MODELING OF ＇BANDING＇ MICROSTRUCTURE FORMATION IN CENTRIFUGALLY SOLIDIFIED Ti-6Al-4V ALLOY

Numerical investigations of the 'banding' microstructure formation during solidifica-tion of Ti-6Al-4V alloy in the centrifugal casting are conducted using a multi-scale model, which combines the finite difference method (FDM) at the macroscale with a cellular automaton (CA) model at the microscale. The macro model is used to simu-late the fluid flow and heat transfer throughout the casting. The micro model is used to predict the nucleation and growth of microstructures. With the proposed model,numerical simulations are performed to study the influences of the nucleation density,mould rotation speed, and casting size upon the 'banding' microstructure formation. It is noted that changing the nucleation density has a minor effect on the microstructure formation. The rotation speed promotes the formation of 'banding' microstructure,which is more noticeable for larger size castings. The major mechanism responsi-ble for this 'banding' phenomenon is the spatial variation in cooling rates created by centrifugal force.     

STRUCTURE OF HYDRIDES IN HIGHLY HYDROGENATED Ti-6Al-4V ALLOY

The microstrueture and various hydrides precipitated in Ti-6A1-4V alloys containinghydrogen 0.16,0.58,0.87,1.49 wt-%,respectively,have been studied by means of TEM andX-ray diffraction.The Ti_3Al phase may precipitate when H over 0.58 wt-%.In the sametime,the morphology of hydrides gradually changed from rugged sheets to narrow laths asH contents increased.The microstructure of highly H-doped alloys is obviously fine.A mas-sive hydride and the hydride with tetragonal lattice were observed in the specimen containing1.49 wt-%H.The twin hydrides were found in the alloys with different H contents and theelectron diffraction patterns of the twin hydrides can be served as a simple criterion for distin-guishing the cubic and tetragonal structures.     

氢对Ti—6Al—4V合金的高温增塑作用

测定了各种氢含量对Ti-6Al-4V合金的流变应力(σ),应变速率敏感指数(m)和延伸率(δ)的影响,并对其微观结构进行了观察研究。结果表明,适量的氢对该合金在800—860℃范围内具有减少流变应力和降低超塑温度以及增加塑性的作用。     

DEVELOPMENT OF CONSTITUTE EQUATIONS FOR Ti-6Al-4V ALLOY UNDER HOT-WORKING CONDITION

1.~nonNumericalmodelingofindustrialplasticdeformationprocesseshasbecomeafieldofveryactiveresearchinthepastfewyears.ForthefullpotentialeXPloitingofthismethod,itisessentialtogetthepreciseknowledgeofconstitutivebehaviorofthematerial.Severalpapershavedevotedtotheestablishingofgeneralconstitutiveeqllationsfordescribingtheflowstressofthematerialasafunctionoftheprocessparameterssuchasstrain,strainrate,andtemperature['--7).Theseparametersareoftencalculatedforpeakstressvalueonly,becausemanymodelsassum…     

Ti-6Al-4V宽幅薄板叠轧工艺研究

介绍了在3.3 m四辊可逆式轧机上采用β区开坯,经β处理后在α+β区成形轧制,或者在α+β区开坯,在α+β区成形轧制的两种工艺,运用包覆叠轧法研制Ti-6Al-4V合金宽幅薄板的过程.并讨论了轧制方式、变形量等和热处理制度对Ti-6Al-4V宽幅薄板性能和组织的影响.     

Ti-6Al-4V线性摩擦焊实验研究

线性摩擦焊接作为一种先进的固态连接技术,凭借其高效、优质的特点正逐渐引起人们的重视。尤其是在高推重比飞机发动机整体叶盘制造与维修领域,它已经成为最经济、实用的加工技术之一。以航空工业中广泛应用的Ti-6Al-4V合金为实验材料,进行了线性摩擦焊的实验。描述了线性摩擦焊接工件飞边的宏观形态,得出了金属挤出物的规律。初步分析了典型工件焊缝区和热影响区的显微组织。结果表明,焊缝区为高度弥散的网状组织,热影响区为拉长的α相晶粒夹杂着破损的β相晶粒。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性

采用三点弯曲法测定了SiC纤维单向增强的Ti-6Al-4V复合材料的表观断裂韧性,讨论了界面反应对断裂韧性的影响.研究结果表明,在裂纹尖端塑性变形区的未断纤维的桥联对复合材料的断裂韧性起很大的作用.经过热处理后,SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性降低,主要是由于严重的界面反应,使得SiC纤维受到一定的损伤,因而降低了纤维的承载能力,并使基体钛合金的脆性增大.     

EFFECT OF HYDROGEN ON HIGH TEMPERATURE PLASTICITY OF Ti-6Al-4V ALLOY

The effects of various hydrogen contents on the flow stress(σ),strain rate sensitivity expo-nent(m)and the tensile elongation(δ)of Ti-6Al-4V alloy were studied.Themicrostructure of the alloy was also investigated.The results indicate that,a suitable amountof hydrogen in the alloy can reduce the flow stress in the temperature range 800—860℃.Consequently,the superplastic temperature can be decreased and the ductility improved.     

铸造Ti-6Al-4V合金的疲劳性能研究

通过铸造Ti-6Al-4V合金疲劳性能试验,绘制出了铸造Ti-6Al-4V合金在不同应力比下裂纹扩展速率da／dN-△K曲线。根据logda／dN和log△K的拟合曲线方程,计算出Paris公式下材料常数c、n值。经SEM对铸造Ti-6Al-4V疲劳断口进行分析,发现随着应力比R的增大,疲劳条带越宽,裂纹扩展速率越大。     

Ti基钎料真空钎焊Ti-6Al-4V

在温度1223K、时间1－30min钎焊参数条件下，应用Ti基钎料对Ti-6Al-4V进行了真空钎焊。结果表明，接头强度较高，因钎焊温度较低母材基本上保留了原始组织。同时表明Ti-Zr-Cu钎料大幅度增加w(Cu)易造成钎缝中心区域生成连续分布的Ti2Cu TiCu,严重影响接头强度。     

激光快速成形Ti-6Al-4V合金力学性能

采用实验研究的方法，对激光快速成形Ti-6Al-4V合金的力学性能进行了探讨。结果发现：和锻造件相比，激光快速成形沉积态Ti-6Al-4V合金的拉伸性能具有高强低塑特点和更显著的各向异性；成形试样的组织、氧含量和冶金缺陷都将影响到拉伸性能，其中组织的影响最显著，其次为氧含量和熔合不良缺陷：对于氧含量符合GJBGJB2921-1997标准的激光快速成形Ti-6Al-4V合金，经固溶时效热处理后所获得的网篮组织综合性能最好，不论是强度指标还是塑性指标都高于锻件标准。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料界面反应动力学

SiC纤维增强Ti基复合材料（SiCf／Ti）容易发生界面反应，从而影响其力学性能。开展界面反应和动力学的研究，对于SiCdTi复合材料的制备和服役具有指导意义。采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射分析了SICf／Ti-6Al—4V复合材料的界面反应及其动力学，发现SiC纤维的C涂层与Ti-6Al—4V反应形成粗晶粒的和细晶粒的TiC，长期高温热处理使得界面反应加剧，TiC层加厚，当C涂层完全消耗后，界面反应层中除了TiC外，还出现了Ti3SiC2。研究表明，界面反应层的加厚受元素扩散控制，服从抛物线规律，求出的动力学参数Q为268．8kJ／mol，k为0．0057m/s1/2。     

铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

按照GB6398-1986试验标准,采用紧凑拉伸试样(CT)测定了铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展速率da/dN,采用扫描电镜(SEM)等现代技术对断口形貌进行观察,分析了不同应力比(R值)条件下的疲劳裂纹扩展特性。结果表明,应力比R对铸造Ti-6Al-4V钛合金的裂纹扩展速率影响较大,应力比R越大,裂纹扩展速率越大。在裂纹预裂区和快速扩展区的断裂机理主要是以微区解理断裂为主,稳态扩展区主要是以疲劳条带扩展机制为主,同时也存在微区解理断裂机制。     

应力状态对Ti-6Al-4V绝热剪切敏感性的影响

采用分离式Hopkinson压杆技术对双态组织和片层组织Ti-6Al-4V进行了圆柱试样和帽形试样的冲击试验,对比了单轴压缩和压剪复合2种不同应力状态下2种组织钛合金的绝热剪切敏感性差异.结果表明:在单轴压缩状态下片层组织的绝热剪切敏感性要高于双态组织,而在压剪复合应力状态下其绝热剪切敏感性要低于双态组织,即应力状态对材料的绝热剪切敏感性影响显著.     

双辉技术渗铌对Ti-6Al-4V合金氧化性能的影响

采用双辉等离子渗金属技术在Ti-6Al-4V表面形成均匀致密连续的渗铌合金层。将未渗铌和渗铌的Ti-6Al-4V试样分别在700℃，800℃，900℃进行100h的高温氧化实验，采用XRD，SEM及EDX对试样在900℃氧化100h后的氧化层的相组成、截面形貌及成分分布进行分析，初步探讨Ti-6Al-4V表面渗铌后的抗氧化性能及氧化机理。结果表明：渗铌后的Ti-6Al-4V合金氧化速率常数降低了1个数量级，氧化激活能提高，抗氧化性能明显改善。     

魏氏组织Ti-6Al-4V合金应力松弛行为及机理

利用弯曲应力松弛方法研究了魏氏组织Ti-6Al-4V合金200℃．400℃和600℃时的应力松弛行为，并利用TEM研究了应力松弛前后微观组织变化：宏观热力学参数结合微观组织观察初步探讨应力松弛机理。研究表明：应力松弛开始时应力下降较快．随时间延长．应力下降速率降低．最后趋于应力松弛极限。TEM微观组织观察结果结合表现应力指数分析表明：200℃和400℃应力松弛变形机制为位错蠕变，a型位错滑移：而600℃变形机制则为回复蠕变和原子扩散的共同作用机制．a型和a＋c型或c型均开动．产生滑移和攀移。     

Ti-6Al-4V高能束焊对接板超塑性研究

通过单向热拉伸试验和超塑自由胀形试验研究了0．8mm厚Ti-6Al-4V激光焊接、真空电子束焊接和等离子弧焊接对接板在925℃的超塑性能。结果表明，激光焊和真空电子束焊对接板均具有良好的超塑性能，且前者略优于后者；等离子弧焊对接板单向拉伸不具有超塑性能，但可以进行超塑胀形。这和它们的输入能量密度有关，能量密度愈高，焊缝的冷却速率愈快，焊缝组织愈细，超塑性能也愈好。最后根据试验结果，采用有限元方法估算了这三种高能束焊接钛合金对接板的应变速率敏感性指数m值。     

通过成分调整提高中强钛合金的力学性能

本研究在成熟应用的Ti-6Al-4V合金基础上发展了一种基于Ti-Al-V-Fe-Si系的两相钛合金-TC4F合金，并通过对该新合金的材料制备与初步研究表明，通过添加少量的合金元素Fe和Si，新合金的综合力学性能得到提高，合金的强度、塑性和断裂韧性得到良好匹配，从而满足了设计要求。新合金的最佳热处理工艺为获得魏氏组织的β退火。     

氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。     

激光成形修复Ti-6Al-4V钛合金零件的组织与性能

分析了激光成形修复Ti-6Al-4V合金的组织特点,并考察了退火处理对修复区组织及修复件性能的影响.激光修复件的微观组织由修复基体所具有的等轴α+层状α+β双态组织经热影响区连续转变为晶内分布魏氏α+β的外廷生长的粗大柱状晶组织.激光修复件的静载拉伸性能达到锻件标准.经退火处理后,修复区中α板条有粗化趋势,修复件的综合力学性能得到一定改善,塑性有所提高.经采用退火+喷丸处理,修复件的低周疲劳性能达到与锻件相当.