预时效对粗晶β钛合金组织性能的影响（英文）

研究了预时效时间对粗大晶粒β钛合金(Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe)组织与力学性能的演变。结果表明:预时效可以辅助次生α相形核,形成细小均匀的次生α相,随着预时效时间延长,次生α相变得越细小;β钛合金对预时效处理很敏感,在粗晶条件下,经过550℃的单级时效,强度仅为1340 MPa,而经350℃预时效处理后,再经550℃的双级时效处理,强度可达到1760 MPa,和单级时效相比提高了30%;维氏显微硬度由于次生α相的细化,随着预时效时间的延长而增大。     

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。     

紧固件用TB2钛合金棒材热处理工艺研究

研究了热处理工艺对原始组织为粗大β晶粒+少量细小α晶粒的紧固件用TB2钛合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,棒材组织中α相含量逐渐减少,β晶粒尺寸明显增大,经780℃固溶后强度和塑性匹配最好;固溶+时效处理时,随着时效温度的升高,棒材组织中析出的次生α相体积分数先增加后减少,且棒材强度先升高后降低;经固溶+预拉伸变形+时效处理后,棒材组织中晶粒有一定细化,次生片状α相含量增多,抗拉强度较固溶后直接时效提高了近10%。     

热处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响

研究了常规固溶+时效、双时效及固溶+预时效+时效处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响。显微组织研究表明:通过增加低温预时效工艺,可以使经热处理后的TB2钛合金中析出的次生α相较经常规固溶+时效处理后的更加均匀、细小。力学性能分析表明:经常规固溶+时效处理后,TB2钛合金的塑性较好,但强度偏低;双时效处理可以提高TB2钛合金的强度,但塑性较差;固溶+预时效+时效处理后,TB2钛合金的强度与塑性匹配良好。进一步热处理工艺研究表明:经780℃×1 h/AC+350℃×6 h/AC+560℃×8 h/AC热处理后,TB2钛合金的强度与塑性达到最优匹配,抗拉强度为1 190 MPa,延伸率为14%。     

高强韧TB8钛合金的热处理制度

研究了不同固溶时效热处理制度对TB8钛合金棒材组织及性能的影响规律。结果表明,TB8钛合金棒材在890 ℃固溶热处理后可以得到单一等轴β组织,随着保温时间的延长,强度逐渐降低。经520 ℃不同时间时效处理后,β晶粒中析出大量次生α相,使得棒材强度显著增加。当时效保温时间为8 h时,TB8钛合金棒材时效强度达1286 MPa,并保留较好的塑性。推荐TB8钛合金棒材的固溶时效热处理制度为:890 ℃×30 min,WQ+520 ℃×8 h,AC。     

时效温度对TB15钛合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等研究了不同时效温度对固溶态TB15钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着时效温度从520 ℃升高到540 ℃,TB15钛合金的拉伸强度和屈服强度先增加后减小,在530 ℃时效处理后可以获得最高的抗拉强度和屈服强度;时效处理后合金塑性偏低,其变化规律与强度相反。在断裂韧性方面,随着时效温度的上升,TB15钛合金的断裂韧性逐渐提高。固溶态TB15钛合金经不同温度时效处理后,析出大量的次生α片层相,等轴β组织转变为片层α和β转变组织。     

时效工艺对TB3钛合金丝材组织及力学性能的影响

研究了双重时效、单重时效工艺对?3.9 mmTB3钛合金丝材组织及力学性能的影响。结果表明:TB3钛合金丝材在(α+β)/β转变温度以上固溶处理并经双重时效处理时,随二次时效温度升高,合金强度降低而塑性提高,时效析出的α相变得粗化且分布不均匀;经520~550℃单重时效处理16 h时,随时效温度升高,合金强度降低而塑性升高;与双重时效处理相比,单重时效的合金强度高而塑性略有降低,α相数量增加且分布更为均匀。     

时效温度对一种新型β钛合金组织演变及力学性能的影响

采用d-电子合金设计法设计了一种β钛合金,Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe(wt.%)。在450℃~600℃范围内选取了多个时效温度进行时效处理,以研究时效温度对该合金组织演变及力学性能的影响。结果表明,当时效温度为500℃时,在ω辅助形核机制作用下,形成了尺寸和相间距更小的次生α相,在此细小的次生α相对β基体的强化作用下合金抗拉强度达到最大值,为1510MPa;同时,由于晶界α相的析出以及晶界无析出区的形成,导致合金的塑性极差,伸长率仅为4.6%。随着时效温度的升高,晶内细小的次生α相粗化。粗大的次生α相导致其相间距增大,并使可有效阻碍位错运动的α/β相界面减小。时效温度的升高使合金强度降低,但合金塑性提高。当时效温度升高至600℃,在β晶界处形成了向晶内平行生长的板条状次生α相,同时β晶粒内次生α相间距增大,使合金塑性明显提高,伸长率可达12.2%。     

固溶时效处理对TA10钛合金组织与力学性能的影响

选取TA10钛合金棒材,对其固溶时效热处理,随后使用光学显微镜、扫描电子显微镜研究其组织与力学性能的关系,结果表明：合金经固溶处理后,金相组织由初生α相和β转变组织组成,其中β转变组织由细小的次生α′相和残余β组成,此时组织为典型的双态组织,经时效处理后,会形成细小的次生αs相,时效温度越高αs相越细小;合金经固溶处理后,其抗拉强度为510 MPa,屈服强度为395 MPa,延伸率为23%,时效处理,使其强度增大,塑性降低,随着时效温度升高,趋势相同;仅经固溶处理后,合金的拉伸断口形貌是以等轴状的韧窝为主,断口形貌主要由韧窝构成,当合金再经时效处理后,断口微观形貌中会出现二次裂纹,当时效温度继续增大,断口微观形貌中出现明显的撕裂棱。     

热处理对激光立体成形TB18钛合金组织和力学性能的影响

采用BLT-C1000型激光立体成形设备制备了沉积态的TB18钛合金,然后采用OM、SEM和拉伸试验机等方法研究了不同热处理工艺对TB18钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态试验合金的宏观组织以长条形β晶粒为主,晶内由亚稳β相和针状次生α相组成,且存在贯穿β晶粒的沉积层线。随着直接时效温度的升高,原始β晶粒形状变化不大,内部次生α相厚度增加,在形貌上次生α相从针状向片状转变。直接时效温度高于550 ℃时,沉积层线消失,直接固溶温度高于830 ℃时显微组织以全β晶粒组成。固溶+时效处理后,微观组织以纵横交错的细层片状α相为主。随着直接时效温度的升高,抗拉强度和屈服强度降低,伸长率增加。固溶+时效后析出次生α相,抗拉强度和屈服强度显著增加,同时伸长率下降。综合考虑,实际生产中沉积态的TB18钛合金的最佳热处理工艺为直接时效500 ℃×4 h,此时强度和伸长率均高于指标要求。     

时效温度对一种新型β钛合金组织演变及力学性能的影响（英文）

采用d-电子合金设计法设计了一种β钛合金,Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe(质量分数)。在450~600℃范围内选取了多个时效温度进行时效处理,以研究时效温度对该合金组织演变及力学性能的影响。结果表明,当时效温度为500℃时,在ω辅助形核机制作用下,形成了尺寸和相间距更小的次生α相,在此细小的次生α相对β基体的强化作用下合金抗拉强度达到最大值1510 MPa;同时,由于晶界α相的析出以及晶界无析出区的形成,导致合金的塑性极差,伸长率仅为4.6%。随着时效温度的升高,晶内细小的次生α相粗化。粗大的次生α相导致其相间距增大,并使可有效阻碍位错运动的α/β相界面减小。时效温度的升高使合金强度降低,但合金塑性提高。当时效温度升高至600℃,在β晶界处形成了向晶内平行生长的板条状次生α相,同时β晶粒内次生α相间距增大,使合金塑性明显提高,伸长率可达12.2%。     

固溶时效热处理对医疗器械用TA4合金组织与性能的影响

对B和C微合金化的Ti-3.5Al-5Mo合金医疗器械进行了固溶与时效热处理,观察了不同热处理制度下钛合金的组织与力学性能变化。结果表明,经过固溶与时效热处理的钛合金中出现了细小的Ti B相或者Ti C相,并且可以有效抑制合金中β晶粒的长大,同时还存在细小的次生α相;当时效热处理制度选定为550℃×6 h时,随着固溶温度的上升,抗拉强度和屈服强度逐渐降低,断后伸长率和断面收缩率也表现为逐渐降低的趋势;在790℃×1.5h固溶+550℃×6 h时效时可以取得最好的强度与塑性结合。     

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_...     

热处理对SPS烧结Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术制备生物医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究固溶时效处理对合金显微组织和力学性能(强度、塑韧性及弹性模量)的影响。结果表明:合金经850℃固溶处理后主要由β相、少量初生α相及淬火马氏体α″相组成;在450℃时效处理后,合金基体β相内析出大量细小无规则的针状次生α相,随着时效时间从4 h延长到48 h,次生α相趋于定向析出,含量和尺寸逐渐增大;与烧结态相比,固溶时效处理后合金抗压强度和弹性模量增大,而塑韧性呈先提高后降低趋势;经优化后固溶时效处理制度为(850℃,1.5 h,WQ)+(450℃,4 h,FC),此时合金抗压强度、屈强比和弹性模量分别为1701 MPa、0.69 GPa和42.8 GPa。     

固溶和时效温度对TC6钛合金显微组织与力学性能的影响

研究了不同温度的固溶和时效工艺对TC6钛合金显微组织和性能的影响。结果表明:800～840℃固溶后,合金由初生α相和亚稳β相组成,两相随着温度升高而长大,合金强度和塑性略有上升;880℃固溶后,亚稳β相依然保留到室温,然而在拉伸过程中出现应力诱变斜方马氏体α″相,导致双屈服现象;920～960℃固溶后,初生α相减少,大量的细针状斜方马氏体α″相在亚稳β相上析出,强度上升塑性下降;当超过β相变点固溶后,主要由粗大针状六方马氏体α?相组成,强度下降同时拉伸为脆性断裂。对于固溶样品经过不同温度时效处理,主要变化过程是亚稳β相分解为次生α相及其长大,300℃时效后,相比固溶态强度上升但塑性下降,亚稳β相中弥散析出次生α相及少量的ω相;当时效温度升高到400℃,强度继续上升接近最大值但塑性最差;500℃时效后,强度最高然而合金元素充分扩散,塑性得到提升;550℃时效后,强度有所下降但塑性明显提升,此时具有较佳的强塑性匹配;600～700℃时效后,初生α相聚集长大并且含量增加,次生α相在β基体上析出且逐渐长大为层片状,强度下降塑性进一步提升。     

预时效处理对6111铝合金力学性能及析出行为的影响

采用连续退火模拟机研究了预时效处理对汽车用6111铝合金力学性能及强化相析出动力学的影响,运用差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)表征了微观组织的变化,测试了力学性能,运用Avrami方程计算了β″相的析出动力学。结果表明:经180、190、200℃双级预时效处理后的试样,人工时效过程的屈服强度硬化增量显著高于单级预时效处理,分别提高了50%、60%和64%,且均达到了100 MPa以上;伸长率均低于单级预时效处理,分别降低了1%、3%和6%。双级预时效处理后GP区数量增加,人工时效过程形成尺寸更为细小弥散的β″亚稳强化相,密度更高。双级预时效处理后,β″相析出激活能降低,且180℃双级处理后β″相析出激活能最低,仅为62.22 k J/mol。     

双重时效对TC29钛合金组织和性能的影响

采用OM、SEM、TEM等分析方法,结合不同的热处理工艺,系统分析了双重时效处理对含有初生α相TC29钛合金的显微组织的影响。结果表明：经两相区固溶及时效后,TC29钛合金中析出的次生α相尺寸可达到亚微米级。对于895℃固溶处理的TC29钛合金,单重时效后析出的主要是尺寸约100~300nm的弥散α相;双重时效后β转变组织中存在取向近似的 “α丛簇”,“α丛簇”中的次生α相呈细板条状;与单重时效相比,双重时效处理后TC29钛合金的显微硬度并未得到提高,相反存在小幅度的降低;β相基体在预时效过程中析出了大量ω相,同时在靠近初生α/β相界面处由于合金元素扩散导致局部元素分布不均匀,因此随后的二次时效过程中在相应位置形成了“α丛簇”。     

C添加对近β钛合金显微组织及性能的影响

研究了在不同热处理条件下C元素的添加量对近β钛合金Ti-4Al-5Mo-8V-2. 5Cr-1Sn-2Zr微观组织及力学性能的影响。结果表明:C元素添加对近β钛合金在不同热处理条件下的微观组织均有显著影响。C元素添加会导致β晶粒的细化,当C元素添加量由0%(体积分数,下同)增加到3%时,固溶处理后合金的β晶粒尺寸由137μm降低至25μm,且尺寸更加均匀。当C元素添加量持续增加时,β晶粒开始长大。经时效处理后,随着C元素添加量的增加,次生α相尺寸和体积分数均减小。相比于单级时效,双级时效呈现出更多的次生α相。此外,单级时效后晶界处的次生α相会随着C元素添加量的增加而逐渐消失。由于受晶粒细化、TiC颗粒和次生α相的影响,随着C元素添加量的增加,合金的显微硬度和拉伸强度明显提高,塑性降低。     

双重时效处理对β21S钛合金棒材组织性能的影响

研究了双重时效处理β21S钛合金棒材的显微组织及性能。结果表明,β21S钛合金时效时首先在晶粒内部析出α相,首次时效处理的温度及时间对析出相的影响较大。540 ℃×20 min和550 ℃×10 min首次时效处理获得了较为均匀和数量相当的析出相,首次时效后再进行510 ℃常规时效,试样的抗拉强度未明显降低,但伸长率比单次固溶时效提高2%以上。相同双重时效制度下,固溶温度升高,抗拉强度增大,伸长率减小。双重时效处理对剪切性能的影响不大。     

时效温度对Ti1023和Ti5553合金a相析出行为与力学性能的影响规律

本文研究了Ti1023和Ti5553钛合金经过固溶与低温时效处理(ST-SQA)获得的微观组织和析出硬化行为。采用扫描电镜和透射电镜观察了不同温度时效处理后α相的析出形貌以及分布特点,统计了时效析出次生α相的析出密度和宽度随时效温度的变化情况,并测试了合金的维氏硬度。结果表明： Ti1023合金时效处理时次生α的析出温度低于Ti 5553合金。Ti1023合金在300℃时效时α相已经析出,400℃时α相析出密度到达峰值;Ti5553合金在450-500℃时效α相开始析出,在550℃时效α相的析出密度达到峰值。Ti1023合金硬度随着时效温度的增加先升后降,400℃时效硬度最高;在相同的时效温度范围,Ti5553合金硬度变化出现双峰规律,硬度峰值分别对应于350℃和550℃时效温度。两种合金的硬度变化规律源于合金时效中第二相的析出行为：时效温度低于400℃,Ti1023合金的硬度取决于α相和?相,而Ti5553合金的硬度取决于?相;温度高于400℃,两种合金的硬度主要取决于次生α相的数量与尺寸。