EB熔炼扁锭直轧TC4合金板材的组织与性能

采用EB一次熔炼制备的TC4合金扁锭直接进行轧制,对不同轧制火次板材热轧态及退火态显微组织与力学性能进行了研究。结果表明:TC4合金扁锭经过1~3火次直接轧制,粗大铸态组织不断破碎,等轴α相含量逐渐增加,尺寸不断减小,各火次板材力学性能均满足标准要求。随着退火温度增加,各火次成品板材抗拉强度和屈服强度呈下降趋势,伸长率先增加后减小,经850 ℃退火后TC4合金板材可以获得最佳的强塑性匹配。EB一次熔炼扁锭直轧TC4合金板材工业化批量生产中退火温度推荐使用700~850 ℃,显微组织与力学性能可以达到锻坯制备的板材水平。     

轧制与退火对T9S钛合金板材组织与性能的影响

研究了轧制变形量及退火温度对T9S钛合金板材显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:增加成品轧制变形量,板材组织破碎更充分,退火后形成等轴α相、拉长α相和晶间β相组织形貌,变形流线比较明显,板材室温强度和硬度升高,伸长率降低,弹性模量增加。随着退火温度升高,板材室温强度和硬度逐渐降低,伸长率逐渐提高,横向弹性模量逐渐减小,纵向弹性模量先增加后减小。经(750~790) ℃×45 min空冷退火处理后的板材可以获得较好的强度和塑性的匹配。     

低成本TC4钛合金板材的组织和性能

研究了低成本TC4钛合金板材在变形及退火过程中组织和性能的变化规律。结果表明,板坯经轧制变形后,粗大的铸态枝晶组织被破碎,形成了等轴或长条状α+β转变组织。板材退火后,其组织更加均匀,且随着退火温度升高,板材中析出片状次生α相,初生α相的含量减少,并逐渐趋于等轴化。随变形进行,板材的室温拉伸强度和塑性呈增大趋势;退火温度升高,板材的抗拉强度先增大,至820 ℃时达到最大值,之后逐渐减小,规定塑性延伸强度和断面收缩率总体上呈下降趋势,而伸长率则变化不大。经（750～820）℃×1 h+AC退火处理后的板材,具有较好的强度与塑性的匹配。     

TA15钛合金中板组织与力学性能研究

采用一次换向+四火次轧制、二次换向+四火次轧制和一次换向+三火次大变形轧制3种工艺制备了厚度10.0mm的TA15钛合金中板，研究了轧制工艺对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：3种TA15钛合金中板显微组织均为α+β两相区加工组织，但采用二次换向+四火次轧制的样品B显微组织中初生α相尺寸最为细小、等轴化程度最高；3种TA15钛合金板材室温和高温力学性能均符合GJB 2505A—2008标准要求，但采用一次换向+三火次大变形轧制的样品C室温和500℃高温抗拉强度横纵向差异最小，500℃高温持久性能最佳。     

退火工艺对轧制半固态坯料组织性能的影响

本文采用异步轧制工艺对7075铝合金半固态坯料进行形变热处理。研究了再结晶退火工艺对变形半固态板材的组织演变及力学性能的影响。重点分析了各工艺参数条件下获得退火板材的再结晶程度及晶粒尺寸变化趋势,梳理了变形半固态板材退火过程中的再结晶机制。结果表明：显微组织的再结晶顺序依次为变形共晶相、变形初生固相、变形晶内小“液滴”。当退火工艺参数为470 ℃保温20 min时,退火板材的再结晶晶粒尺寸较小,综合力学性能较优,此退火板材的抗拉强度和伸长率依次为408 MPa、28%。退火温度的升高将导致板材由脆性断裂向韧性断裂方式转变,但过高的退火温度将引起板材的热裂,将极大地降低板材的力学性能。     

退火对SP-700合金板材组织、织构和力学性能各向异性的影响

通过光学显微镜(OM)、电子背散衍射(EBSD)及单向拉伸测试等方法,研究了退火温度对SP-700合金板材微观组织、织构和力学性能各向异性的影响。结果表明：随退火温度的升高,SP-700合金板材的晶粒等轴化程度提高;当退火温度为780℃时,退火织构类型基本不变;当退火温度为860℃时,初生α相向次生α相的转变形成了新的织构;经900℃退火后,组织类型转变为网篮组织,织构类型为棱锥织构和R型织构。α相的棱锥织构取向是造成原始板材力学性能各向异性的原因;晶内亚结构在变形初期对滑移系的阻碍作用影响了板材在不同方向上的室温强度;随退火温度的升高,晶内亚结构的消除和新的织构取向的产生导致力学性能各向异性增强。此外,晶粒形貌和相含量的差异也会导致各向异性的变化。原始板材的断裂机制均为韧性断裂,且不同方向的断口特征略有不同。     

退火温度对SP-700钛合金板材显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜和室温拉伸实验机研究退火温度对SP-700钛合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:退火温度低于760℃时,显微组织没有显著变化;退火温度为780℃时,显微组织由等轴状以及条状α相和β转变组织组成;退火温度为800~840℃时,显微组织由等轴α相和β转变组织构成;当退火温度升高至900℃时,显微组织由粗大的β相转变组织组成。室温拉伸实验表明:退火温度低于800℃时,抗拉强度变化不大,屈服强度和伸长率逐渐升高;当退火温度为800~840℃时,抗拉强度和屈服强度逐渐升高,伸长率逐渐下降;在740~820℃退火,纵横向抗拉强度和屈服强度的差异随着退火温度的升高而减小,纵横向伸长率差异先减小后增大。     

9Cr低活化马氏体钢冷变形及退火再结晶

通过光学显微分析和显微硬度测试研究了冷变形对9Cr低活化马氏体钢显微组织的影响,以及冷变形后退火再结晶过程中冷变形量(5%～75%)、退火温度(700～810 ℃)和保温时间(15～150 min)对显微组织的影响,获得退火再结晶图.当变形量为5%和10%时,样品在810 ℃的高温下退火120 min只发生回复过程;当变形量大于20%时,在780 ℃下退火120 min即可获得再结晶组织;当变形量达75%时,退火再结晶组织具有带状结构.通过试验获得了最佳的冷变形及退火再结晶工艺:冷变形量20%～60%,退火温度750～780 ℃,退火时间60～120 min.     

退火温度对低成本TC4LCA钛合金板材组织和性能的影响

为提高低成本TC4LCA钛合金板材的强度和冲击性能,选取不同退火温度对典型规格板材进行热处理,研究了其显微组织和力学性能的变化规律,分析了显微组织对强度和冲击性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,TC4LCA钛合金中的长条状初生α相转变为等轴状,β转变组织中析出针状或片状次生α相;退火温度越高,长条状初生α相含量减少,等轴化倾向明显,直至发生粗化;针状或片状次生α相长大。合金的强度先增大后减小、断后伸长率略有降低,冲击吸收能量则呈增大趋势。综合考虑,在800～880 ℃范围进行退火可使TC4LCA钛合金板材获得强度、塑韧性的最佳匹配。     

热处理对TC4薄板组织与性能的影响

研究了退火温度、保温时间、退火方式及冷却方式等热处理制度对TC4薄板室温力学性能和显微组织的影响。结果表明,在单片式退火方式下,温度从720℃升高到820℃时,板材的抗拉强度和屈服强度先降低后升高,但其伸长率先升高后降低,退火温度为780~800℃时板材的强度和塑性得到了良好的匹配;当保温时间从30 min延长到120 min时,板材的抗拉强度变化不明显,屈服强度显著下降,但保温时间超过60 min后屈服强度趋于定值。随退火温度的升高和保温时间的延长,初生α和β转变组织的晶粒尺寸都增大,且β转变组织的比例增大。采用真空垛式退火+炉冷方式,退火温度为780℃、保温时间为7 h时板材可获得良好的综合力学性能。     

退火工艺对激光立体成形TC21钛合金组织和性能的影响

利用BLT-C1000型激光立体成形设备制备了TC21钛合金块体,并对其分别进行了单级和双级退火处理,研究了单级和双级退火工艺对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,激光立体成形TC21钛合金的沉积态组织主要为网篮状组织。单级退火温度影响初生α相板条尺寸,低于550 ℃退火时,初生α相板条长度和宽度变化较小,高于650 ℃退火时初生α相板条长度明显增加,宽度略微降低。屈服强度和抗拉强度随退火温度升高而降低,断后伸长率和断面收缩率随退火温度升高而增大。双级退火时随第一级退火温度升高,初生α相含量降低,随着第二级退火温度的升高,次生α相尺寸增加。综合考虑,双级退火时宜选择870~900 ℃的第一级退火温度和560 ℃的第二级退火温度。     

铁素体轧制Ti-IF钢冲压成形条纹缺陷原因分析与改进措施

针对铁素体轧制工艺生产的Ti-IF带钢冲压后出现条纹缺陷的问题,通过对其力学性能与微观组织分析,并与未出现缺陷的正常批次带钢进行比较,表明冷轧退火后带钢屈服强度偏低、晶粒尺寸与Δr值偏大是导致冲压出现条纹缺陷的主要原因。对生产工艺进行了研究,发现热轧工艺中板坯加热温度、终轧温度与卷取温度偏低,且冷轧退火温度偏高,是导致冷轧退火带钢性能偏低的原因。为此,提出了工艺优化措施:将板坯加热温度由原来的1 100 ℃提高到1 130 ℃,将目标终轧温度按照810 ℃控制,将冷轧后退火温度由800 ℃降低到780 ℃,并将退火缓冷段与快冷段温度分别下调20 ℃与50 ℃。工艺优化后提高了带钢屈服强度,减小了Δr值,解决了铁素体轧制Ti-IF钢冲压后出现条纹缺陷的问题。     

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 研究了终轧温度对超低碳Ti IF钢的组织性能和连续退火板织构的影响。试验采用810 ℃、850 ℃、890 ℃和910 ℃4种不同终轧温度。结果表明,终轧温度直接影响退火试样的组织性能和织构特征。在810 ℃和910 ℃低温终轧时,退火组织较均匀,力学性能较好,退火后有利织构ND//{111}显著增强,r值较高。而在850 ℃和890 ℃终轧温度下轧制时,其退火板显微组织不是很均匀,性能和织构特征都相对较差。     

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。     

富铜相对Fe-3%Si-Cu合金再结晶行为的影响

以2块热轧Fe-3%Si-Cu合金板为研究对象,分别过时效处理和固溶处理后多道次冷轧再进行500~800 ℃再结晶退火处理,分析了合金再结晶退火后的显微组织及不同再结晶退火工艺下合金的硬度变化,从而研究了冷轧Fe-3%Si-Cu合金的再结晶行为。结果表明,热轧试样经650 ℃过时效处理后有椭球形或棒状的面心立方ε-Cu相析出,棒状富铜相的尺寸较大,其长轴≥100 nm。不同工艺热处理的试样经冷轧后均表现出随退火温度的升高,完全再结晶时间缩短,且由于富铜相的析出,经固溶处理后的试样退火后其再结晶时间明显比过时效处理后试样的短。当再结晶退火温度为500 ℃时,冷轧前进行了固溶处理的试样出现了回复引起的软化不足以抵消析出造成的硬化的现象,在10⁴ s时硬度曲线上出现明显的时效硬化峰;在600 ℃以上退火时,则表现出再结晶占优势的退火特征,硬度曲线没有明显的时效硬化峰。     

双重退火工艺对TC21钛合金力学性能和断口形貌的影响

利用光学金相、扫描电镜以及拉伸、冲击、断裂韧性试验等手段研究了不同双重退火工艺对TC21钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:第一次退火温度一定时,随着第二次退火温度的上升,试样中块状α相更易于形成;第二次退火温度一定时,随着第一次退火温度的上升,试样中形成大块α相的概率变小;TC21钛合金的断面收缩率对不同双重退火工艺最为敏感;900 ℃×2 h+500 ℃×4 h双重退火工艺下制备的试样具有弯折的粗大条状α相及最大的冲击吸收能量;950 ℃×2 h+590 ℃×4 h双重退火工艺下制备的试样能在裂纹扩展中吸收最多的能量,具有最高的断裂韧性。     

退火对海绵钛/电解钛熔炼TC4合金铸锭轧制板材组织性能的影响

以海绵钛和电解钛分别作为熔炼TC4钛合金的原材料,将熔炼后的铸锭进行热轧并退火处理,研究不同原料铸锭轧制的TC4合金板材退火处理后的组织与力学性能。结果表明:去应力退火对电解钛与海绵钛TC4合金板材组织的影响不大。再结晶退火后,电解钛与海绵钛TC4合金板材均有再结晶的等轴α相,而电解钛TC4合金的等轴化程度更高,内部组织更均匀。海绵钛TC4合金板材在经550 ℃退火处理后的应力去除效果比电解钛TC4合金的好,其强度略微降低,而塑性提升更为明显。电解钛TC4合金板材在经过800 ℃退火处理后的再结晶效果比海绵钛TC4合金好,其强度略微降低,而塑性得到极大的提升。两种钛合金板材退火后板材的断裂方式皆为韧性断裂。海绵钛TC4合金板材经退火后硬度降低,而电解钛TC4合金板材经退火后硬度增加。     

轧制温度和后处理方式对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响

在不同的轧制温度下,对AZ31镁合金板进行轧制,然后取出轧板立即进行水冷、空冷和退火3种不同的后处理。探究轧制温度和后处理对镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,轧制温度为250、300℃时,水冷和空冷处理后板材存在着大量的孪晶,350℃时由于轧制温度较高,孪晶的数量很少;水冷处理后的平均晶粒尺寸要小于空冷,空冷处理之后的孪晶数量略少于水冷,当轧制温度为350℃时,退火处理后,晶粒尺寸减小,晶粒趋于等轴状,晶格畸变程度低。在相同的轧制温度下,水冷处理的镁合金板材的屈服强度、抗拉强度和硬度较高;退火处理后可以显著提高板材的伸长率,但屈服强度、抗拉强度略有下降。轧制温度升高时,3种后处理方式之间屈服强度和抗拉强度的最大差值会减小。     

TC32钛合金不同热处理工艺下的组织性能及断裂机制

以新型高性能低成本TC32钛合金为研究对象,通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验机等,研究了普通退火(700 ℃×2 h, AC)和双重退火(880 ℃×2 h, AC+550 ℃×6 h, AC)两种热处理工艺对该合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:普通退火后,TC32合金组织中初生α相含量约为37.2%,并产生轻微球化现象,β转变基体由较粗片层状的次生α相和残余β相组成,合金的抗拉强度均值为939 MPa,伸长率均值达17.4%;双重退火后,TC32合金组织中初生α相含量约为11.8%,并产生明显的球化现象,β转变基体由网篮状结构的细片层次生α相组成,合金的抗拉强度均值达1258 MPa,伸长率均值为9.4%;两种工艺下合金的室温拉伸断口均表现为韧性断裂,普通退火的断口中纤维区面积和剪切唇面积大,无明显放射区,韧窝数量多、尺寸大、深度深,双重退火的断口中有一定面积的放射区,除了等轴韧窝外,还有一定数量的撕裂棱。