果表明,退火和固溶时效处理提高了TC4模型的拉伸与剪切强度,最大拉伸强度一般随着固溶温度的升高而升高;在538℃时效时,剪切强度同样随固溶温度的升高而升高,但在954℃固溶温度时,剪切强度随时效温度的升高而下降。HCP模型沿[0001]晶向的拉伸强度大于■晶向,并且拉伸强度随着拉伸速率的升高而升高。     

TC4钛合金真空钎焊接头组织与高温性能

采用高钛含量的粉状Ti-Zr-Ni-Cu钎料实现了TC4钛合金的真空钎焊,分析了不同工艺参数对接头高温(600℃)抗拉强度的影响,并借助扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析等方法研究了钎焊接头界面组织,确定了界面反应产物及其形态分布.结果表明,在界面反应层中生成五种产物:钛基固溶体、Ti₂Ni,Ti₃Al,CuTi₃,Zr₂Ni.随着钎焊温度和加热时间的增加,接头抗拉强度呈现先增大再降低的趋势,当钎焊温度为950℃和保温时间为30 min时,获得最大高温(600℃)抗拉强度为387 MPa的钎焊接头.     

热处理对航空用TC4钛合金薄板力学性能影响研究

研究了TC4钛合金薄板经普通退火、α＋β两相区固溶加时效处理及β单相区固溶加普通退火处理后,显微组织与力学性能的关系。结果表明,普通退火处理对TC4钛合金板材显微组织的影响较小,α＋β两相区固溶加时效处理后能够获得双态组织,而β单相区固溶加普通退火处理能获得粗大的魏氏组织;其中双态组织的TC4钛合金薄板表现出优异的拉伸性能,而魏氏组织的TC4钛合金薄板具有较低的疲劳裂纹扩展速率及较高的裂纹扩展阻力。     

TC4钛合金TIG焊接头组织及力学性能

采用TIG焊,通过改变焊工艺参数,对厚2.4 mm的TC4钛合金板材施焊.利用光学显微镜观察焊接接头显微组织,扫描电子显微镜观察拉伸试件断口形貌.用万能试验机测定焊接接头力学性能.结果表明:经历TIC焊接热循环后.焊缝组织为针状马氏体α′;热影响区组织不均匀,距焊缝较近的区域为α′,远离焯缝处为α+少量α′,拉伸试件断...     

热轧TC4钛合金力学性能各向异性及影响因素分析

采用静、动态力学性能测试、XRD织构测试、金相及电子显微镜等分析方法,对热轧钛合金力学性能的各向异性及其影响因素进行了研究。结果表明,在准静态和动态加载条件下,930℃热轧TC4钛合金均具有显著的力学性能各向异性,表现为沿轧向加载材料具有最高的塑性,沿横向加载具有最高的静、动态屈服强度,沿法向加载时材料的塑性和强度介于轧向和横向之间。微观分析表明,经热轧变形后,TC4钛合金中形成了强度较弱的{0002}〈1 100〉面织构;原始晶粒沿轧向被拉长而形成纤维组织;具有板状特征的片层集束,其面积最大面趋向于平行T面分布。TEM分析表明,热轧后TC4钛合金晶粒内形成了大量平行于横向的位错。以上4点原因共同引起了热轧TC4钛合金静、动态力学性能的各向异性。     

热处理对TC4-DT钛合金棒材组织和力学性能的影响

研究了热处理制度对TC4-DTφ100 mm棒材的组织和力学性能影响.结果表明:单重退火下,棒材的显微组织为等轴的初生α+β转组织,且随退火的温度的升高,初生α相增加,含量达60％以上.双重退火下,棒材的显微组织为双态的α+β转组织,且随第一重退火温度的降低,初生α相增加,但初生的α相含量小于40％.双重退火的室温拉伸强度低于单重退火的室温拉伸强度.     

不同原始组织TC6钛合金高温变形微结构演化及其力学性能

采用gleeble-1500热模拟试验机和Hopkinson压杆,对具有4种典型组织的TC6钛合金分别进行了高温准静态压缩和室温动态压缩试验,结合TEM观察,研究了不同原始组织的TC6钛合金高温变形微结构演化及其力学性能。结果表明:具有4种典型组织的TC6钛合金高温变形时随温度升高微结构的演化可分为等轴型组织演化和网篮型组织演化,前者演化过程为:等轴α相的拉长变形—动态再结晶—动态再结晶晶粒长大—α/β相变;后者演化过程为:板条状α相弯曲变形—板条状α相断裂—动态再结晶—动态再结晶晶粒长大—α/β相变,板条状α相变成短棒状。位错活动及动态再结晶是控制4种组织的TC6合金在高温变形过程中组织演化和力学性能的重要因素;网篮组织晶界众多,位错运动障碍较多,在高温下具有较其余3种组织更高的流变应力;等轴组织α相晶粒较大,位错运动障碍较少,其流变应力在4种组织中最低;双态组织、固溶时效组织的流变应力介于等轴组织与网篮组织之间。4种组织的TC6钛合金的室温动态力学性能均对应变率较敏感。4种组织的TC6钛合金在室温及应变率为2500～4000s-1动态压缩条件下,塑性由大到小依次为:等轴组织、双态组织、固溶时效组织和网篮组织,流变应力由大到小依次为:固溶时效组织、双态组织、网篮组织和等轴组织。     

合金元素对TC4钛合金动态力学性能的影响

利用分离式Hopkinson压杆装置,在应变率=2000,3000,4000s-1加载条件下,对4种TC4钛合金的等轴组织试样进行了动态压缩试验,得到了不同状态下的动态真应力-应变(σ-ε)曲线。结果表明:随着Al、V含量的增加,TC4钛合金等轴组织试样的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功都有所增加,动态力学性能有所提高;随着间隙元素含量的增加,TC4钛合金等轴组织试样的平均动态流变应力和冲击吸收功有所提高,而均匀动态塑性应变有所降低。     

脉冲磁场对TC4钛合金析出行为及力学性能的影响

为了探讨脉冲磁场对TC4钛合金析出行为的影响,在其时效过程中施加了脉冲磁场,分别在形核阶段和长大阶段进行观察与分析,利用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机研究脉冲磁场在TC4时效过程中对显微组织、强度和塑性的的影响,并通过经典形核理论及扩散理论分析了脉冲磁场在时效过程中的作用机制。结果表明,由于脉冲磁场的加入,TC4析出速度明显提高,相同时间下析出相的体积分数增加,在保证力学性能的前提下,降低了时效所需的时间。施加脉冲磁场时效2 h相较于未施加脉冲磁场4 h延伸率塑性提高了21.68%,抗拉强度基本一致。在脉冲磁场和温度场耦合作用下时效,可使TC4提前（2h）进入过时效阶段;在拉伸断口方面,施加脉冲磁场在2h前断口形貌为韧窝断口,但当时间增加至2 h后,断口逐渐转变为准解理断口形貌,表明脉冲磁场可以加速时效进程。分析认为,脉冲磁场通过磁吉布斯自由能促进了TC4在时效过程中次生相的析出及长大,是由于降低临界形核功和促进原子扩散的协同效应所致。     

TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究

利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。     

TC4钛合金高温氧化行为

研究了TC4钛合金在650、750、850℃的循环氧化和25~1000℃范围内的连续变温氧化的氧化行为。采用电子天平或综合热分析仪、XRD、SEM和EDS分析了合金的氧化动力学、氧化膜的物相、表面形貌、截面结构及元素分析。结果表明:650℃循环氧化和连续变温氧化动力学曲线符合抛物线规律、750℃循环氧化符合抛物线-直线混合规律、850℃循环氧化符合直线规律。氧化膜由薄而致密的Al_2O_3外层和厚而疏松的TiO_2内层组成。随氧化温度升高,氧化膜厚度增加,但出现裂纹或剥落。     

TC17钛合金高温变形行为研究

采用Gleeble 3500D热模拟试验机对TC17钛合金进行了高温压缩试验。其变形温度为973～1223 K,应变速率为0.001～10 s~(-1),应变0.9。结果表明:TC17钛合金高温流变应力对应变速率和变形温度非常敏感。在温度为1123,1183和1223 K,应变速率为10 s~(-1)时,TC17钛合金的流动应力出现了明显的应力不连续屈服现象。利用Zener-Holloman参数建立了TC17钛合金的高温本构方程,与试验结果对比表明:该方程可以准确地描述TC17钛合金的的高温流动行为。基于动态模型,建立了TC17钛合金的热加工图,并结合微观组织分析验证了加工图的准确性。     

锻造温度对TC11钛合金组织和性能的影响

通过OM和SEM研究了锻造温度对TC11钛合金的组织和性能的影响规律.结果表明,随着锻造温度的增加,TC11钛合金中α形态从等轴状过渡到短条状,其抗拉强度和屈服强度随锻造温度的增加而上升,断面收缩率和伸长率逐渐下降;而断裂韧性随锻造温度的增加而提高.     

TC4合金高频感应氧化工艺的研究

采用高频感应氧化法对TC4钛合金在高活性干空气流动场中进行氧化处理,生成了氧化膜层,研究了不同处理温度和处理时间对氧化膜层的影响,并通过SEM观察及XRD分析,研究了膜层形貌及其结构。结果表明,温度和时间对氧化膜层的形成有显著影响,在800～1000℃的处理温度范围内,可在较短的时间内获得结构致密的氧化膜;氧化膜的氧化生长动力学呈抛物线形式,膜层的相由TiO2和α-Al2O3组成。     

海绵钛/电解钛熔炼TC4钛合金铸锭直接轧制板材的组织及性能

分别以海绵钛和电解钛为原材料熔炼TC4钛合金,将熔炼后的铸锭进行热轧,研究两种原材料熔炼的铸锭轧制为TC4轧板后的组织与性能。结果表明,海绵钛TC4热轧板材组织较电解钛晶粒粗大,组织不均匀,而电解钛TC4热轧板材组织为均匀细长、条状交错的α相,呈现出类似网篮组织结构。海绵钛TC4板材的抗拉强度和洛氏硬度明显高于电解钛TC4钛合金板材,而电解钛TC4板材的塑性更好。海绵钛TC4板材的断裂方式为准解理断裂与韧性断裂的复合断裂,而电解钛TC4板材的断裂方式为韧性断裂。     

热处理温度对等轴初晶TC4钛合金组织及性能的影响

研究了热处理温度对初始等轴组织TC4钛合金显微组织及力学性能的影响。随热处理温度的升高,合金的组织逐渐由等轴态转变为双态和β转变组织,同时其力学性能也随之发生变化。其中热处理温度在950~970℃之间时可获得综合力学性能较好的双态组织。研究结果表明,可通过调节热处理条件实现TC4合金的组织性能调控。     

损伤容限型TC4-DT钛合金性能

研究了热处理制度对损伤容限型TC4-DT钛合金组织和性能的影响,对比分析了不同热处理制度与力学性能之间的内在关系,深入研究不同冷却速率对TC4-DT合金断裂韧性的影响。结果表明：不同热处理制度可以调节显微组织的参数,包括初生α含量、β晶粒尺寸以及片层α的尺寸等,从而对合金性能产生影响,从理论上分析了影响合金性能的关键因素,并通过断口分析了裂纹扩展方式