微观组织对TA15钛合金力学性能的影响

比较了两个(α＋β)两相区轧制的TA5钛合金环形件的显微组织和力学性能，分析了两个环形件的工艺控制特征及微观组织对力学性能的影响。结果表明，两相区轧制的TA15合金环形锻件获得了含有等轴初生α相和β转变组织基体的双态组织，等轴初生α相及β转变组织的体积分数和口转变组织中的次生α相的形貌对合金的力学性能有显著影响。等轴初生α相体积分数增加有利于塑性和冲击韧性性能提高，但降低了断裂韧性、持久和蠕变性能。β转变组织体积分数减少且次生α相的球化会显著降低合金抗裂纹扩展的能力，从而降低了高周疲劳性能。     

钛合金超声探伤中杂波与组织的关系

钛合金饼环材在超检查中，经常遇到杂波信号超标问题，从试样解剖，小型试验等方面对此进行研究，认为，杂波信号的高低不是组织好坏的反映，而是组织不均匀的反映，但组织不均匀反射信号不一定高，即组织不均匀是杂波信号的必要条件，而不是充条件。     

热处理工艺对TA5钛合金棒材显微组织及性能的影响

经过多火次锻造得到具有均匀细小等轴组织的TA5钛合金棒材,在600~800℃范围内对其进行不同温度和不同保温时间的退火热处理,研究不同热处理工艺对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,热处理温度在700~750℃,保温时间在60~90 min之间时,得到的组织为更加均匀的等轴组织;棒材的抗拉强度为740 MPa左右,屈服强度在595 MPa左右,延伸率在14%左右,强度和塑性达到较好的匹配。     

β相区冷却方式对TA15钛合金组织与冲击性能的影响

将TA15钛合金加热到单相区温度(β相区),随后分别采用水冷、空冷以及炉冷三种方式进行冷却处理,使用光学显微镜、冲击性能测试以及扫描电子显微镜等手段,研究不同冷却方式对TA15钛合金组织与冲击性能的影响,结果表明：合金经三种冷却方式处理后,组织中均出现粗大β晶粒,水冷的组织中析出α′相,而空冷的组织中析出细小针状次生α相,炉冷组织中析出片状α相。三种冷却方式中,合金经炉冷处理后冲击吸收功最大,其次是空冷,水冷最差。三种冷却方式的断裂类型均以脆性断裂为主,断口形貌均是以岩石状形貌为主,并有少量尺寸较小且深度较浅的韧窝分布在表面。     

厚板超声斜射波探伤工艺的研究和实践

厚板超声波探伤一般采用直射波探伤方法,斜射波探伤的标准和工艺涉及很少。结合核电用厚板斜射波探伤的标准和要求,对其关键工艺进行了研究,阐述了其实施方法。     

Fe元素对TA15钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了添加少量的Fe元素(0.2%,质量分数)对TA15钛合金力学性能的影响。对比分析了未添加Fe元素的TA15合金和添加了0.20%的Fe元素的TA15合金(TA15-Fe)的拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性、高温持久性能,并利用能谱仪测试了合金中主要元素的分布情况。研究结果表明:添加少量Fe元素对TA15钛合金的显微组织没有明显影响;两种合金的冲击韧性和室温、高温断裂韧性也基本无差异;而TA15-Fe钛合金的室温、高温抗拉强度较TA15钛合金提高约15 MPa,但在500℃下的持久寿命显著降低。这是由于Fe元素在β相内富集,起到固溶强化作用,从而提高了合金的抗拉强度;到了500℃Fe元素扩散迅速,从而加速了基体内原子和空位的运动,导致持久过程中位错攀移阻力下降,因此持久寿命降低。     

TA15钛合金冷轧板材异常组织剖析

主要针对中试试验中TA15钛合金冷轧板材异常性非等轴组织形貌进行分析,为进一步稳定其轧制工艺及进行工业化生产提供帮助。     

杂质成分对TA15钛合金力学性能和微观组织的影响

主要研究了杂质元素N、O、Fe含量对TA15钛合金力学性能的影响，并通过光学显微镜、扫描电镜等实验手段对不同杂质成分的微观组织进行了研究分析。研究结果表明：随着杂质N、O、Fe含量的增加，TA15钛合金的室温拉伸、高温持久均得到提高。在显微组织上，不同杂质含量的组织形貌、结构有一定的差别。     

热处理对TA15钛合金中厚板材组织及力学性能的影响

研究了退火温度在750—1010℃范围内对TA15钛合金中厚板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,在750～950℃两相区退火时,随着退火温度的升高,等轴化程度提高,初生α相含量从约70％降至约30％;次生α相逐步析出并长大,900℃开始,次生α相开始粗化,950℃时,次生α相粗化明显。室温强度则随退火温度的升高先降低后升高再降低,在880℃时抗拉强度和屈服强度同时达到最大峰值,而室温塑性总体上波动较小,与强度呈相反规律变化。与两相区退火相比,β退火后由于组织中存在粗大魏氏体以及晶界α相而使强度和塑性同时急剧下降。在整个退火温度范围（750～1010℃）内,屈服强度对于退火温度的变化更敏感,其波动幅度比抗拉强度更大。     

固溶温度对TA19钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶温度对TA19钛合金棒材显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:随着固溶温度的升高,等轴α相含量下降较快,大致呈先快后慢的双线性下降变化趋势,而等轴α相尺寸变化较小,大致呈线性下降;β相在固溶过程中发生再结晶,且再结晶晶粒随固溶温度升高而长大。TA19钛合金棒材的抗拉强度和屈服强度随固溶温度的升高而降低,延伸率和断面收缩率基本保持在同一水平上,其强度的变化主要受滑移长度的影响,合金元素分配作用所引起的基体弱化对强度也有一定的作用。     

锻造工艺对TA15钛合金扁坯组织和力学性能的影响

采用4种不同锻造工艺对TA15钛合金棒材进行热加工锻造,得到规格为80 mm×150 mm×L的扁坯,对扁坯进行800℃×1 h热处理。研究了加工工艺对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,采用一次锻造(温度T1)/慢冷+二次锻造(温度T2)/快冷的工艺,锻出的TA15钛合金扁坯组织中初生α相含量约为10%,基体上具有较多的细小针状组织。用该工艺加工的TA15钛合金,其力学性能较其他工艺的高,横向和纵向性能差异较小,是一种性能比较优良的框锻件生产用坯料。     

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。     

烧结工艺对TA15粉末冶金钛合金组织与性能的影响

采用氢化脱氢TA15钛合金粉末为原料,通过模压成形与真空烧结及进一步热等静压(hot isostatic pressing,HIP)处理,制备TA15钛合金,对烧结合金及其热等静压后的组织形貌与拉伸性能进行分析与测试,研究成形压力及烧结温度对该合金组织与性能的影响。结果表明,随压制压力增大或烧结温度升高,烧结体的抗拉强度和伸长率都提高。热等静压后晶粒趋于球化,抗拉强度提升不明显,伸长率提升较显著。压制压力为700 MPa,烧结温度为1 300℃时,烧结合金的抗拉强度和伸长率都达到最大值,分别为1 050 MPa和2.81%。经HIP处理后合金的抗拉强度最高达到1 170 MPa,最大伸长率为5.6%。     

TA15钛合金超塑性变形时的组织演变

研究了TA15钛合金超塑性变形后显微组织的演变及变形条件对超塑性变形行为的影响。结果表明:在变形温度为850~950℃、应变速率为1×10-4~1×10-3s-1超塑性拉伸时,TA15钛合金表现出良好的超塑性变形性能,且在900℃,5.5×10-4s-1变形条件下,延伸率最大为803.3%。在应变速率不变的条件下,随着变形温度的升高,α相晶粒尺寸增大,β相含量增加,晶粒仍保持细小、等轴状态。在变形温度一定时,随着应变速率的降低,α相晶粒尺寸增大,β相含量增加。同时变形程度对显微组织有显著影响,拉伸后不同部位的显微组织均有一定程度的粗化,变形程度越大,晶粒粗化的越明显,并伴有α相到β相的转变。变形过程中,加工硬化与变形软化相互竞争,表现为传统超塑变形的稳态流动特征。     

显微组织类型对TC4钛合金丝材性能的影响

α+β两相区轧制的TC4钛合金丝材经不同工艺热处理后,获得等轴组织、双态组织和片层组织,研究了微观组织特征及其对合金拉伸性能和疲劳性能的影响。结果表明：等轴组织α晶粒最为细小且具有较高的位错密度,表现出最高强度;双态组织α相较等轴组织显著长大,位错密度明显降低,具有最好的工艺塑性;片层组织原始β晶粒粗大,塑性最低。3种组织中片层组织疲劳性能最好,当裂纹长度<250μm时,不同显微组织对应的裂纹扩展速率差异较大,片层组织的扩展速率最低,等轴组织最高;当裂纹长度>250μm时,3种组织的裂纹扩展速率无显著差异。综合考虑TC4钛合金丝材的力学性能和工艺塑性,应选择双态组织作为产品的最终组织状态。     

热处理制度对SLM成形TA15钛合金组织及性能的影响

实验采用选区激光熔化成形（SLM）技术制备了TA15钛合金试样,研究了热处理制度对TA15钛合金试样微观组织和拉伸及冲击性能的影响。研究结果表明,单重热处理方式下,随保温时间的延长和退火温度的升高,微观组织α’马氏体逐渐分解,次生α相和β相的体积分数则逐渐增加,试样拉伸强度整体呈下降趋势,但断裂韧性呈现先升高后降低的趋势。其中在850℃保温4 h热处理制度下,试样具有较优的综合性能,其抗拉强度为1 033 MPa,冲击功为38 J。双重热处理制度下,显微组织主要是以网篮状为主的α+β两相组织,微观组织均质化程度更高,表现为宏观性能分散性较小,其抗拉强度均值达1 029 MPa,冲击功为40 J。     

烧结温度对SPS制备TA15钛合金组织与拉伸性能的影响

利用放电等离子烧结法(SPS)制备TA15钛合金试样,并采用扫描电子显微镜、自动转塔显微硬度计和电子万能试验机研究烧结温度对合金显微组织、硬度与力学性能的影响。结果表明,烧结温度对TA15钛合金微观组织具有显著影响,当烧结温度在900℃以上时,TA15钛合金由等轴组织转变为魏氏组织,且原始β相尺寸增大,魏氏组织中片层间距更加细密。在烧结温度850℃、烧结时间5 min、烧结压力40 MPa条件下,TA15钛合金具有最佳的力学性能,室温抗拉强度和屈服强度分别为1032.15、943.39 MPa,延伸率为17.72%。     

热处理工艺对TA15钛合金冲击性能的影响

热处理工艺是调整TA15钛合金显微组织和力学性能的重要手段之一。以往文献较多地研究了热处理制度对TA15钛合金拉伸性能的影响。研究了退火温度对TA15钛合金锻件、棒材显微组织和冲击性能的影响,目的是通过改变退火温度调整合金的显微组织参量,改善TA15钛合金冲击性能。其结果表明:提高退火温度可以增加初生α相尺寸和次生α相片层厚度,从而提高合金的冲击性能。特别是对小规格锻件,退火温度从810℃提高到850℃,冲击值可提高10 J.cm-2以上。     

热处理工艺对TA15钛合金棒材组织和性能的影响

研究了普通退火、β退火的单重热处理制度和强韧化的双重热处理制度对TA15钛合金棒材组织和性能的影响规律。结果表明,在普通退火温度范围内,合金组织形貌变化不大,均为等轴组织,合金的强度和冲击韧性随退火温度的升高而增加,塑性基本保持不变;β退火得到粗大的魏氏体组织,综合力学性能最差;在双重热处理过程中,第二重热处理温度主要影响片层α相的厚度,随着第二重热处理温度的升高,片层α相厚度增加,合金的强度降低,冲击韧性增加。当热处理制度为975℃×1 h/WQ+850℃×2h/AC时,合金组织由约24%的初生等轴α相、55%左右的网篮α相和β转变组织组成,此时合金具有良好的强韧性匹配。