时效工艺对Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响

研究单重时效、低温-高温双重时效、时效加热速度等工艺对Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:经过高温变形后的合金,在双重时效处理过程中,先析出的ω相为α相的沉淀析出提供均匀的形核点,使合金获得比单重时效处理更加均匀细小的α+β显微组织,获得更好的强韧化匹配;合金在以较低的升温速度(0.1℃/s)加热过程中,细小弥散分布的等温ω相有充足的时间析出,从而为后续α相的析出提供有利的形核位置,产生细小盘状α相,获得与双重时效相同的强韧化匹配效果.     

热处理对Ti-10V-2Fe-3Al合金相变化与性能的影响

对Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｌ合金进行热处理研究,分析固溶时效过程中的相变化以及对性能的影响。结果表明,在Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｌ合金可以通过热处理在在内调整性能。     

PHASE TRANSFORMATIONS IN Ti-10V-2Fe-3Al NEAR β-ALLOY DURING AGING

Ti-10V-2Fe-3Al合金水淬后,在250—450℃的时效温度范围内,随温度的升高或时间的延长,逐步发生α″→β,ω_a→ω→α,β→β+ω→β+α和β→β+α等相变过程,并波此重叠.当时效温度高于450℃,发生β→β+α转变。考察了时效组织的形态与分布,给出了α相和β相的点阵常数变化与时效温度的关系,以及硬度与时效的关系。     

Fe-1.18Cu合金的时效强化

含铜高纯低碳钢具有高强度、高韧性等多种优良的性能,研究铜在钢中的沉淀规律具有重要意义。本文借助JEM-2010高分辨透射电镜研究了Fe-1．18Cu合金的时效组织,初步探讨了其时效强化机制。结果发现,在时效峰处,在铁素体基体上析出亚稳富铜颗粒。这种富铜过渡相形成的GP区对合金起强化作用。在时效过程中,析出颗粒周围存在着高密度的位错和层错。析出颗粒阻碍位错运动,提高合金的强度。     

Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr合金中次生α相对强度和塑性的影响

利用EBSD、扫描电镜和透射电镜观测时效处理后新型近β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr的次生α相尺寸、形貌和分布,对时效态合金进行室温拉伸试验,研究次生α相对合金强度和塑性的影响。结果表明：时效温度由520℃升高至560℃,晶内析出的α_i相尺寸变化不大但间距明显减小,时效温度继续升高,α_i相宽度和间距明显增大。时效时间由4 h延长至8 h,α_i相宽度增大但间距减小,时效时间延长至12 h,α_i相无明显变化。建立次生α相与合金强度的关系式,并计算次生α相对合金强度的影响项,二者相吻合,表明α_i相间距是影响该合金强度的主要因素。经560℃/8 h时效处理后,α_i相间距最窄,抗拉强度最高为1502 MPa。晶内和晶界析出的次生α相联合影响合金塑性。经560℃/8 h时效处理后,形成最小间距的α_i相和连续的α_GB相,合金塑性最差。经过680℃/8 h时效处理后,形成沿晶界分布且向晶内平行生长的α_...     

预时效工艺对Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe钛合金组织与性能的影响

对Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe钛合金分别进行单级和双级时效热处理,对比研究双级时效工艺对高强β钛合金组织与性能影响。单级时效温度为550℃,双级时效工艺采用在400℃预时效之后再进行550℃下的再时效处理。研究结果表明,合金在400℃预时效时析出了ω相,随着预时效时间的延长,ω相最终转变为α相。相比单级时效而言,合金经双级时效后其次生α相显微组织得到明显细化,其原因主要是因为预时效阶段为后续较高温度下次生α相的形核与长大提供了更多的形核质点。双级时效工艺可以大幅提高合金的强度及硬度,但是塑性略有下降。     

Ti-10V-2Fe-3Al合金低温时效的相变行为及其对力学性能的影响研究

本文研究了低温时效对Ti-10V-2Fe-3Al合金相变行为和力学性能的影响。时效形貌观察显示,随时效时间的增加,在β基体中持续析出等温ω相粒子及发生等温马氏体相变;当时效时间超过4h后,ω粒子逐渐消失,但等温马氏体相变继续进行。拉伸测试结果显示,经0.5h时效后,样品的塑性最好,屈服强度较低;延长时效时间,塑性急剧下降,强度持续增加。超过4h后,塑性开始缓慢回升,强度仍然增加。分析表明,0.5h时效样品良好的塑性源于拉伸时的相变诱发塑性效应;ω相的脆化作用和等温马氏体相变对β基体的消耗使得样品的塑性降低,强度增加;当时效时间大于4h后,ω相的消失以及大量等温马氏体的形成有利于塑性回升及强度增加。     

双态与单相Ti-5Al-5Mo-1Fe-1Cr合金的力学性能及变形行为（英文）

为了阐明具有双态和单相组织Ti-5Al-5Mo-1Fe-1Cr(质量分数,%)合金的力学性能及变形行为,系统研究具有这两种组织合金的力学性能和变形模式。研究结果表明:双态组织合金的拉伸屈服强度为886 MPa,极限抗拉强度为1075 MPa,伸长率为21.5%:单相(β)组织合金的强度稍低于双态合金的,但其伸长率与双态合金的类似。双态合金在拉伸过程中具有韧性断裂的特征,其主要变形模式为位错滑移,位错滑移可发生于β基体和球/片状α相,β基体中的滑移系为■,α相中的滑移系为■和■。相对地,单相合金具有解理断裂特征,变形模式包括位错滑移和应力诱导α马氏体相变,其滑移系包括■和■。     

SiCp/Al合金复合材料时效强化的综合模型

以颗粒强化和时效强化理论为基础,结合铝合金时效动力学研究了SiCp／Al合金复合材料中增强体尺寸、体积分数以及时效制度对屈服强度的影响．分析不同时效制度下复合材料屈服强度与时效参数的关系,建立了一个SiCp／Al合金复合材料的时效强化综合模型,利用该模型可以预测复合材料屈服强度随增强体体积分数和尺寸以及时效时间的变化规律,将模型应用于SiC颗粒增强2XXX铝合金复合材料,结果显示模型预测值与实验数据吻合很好．     

β相稳定性对Ti-10V-3Fe-3Al合金变形模式及压缩性能的影响

金属的变形有以下几种不同机制:孪生、变形诱发马氏体、位错滑移,或其综合作用。变形机制与基体状态密切相关,一方面与启动位错滑移或孪生的临界应力有关,另一方面与亚稳定基体转变成马氏体的能力有关。迄今为止,对亚稳定β钛合金变形机制的研究很少,对于含有α相的亚稳定β钛合金,也仅研究了β-CEZ(Ti-5Al-2Sn-5Zr-4Mo-2Cr-1Fe)和Ti-10V-2Fe-3Al合金的变形机制。研究表明     

预变形对TB3合金时效析出行为及其力学性能的影响

研究固溶处理后的预变形对Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al(TB3)随后时效过程中α相析出行为以及时效处理后力学性能的影响.对于经过预变形的试样时效后在金相显微镜下观察到网状的析出组织.透射电子显微镜观察表明:预变形时效试样中,α片优先在滑移带、晶界等高密度位错区形核长大,并伴有α片的变体选择效应.金相与X射线衍射结果表明,预变形对α相变有促进作用.拉伸试验结果显示:与自由时效相比,通过冷变形可以缩短时效时间,提高材料拉伸强度,但同时降低了材料的延性.     

Age Hardening and Its Modeling of Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al Alloy

对Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al(TB3)合金时效强化过程及时效强化机制进行了详细研究。对时效后经过塑性变形的TB3样品进行透射电子显微镜(TEM)观察发现:在早期时效样品中,位错可以绕过细小的α片;而在时效后期的样品中,α片尺寸长大且伴随着体积分数增大,β晶粒被粗大的α片分割成许多封闭的单元,变形过程中位错不能绕过这些粗大的α片而被限制在这些相对封闭的单元中。鉴于此,对早期时效(时效时间少于2h)的TB3合金,结合Orowan强化机制及强度混合定律建立了其时效强度模型,而对于时效后期(时效时间超过2h)试样,结合细晶强化理论及强度混合定律建立了时效强度模型。这些强度模型的计算结果与实测值吻合。     

热轧变形对Ti-10V-2Fe-3Al合金组织和性能的影响

研究了形变温度、形变量以及双重时效工艺对Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:随着形变温度的提高,在时效过程中析出的次生α相含量逐渐增加,合金强度升高;然而,当形变温度高于相变点时,初生α相对β晶粒的钉扎作用明显减弱,使得β晶粒迅速长大,导致合金的拉伸塑性明显下降;次生α相的体积分数主要决定于形变温度,因此应变量对Ti-10V-2Fe-3Al合金力学性能的影响较小.此外,相对于单重时效工艺,由于在低温时效(300℃×8h)时发生ω→α转变,为次生α相提供了均匀的形核点,Ti-10V-2Fe-3Al合金在低温-高温双重时效工艺中获得了更加均匀、细小的α+β显微组织,使得拉伸强度获得比较大的提高.     

热处理工艺对Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr合金组织和性能的影响

采用OM、SEM和XRD等方法研究了固溶时效热处理对近β型钛合金(Ti-3Al-6Mo-2Fe-Zr)显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,初生α相的含量逐渐降低,经930 ℃固溶处理后,合金为单一β相。固溶温度在830 ℃以下时,随着固溶温度的升高,初生α相逐渐转变为β相,第二相强化作用减弱,合金强度逐渐降低,塑性逐渐提高,断裂方式为微孔聚集型;固溶温度在830 ℃以上时,随着固溶温度的升高,β相晶粒逐渐粗化,合金强度降低,塑性下降,断裂方式由微孔聚集型断裂向解理断裂转变。随着固溶温度从780 ℃升高至930 ℃,初生α相的含量降低,β/α相界逐渐减少,耐腐蚀性能提升。经780 ℃固溶1 h(水冷),500 ℃ 时效6 h(随炉冷却)处理后,细小针状的次生α相于亚稳β相中沉淀析出,合金强度显著提高,但塑性下降。     

超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的强化行为及模型（英文）

基于XRD、OM、SEM和TEM分析,研究超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的组织演变及强化行为。结果表明,位错强化和析出强化效应对该合金的屈服强度影响较大。冷轧+再结晶+冷轧+双时效组合工艺可获得1518 MPa的最高屈服强度,这主要归因于显微组织中的高密度残存位错及密集而细小的次生α相。建立复合强化模型,其预测误差在16.6%以内。此外,研究发现次生α相体积分数的增加可以不断强化晶内区域,这使得沿晶断裂开始出现并逐渐占据整个断裂面。     

Ti-10V-2Fe-3Al合金低温时效的相变行为及其对力学性能的影响

研究了低温时效对Ti-10V-2Fe-3Al合金相变行为和力学性能的影响。时效形貌观察显示,随时效时间的延长,在β基体中持续析出等温ω相粒子及发生等温马氏体相变;当时效时间超过4 h后,ω粒子逐渐消失,但等温马氏体相变继续进行。拉伸测试结果显示,经0.5 h时效后,样品的塑性最好,屈服强度较低;延长时效时间,塑性急剧下降,强度持续增大。超过4 h后,塑性开始缓慢回升,强度仍然增大。分析表明,0.5 h时效样品良好的塑性源于拉伸时的相变诱发塑性效应;ω相的脆化作用和等温马氏体相变对β基体的消耗使得样品的塑性降低,强度增大;当时效时间大于4 h后,ω相的消失以及大量等温马氏体的形成有利于塑性回升及强度增大。     

时效温度对Ti-6Al-2Mo-1.5Cr-2Sn-2Zr-1V-0.4Fe-0.15Si合金显微组织的影响

采用金相显微镜、X射线衍射(XRD)和透射电子衍射(TEM)等方法研究了时效温度对一种(α+β)两相钛合金显微组织的影响。结果表明:时效温度对合金中初生α相形貌的影响较小,但α稳定元素Al和β稳定元素Mo、Cr等在初生α中的变化呈相反规律;随时效温度的升高,合金中β相的晶格常数逐渐变大,并且次生α相的尺寸呈现一定的粗化,但次生α相的体积分数变化较小。TEM研究显示,次生α相与β相符合经典的取向关系。     

时效温度对Ti-10V-2Fe-3Al合金的组织和断裂韧性的影响

近似β型铁合金——Ti-10V-2Fe-3Al与以往应用较多的Ti-6Al-2V合金相比,强度、韧性、疲劳强度高、锻压性优良,因而被应用于宇宙航空仪器。该合金能通过制造工艺以控制组织从而控制其断裂韧性。本文研究了不同时效温度条件下,原β粒子、晶界α相的宽度和基体针状α相的宽度与断裂韧性值的关系,结果表明,这些组织与断裂韧性值相关。     

新型β钛合金Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe的固溶时效行为

设计一种新型生物医用亚稳定β钛合金,合金成分为Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe(质量分数),采用真空自耗电弧熔炼制备合金锭坯,研究合金的固溶时效行为。通过X射线衍射(XRD)仪,透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM)研究合金的相组成及微观组织。测量合金时效后的抗拉强度和不同时效时间的硬度。结果表明:800℃,1h固溶后合金得到马氏体α″相,400℃下时效,短时间即得到ω相和β相。ω相为脆性相,大量ω相的产生使合金的硬度值提高很多,但是强度值相比较冷轧态下降明显,使得材料断裂方式变为脆性断裂。合金在72h时效后ω相仍然保持较多量。     

氢化物诱导微观组织调整对亚稳β型Ti-10V-2Fe-3Al合金力学性能的影响

钛合金热氢处理技术可以通过调整显微组织来提高近净成形钛合金产品的力学性能。氢作为间隙元素通常存在于局部应力集中区,引起晶格膨胀或扭曲变形。热氢处理技术发展至今,尽管已经十分成熟,但由于β型钛合金组织复杂且对热处理敏感等原因,使得该项技术在β型钛合金中的应用较少。