Ti-6Al-4V组织相变研究进展

钛合金因具有密度小、延展性好、疲劳性优异和断裂性能以及比强度高等优点而被广泛应用于航空航天等领域。综述了近年来国内外学者在Ti-6Al-4V固态相变理论和实验研究方面的进展情况,总结了其由β相区在不同冷却速率下所得到的相变组织,得到了hcp-α向bcc-β转变时具有伯格斯取向关系,介绍了包括马氏体相变、块型转变以及扩散相变的转变温度,当冷却速率达到525℃/s时发生马氏体相变,β相将转变为α￠相,当冷却速率为20~410℃/s时发生竞争扩散型相变β→α_m,低于20℃/s发生扩散控制相变,原始β晶粒中出现不规则的αGB、初生α集束和魏氏α组织。最后探究了新技术在Ti-6Al-4V微观相变组织中的应用。     

Ti-6Al-4V合金的风冷切削

不用切削油的切削有风冷切削、吹氮切削等,此外还有只使用微量切削油的MQL(超微量润滑)切削.但风冷加工用于切削加工的实例几乎没有.     

增材制造Ti-6Al-4V合金组织调控研究现状

增材制造技术可实现复杂钛合金零件的快速成形,制造的Ti-6Al-4V合金具有较高的强度以及优异的高温性能,被广泛应用于航空、医疗等各大领域。综述了金属增材制造的典型工艺,分析了Ti-6Al-4V合金的相变特征,总结了选区激光熔化制造Ti-6Al-4V的力学性能和组织调控方法,着重分析了热处理温度、冷却速率、变质处理以及超声冲击等对合金组织的影响;展望了增材制造Ti-6Al-4V合金的主要发展方向。     

3D打印成形Ti-6Al-4V合金的组织和力学性能分析北大核心CSCD

采用3D打印方法制得Ti-6Al-4V合金形成梯度组织,通过实验测试方法对其组织以及拉伸力学性能进行测试分析。研究结果表明:各区域形成了不同尺寸与分布形态的β晶粒。试样形成了清晰的层带间界线,相邻层带间界线距离约2.5 mm。各个高度处都形成了片层组织,不同部位的α片层具有明显不同的尺寸。在各个高度处的试样拉伸测试得到的屈服强度基本一致,而拉伸强度由底部的842 MPa增大至顶部的895 MPa,同时断裂伸长率上升。合金顶端形成了较多位错,中间部位的位错密度发生了显著减小,到底部区域时位错已经很少。45°方向试样达到了最高的屈服/拉伸强度,强度最低的是Z方向试样;X和Y方向试样具备较高断裂延伸率,之后是45°方向试样,最小的是Z方向试样。     

Ti-6Al-4V合金的蠕变性能

本文利用现有数据,对Ti-6Al-4V合金的高温、室温蠕变性能及蠕变断裂性能进行了综合分析。分析结果表明,该合金长时间使用的极限温度为300℃或稍高于300℃;在300℃以下,退火状态的合金,同一温度的蠕变强度σ_(0.1)/100与屈服强度σ_(0.1)大致可用σ_(0.1)/100=1.355+0.836σ_(0.1)表示。200～400℃之间,σ_(100)与σ_b之比约为0.92～0.96。该合金存在着明显的室温蠕变现象,某些零部件不宜在高于90％屈服强度的应力下长期使用。显微组织对该合金的蠕变性能具有明显影响,β-加工或处理、淬火时效等可以提高其蠕变性能。     

Ti-6Al-4V合金的室温蠕变行为

研究了Ti-6Al-4V钛合金板材的室温蠕变行为及其对合金后续使用性能的影响.结果 表明:合金的宏观织构、应力水平以及预塑性应变都显著影响其室温蠕变行为.在加载方向上合金的<0001>峰值极密度越高,则其加工硬化指数越大、蠕变指数越小、室温蠕变性能越好.足够大的应力,是合金发生室温蠕变的必要条件.只有在蠕变应力不小于0...     

短时双重热处理强化Ti-6Al-4V合金

Ti-6Al-4V合金是典型的两相钛合金,由于它不仅质量轻、耐腐蚀性能好,而且具有优异的强度和塑性匹配性能,因而得到了广泛应用.     

Ti-6Al-4V合金的超声波振动切削

超声波振动切削是使刀具在切削方向超声振动,使刀具与工件之间发生瞬间冲撞而进行切削加工的方法.它具有减小切削抗力,工件加工面光,加工热小,不生成刀瘤(积屑瘤),可延长刀具寿命,可对难加工材进行有效加工等优点.     

Ti-6Al-4V三元合金焊接熔池凝固组织模拟

将二元合金元胞自动机模型与热力学相平衡求解软件相结合,提出了一种三元合金元胞自动机模型.对模型的稳定性进行了验证,模拟了Ti-6Al-4V三元合金焊接熔池凝固过程中枝晶的生长形貌、溶质浓度的分布以及扰动振幅对枝晶生长的影响,并进行了金相实验验证.结果表明,模型稳定性良好,能够实现三元合金焊接熔池凝固过程的数值模拟;熔池中枝晶择优生长显著,且存在晶界偏析现象;Al元素与V元素在液相中的浓度分布规律大致相同;随着扰动振幅的增大,熔池中的枝晶数量逐渐增加,枝晶臂间距减小,竞争生长进一步加强;模拟结果与实验结果基本吻合.     

Ti-6Al-4V合金的激光处理和TiN涂层

陶瓷涂层在工业上得到广泛地应用,特别是在切屑和成型工具方面.因为该涂层具有高的耐磨性,加涂的工具有长的使用寿命.商业上用的最多的是TiN涂层,这是因为TiN不仅具有高的硬度,而且具有化学和冶金的稳定性.从工程应用观点看,涂层与基体的结合能力,摩擦特性是决定该涂层适应性的主要特性.涂层与基体的结合强度是取决于涂层工艺和基材的表面处理方法.通常用涂层的硬度,粗糙度来表征其耐磨性,涂层不仅提供机械保护,而且还起到扩散阻挡层的功能.沙特阿拉伯的学者,Yoon等人的研究表明,TiN涂层可使钢的耐磨性能提高4倍.Molinori等人研究了Ti-6Al-4V的干滑动磨损机理.结果证实,随着滑动速度的增加,氧化磨损向氧化层剥离转化并具有较小的磨损速率.     

Ti-6Al-4V合金表面超声振动滚压强化研究

采用超声振动滚压加工技术对Ti-6Al-4V合金表面进行处理,探究该项技术对Ti-6Al-4V合金表面质量的影响。通过对该工艺加工前后的Ti-6Al-4V合金进行表面粗糙度参数、XRD图谱、截面微观形貌、表层残余应力及显微硬度的对比分析,结果表明:经该工艺处理后的合金表面各项粗糙度参数皆有明显降低;加工后的合金表面XRD图谱的衍射峰减弱且宽化,衍射角向高角度方向偏移;加工后的合金表层β相组织相较加工前明显细化,且随着深度增加β相组织逐渐增大;在距离表面约50μm位置的残余应力值最大可达到-967 MPa;加工后的合金表面显微硬度可达到421HV,且在0~140μm的深度范围内,显微硬度随着深度的增加逐渐减小至与基体硬度一致。经超声振动滚压加工后的Ti-6Al-4V合金表面质量显著提高,有利于提高其零部件的使用性能。     

Fe对Ti-6Al-4VELI合金力学性能的影响

研究了Fe含量(0.03%-0.24%,质量分数)对Ti-6Al-4V ELI(TC4 ELI)合金力学性能的影响。利用EBSD对合金显微组织进行了表征,对3种不同Fe含量的TC4 ELI的拉伸性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率(da/d N)、蠕变性能进行了对比分析。结果表明:随着Fe含量增加,在保持断裂韧性不变的同时,TC4 ELI合金的抗拉强度获得提高;3种Fe含量的TC4 ELI合金在室温和200℃时的疲劳裂纹扩展速率相当,而400℃条件下提高Fe含量将增大da/d N;低于350℃时,提高Fe含量能够增强合金的抗蠕变能力,而高于350℃时,Fe的作用相反。分析可知:微量Fe在β相内富集,具有固溶强化作用,从而提高了合金的抗拉强度;高于350℃时,Fe具有加速扩散作用,加速了基体内原子和界面的运动,导致裂纹尖端塑性区内位错运动阻力降低,从而提高了da/d N,并且Fe加快了位错攀移的过程,提高蠕变速率,而低于350℃条件下,扩散运动减弱,Fe主要起到强化作用。     

Ti-6Al-4V合金焊缝凝固组织控制及抗腐蚀机理的研究

首先深入研究了电子束扫描焊接对钛合金焊缝金属凝固组织细化的影响,发现模拟凝固前沿电子束扫描焊接才能细化焊缝凝固组织,提出了电子束扫描焊接细化凝固组织的机理。 其次,研究不同凝固组织的焊缝金属腐蚀性能发现,当电子束扫描频率为0～200Hz时,粗大柱状晶焊缝金属的阳极极化曲线中出现活化电流密度峰值,与母材的腐蚀电位差小于零,维钝电流密度显著高于母材,发生焊缝优先腐蚀。当电子束扫描频率为300Hz时,150μm等轴晶焊缝金属的阳极极化曲线与母材几乎重合,为焊缝和母材耐腐蚀的最佳匹配,由此提出焊缝与母材均等耐腐蚀的理论。当电子束扫描频率为400Hz时,100μm等轴晶焊缝金属的阳极极化曲线中未出现活化电流密度峰值,维钝电流密度低于母材,与母材的腐蚀电位差大于零,母材有优先腐蚀的倾向。 同时发现柱状晶微观组织中粗大的晶内组织及α相中均匀条形密排位错造成的应力场会加速均匀腐蚀,而亚稳β相分解成两相组织与点蚀有关,提出了钛合金焊缝金属均匀腐蚀和点蚀的机制。 最后得出焊缝金属凝固组织化学不均为性与母材化学不均匀性程度的差异,制约腐蚀反应的方向,是腐蚀发生的热力学判据,而焊缝金属凝固组织的化学不均匀性,是腐蚀反应的驱动力,为腐蚀反应的动力学判据。     

β转变组织形态等组织特征对Ti-6Al-4V力学性能的影响

Ti-6Al-4V合金组织与性能关系的研究表明,其拉伸塑性、疲劳强度(高周和低周疲劳)、断裂韧性、蠕变抗力及其他性能不仅取决于它属于针状还是等轴组织,还取决于初生α百分比、原始β晶粒尺寸、β转变组织形态及其他条件。在这些条件中,β转变组织形态是一个特别重要的因素。对于某一性能来说,在一种条件下针状组织优于含等轴α组织,而在另一条件下前者又可能近似或劣于后者。因此,笼统地比较这两类组织是不确切的。综合性能的比较表明,在所有本文述及的组织中,网篮状组织最佳和并列式组织最差。     

Ti-6Al-4V的α壳及超塑性行为

超塑成形比传统加工方法能大大节约成本及质量,它己取得商业和技术上的成功,尤其是应用在航空用钛构件的制作上.当钛在高温空气中暴露时,不仅会发生氧化,而且会由于氧渗入形成称为"α壳"的表面硬化层而使合金表面固溶硬化.由于富氧α相结构的脆性本质,α壳层是有害的,它可通过机械方法去除,但有时使工具严重磨损.新加坡的科研人员研究了α壳对Ti-6Al-4V超塑性行为的影响.     

Ti-6Al-4V合金熔体中各组元挥发趋势

在基于本课题组建立的熔体组元活度系数计算模型的基础上,计算了Ti-6Al-4V熔体中各组元的活度系数及其蒸气压,导出了判断熔体组元挥发趋势的相对挥发系数β,研究结果表明,在熔体温度低于2000K时,铝钛相对挥发系数β（Al：Ti）＞17,铝钒相对挥发系数β（Al：V）＞96,钛钒相对挥发系数β（Ti：V）＞15,即熔过程中组元挥发趋势从大到小依次为Al,Ti,V.这说明熔体成分变化主要是由于Al元素的挥发所致。     

微量氢对Ti-6Al-4V合金断裂韧性的影响

一、前 言 工业用Ti-6Al-4V合金在其生产和使用过程中无疑会带入微量氢。按照传统的材料性能试验(拉伸试验)和力学分析方法,微量氢对其性能并无多大影响。只有当其含量较高(超过125ppm)时,其性能才会显著降低。然而,近年来,Ti-6Al-4V合金在使用过程中,人们发现尽管微量氢的存在并不使其常规性能下降,却有可能引起脆断事故的发生。这样,使得人们开始采用新的力学性能试验方法—断裂力     

Ti-6Al-4V合金铸件拉伸性能差异原因分析

目的 研究Ti-6Al-4V合金两种不同结构铸件产品之间,拉伸性能存在着较大差异的原因。方法分别对同批次母合金浇注的两种熔模精密铸件进行化学成分分析、金相组织检查和拉伸试棒宏微观断口形貌观察。方法 分析发现,肋板和支承座铸件两者化学成分没有明显差异,断口表面未见明显冶金缺陷。金相组织检查表明：肋板的原始β晶粒尺寸和晶粒内部的α片层间距均,小于支承座的原始β晶粒尺寸和晶粒内部α片层间距。结论 分析结果表明,拉伸性能数据存在差异主要与其晶粒度和晶内片层间距差异有关,该组织差异主要由铸造工艺中不同的冷却速度引起的。通过改变取样位置,试样的拉伸强度可获得明显提高。