Ti600高温钛合金600 ℃下表面稳定性研究

对Ti600合金600℃下氧化特性和氧化对力学性能的影响进行了研究。结果表明,Ti600合金氧化皮生长接近氧扩散控制的氧化皮生长规律。经过600℃长时间氧化,表面主要形成TiO2和Al2O3氧化物,固溶于α-Ti的氧元素主要存在于八面体间隙中,使得α-Ti晶格a、b轴几乎不变,c轴畸变明显。通过力学性能对比分析,证明表面氧化是Ti600合金热暴露后塑性降低的最主要原因,要使合金在600℃稳定使用,采取表面保护措施是必要的。     

Ti600高温钛合金的力学性能

研究Ti600高温钛合金经过不同退火制度处理后的显微组织和力学性能。结果表明:Ti600合金具有良好的热稳定性,片层组织可以获得强度与塑性的良好匹配,蠕变性能优异。随着退火温度的升高,合金的强度升高,合金经过双重退火后的强度高于一次退火的强度。     

Ti600高温钛合金中析出物与蠕变性能的关系

根据Ti600合金中析出物的特点,设计5种热处理工艺,研究不同热处理工艺下合金的蠕变性能。结果表明:Ti600合金经1060℃固溶处理后,随着时效时间的延长,蠕变过程中动态析出效应逐渐减弱,合金对应的抗蠕变性能增强。在时效过程中,当有α2相形成时,合金具有最强的蠕变强化效应。Si元素无论是以固溶状态还是以析出状态存在,都具有蠕变强化作用,但固溶状态的强化效果优于析出状态的。固溶后时效时间的不同表明Ti600合金存在不同程度的蠕变动态析出强化效应,但是这种强化效应也伴随着析出物形成过程的扩散效应,这种扩散效应抵消了动态析出的强化效果。因此,为了强化蠕变性能,合金应该在充分时效的情况下使用。     

增材制造600℃高温钛合金组织特征及力学性能研究

采用激光增材制造工艺在锻态Ti-6246合金上以不同线能量密度制备600℃高温钛合金（AM-Ti150），结合SEM、XRD及TEM等微观表征及拉伸性能实验，对其沉积层、界面结合区的组织特征以及力学性能进行分析研究，并探讨成形机理。结果表明：AM-Ti150合金沉积层的微观组织为α"马氏体组成的网篮组织，在本研究的线能量密度范围内，随着线能量密度的增大，AM-Ti150合金沉积层的缺陷减少，致密度增大，马氏体片层的宽度增大，室温及高温的抗拉强度和延伸率均增大；当线能量密度为90 J?mm-1时，AM-Ti150合金沉积层的致密度为99.67%，试样室温抗拉强度和延伸率分别为1075 MPa和4.7 %，高温抗拉强度和延伸率分别为808.7 MPa和14.3 %；界面结合区的Ti-6246合金受热源影响形成从上至下不同的非均匀组织，上部由于Al和Mo元素扩散不充分而形成阴影结构，随着线能量密度的增大，Al和Mo元素扩散逐渐充分，阴影结构尺寸减小。     

加工工艺对Ti600合金板材组织性能的影响

测试了Ti600高温钛合金板材在不同加工及热处理状态下的室温托伸及高温蠕变性能，分析对比了热机械处理工艺TMP（thermomechanical process）对合金板材组织性能的影响规律与内在机制；另外还研究了Ti600合金板材焊接后热处理工艺对组纵性能的影响。结果表明：采用热机械处理工艺（TMP）可获得充分生长的片层状团束组织（colony structure），这种类州的组织显著提高了合金的高温蠕变抗力；板材焊接后应选择β区固溶热处理，以获得良好的室温与高温性能。     

600℃高温钛合金的研究进展

钛合金具有比强度高、热强度高、耐腐蚀性能和高温性能好等优点,成为航空航天飞行器的主要结构材料之一。随着航空发动机性能的提升,对钛合金的使用温度提出了更高的要求。到目前为止,世界上成熟使用的高温钛合金的最高使用温度为600℃,如美国的Ti1100合金,英国的IMI829、IMI834合金及俄罗斯的BT18Y、BT36合金等。重点介绍了国际上几种典型的高温钛合金的性能特点,以期为我国高温钛合金的研发和应用提供一些思路。     

Ti600合金的高温氧化行为研究

研究了Ti600合金在600~750℃下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法及氧化速度常数、氧化活度等理论计算了合金氧化的热力学和动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究保护膜的表面相结构和表面形貌以及截面元素分布。结果表明:Ti600合金在700℃以下均有较好的抗氧化性能,其连续氧化动力学曲线基本符合抛物线规律;在750℃,氧化较严重,其连续氧化动力学曲线近似符合抛物线-直线规律。氧化层由金红石型的TiO2氧化物和少量的Al2O3组成。Al2O3能阻止氧的渗入,降低氧化速度。     

Ti60高温钛合金氧化行为研究

研究Ti60高温钛合金在600～750 ℃范围内的氧化行为.氧化增重试验及XRD、SEM分析结果表明,Ti60合金在600～750 ℃范围内氧化0～100 h条件下,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在1～2之间,氧化激活能为256 kJ/mol,氧化符合线性-抛物线混合规律.在600 ℃氧化100 h及750 ℃氧化10 h,氧化产物为TiO2,经750 ℃、100 h长时间氧化后,表面有少量Al2O3生成,氧化物优先沿原始β晶界形核.氧除了会在试样表面形成氧化层外,还会向基体中扩散形成脆性富氧层,从而影响合金力学性能.随着氧化温度的升高和时间的延长,富氧层厚度增厚.     

两种Ti—V—Cr系阻燃钛合金在450℃～650℃下的高温氧化行为

研究了稳定β型钛合金ZT1(Ti-25V-15Cr)和ZT2（Ti-35V-15Cr）在450℃～650℃温区内氧化时的氧化行为，研究结果表明，在低于500℃氧化时，合金氧化的主导因素是合金中钛元素的氧化；高于500℃氧化时，合金中的钒元素以钒氧化物的形式存在是合金氧化的控制因素。     

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%。     

热氢处理对Ti600钛合金组织和性能的影响

针对近α型Ti600钛合金热加工抗力大、变形困难等问题,通过对实验样品分别进行5种不同氢含量的置氢处理和真空退火除氢,研究热氢处理过程中Ti600钛合金的组织结构演变和高温力学特性,探讨热氢处理对钛合金组织和高温力学行为等热加工工艺塑性的影响规律。研究表明,对于Ti600钛合金,热氢处理后合金出现不同程度的组织细化,置氢量在0.1%～0.5%范围内,热氢处理可有效提高Ti600近α型合金的热加工工艺塑性。     

稀土元素Y对Ti600合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试设备,研究了稀土Y对Ti600合金显微组织和性能的影响。结果发现,稀土Y可以细化合金的显微组织和晶粒。稀土Y对Ti600合金的室温拉伸强度影响不大,但可改善其塑性。另外稀土Y可以改变合金在热暴露过程中析出相的分布和尺寸,以及合金中的位错组态,对提高合金的热稳定性和蠕变抗力有利。     

高温钛合金研究

评述了西北地区研制的550℃及其以上温度使用的高温钛合金发展现状并预测了其发展趋势。     

热处理对激光沉积Ti60A高温钛合金组织及性能的影响

采用激光熔化沉积方式成形了近α高温钛合金Ti60A厚壁板材,分析了凝固组织形成机理。结果表明,激光沉积Ti60A合金的凝固组织由沿沉积方向定向生长的柱状晶组成,晶内是均匀分布的细小网篮组织。在α+β两相区上部和α单相区进行双重退火热处理,系统研究了双重退火温度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,合金经过双重退火热处理后,获得了具有"蟹爪"状初生α相和细片层状β转变组织的"特殊双态组织",同时降低第一次退火温度能够消除连续晶界α相。因片层间β相具有良好的协调变形能力,双重退火处理可以提高合金塑性。     

热处理工艺对Ti80钛合金棒材组织与性能的影响

研究了几种不同热处理工艺对Ti80钛合金棒材显微组织和室温力学性能的影响.结果表明:随着热处理温度的升高,显微组织由等轴组织变为魏氏组织;后期需要进行塑性成形时,适宜选择850℃保温80 min后空冷的工艺后热处理;经750℃保温80 min后空冷的热处理工艺,Ti80钛合金棒材的强度与塑性匹配较好.     

碳对高温钛合金组织稳定性的影响

结合实验研究,分析了碳合金化对高温钛合金显微组织、高α+β相区、时效过程中α2和硅化物析出的影响机制及其碳化物的稳定性。α+β相区再结晶,碳化物主要在β转变组织中析出以及碳化物的百分数取决于初生α(αp)体积分数;β相区热处理,碳化物的析出阻碍β晶粒的长大。碳的加入延缓αp体积分数随温度的变化速度,扩大高温钛合金的高α+β相区;同时降低αp相Al的浓度,增加β转变组织中Al和Mo的浓度,导致αp相内α2颗粒直径逐渐减小,颗粒间距增大。β相与碳化物之间的包析反应是碳化物溶解的主要动力。     

550℃高温钛合金的性能

Ｔｉ－５Ａｌ－４Ｓｎ－２Ｚｒ－１Ｍｏ－０．２５Ｓｉ－１Ｎｄ（简称Ｔｉ－５５）高温钛合金是我国自行设计研制的一种新型耐热钛合金．该合金通过添加适量稀土元素Ｎｄ,细化了合金组织,提高了合金抗氧化能力。稀土元素在合金中的内氧化,使合金基体中的氧含量降低并促使基体中的锡原子向稀土氧化物转移,抑制了Ｔｉ３Ｘ相的析出。同时,稀土氧化形成的稀土氧化物颗粒作为合金形核的弥散质点及其稀土氧化物颗粒周围所形成的位错亚结构对合金起到强化作用,使Ｔｉ－５５合金在使用温度下具有满意的热强性和热稳定性的最佳匹配。 近年,我…     

近α高温钛合金600℃蠕变变形机制的TEM研究

测量了具有不同组织形态的Ti-1100和IMI834合金在600℃,150MPa,100h条件下的蠕变栈残余变形量,利用透射电镜观察了蠕变前后合金中的位错和组织形态,分析了两种合金的蠕变变形机制。结果表明Ti-1100合金的蠕变由位错所控制,位错上析出的大量硅化物粒子强烈阻碍着位错的滑移,但局部区域由于位错攀移而出现了动态再结晶。IMI834合金的蠕变由位错和α片层的界面滑移共同控制,其中位错蠕变方式与Ti-1100合金极为相似,而界面滑移蠕变增加了合金的蠕变变形。     

激光熔化沉积高温钛合金Ti60快速凝固组织

运用激光熔化沉积快速成形技术制备了600℃高温钛合金Ti60棒状及板状试样,分析了其凝固组织及稀土复合物的析出行为。结果表明,激光连续熔化沉积Ti60棒状试样由以棒材轴心呈微八字形对称分布的定向生长柱状晶构成,柱状晶内部为近乎无侧向分枝的胞状晶组织,且在胞壁上存在细小均匀分布的稀土复合物;而激光逐层熔化沉积多道搭接板状试样具有更为细小的完全无侧向分枝之字形交替生长超细胞晶快速定向凝固组织,其超细胞晶间距仅为5～9μm,且晶内稀土复合物较棒材更加细小密集。