Fe83Ga17Tby合金组织结构及磁致伸缩性能

采用Φ7.62 mm装甲钢平头子弹对Ti-6Al-4V合金进行侵彻,分析了Ti-6Al-4V合金弹着点及其弹着点周围宏观与微观组织变化与损伤.结果表明,Ti-6Al-4V合金弹着点微观组织变化与损伤与侵彻不同阶段所受应力、应变、应变硬化、热软化和弹头形状等因素密切相关.在高应变率下,Ti-6Al-4V合金绝热剪切带的形成是一个由萌生、扩展、完全发展组成的过程.Ti-6Al-4V合金弹着点在不同发展阶段的组织变化与损伤不同,各个阶段靶板受力状态在其微观组织变化与损伤中起到非常重要的作用.     

Effects of Fiber Volume Fraction on Transverse Tensile Properties of SiC/Ti-6Al-4V Composites

采用有限元法分析了在残余应力和外加横向载荷作用下纤维体积分数对SiC/Ti-6Al-4V复合材料横向拉伸行为的影响。通过弹簧连接纤维与基体界面的重合节点来模拟界面脱粘。结果表明,在界面结合强度一定时,界面脱粘应力(对应于应力-应变曲线上应变的跳跃)受0°方向界面径向残余应力影响较大;在界面脱粘先于基体屈服时,复合材料失效应力(对应于应力-应变曲线上的水平部分)主要取决于纤维体积分数,且体积分数越低,失效应力越高。     

SiC维纤增强钛基复合材料的疲劳裂纹扩展速率

用箔-纤维-箔法制备SiC纤维增强Ti-6Al-4V复合材料,研究复合材料在加载频率f=10Hz、应力比R=0.1、最大应力σmax=300MPa条件下的疲劳裂纹扩展速率(da/dN),并采用扫描电子显微镜对疲劳破坏断口进行观察和分析。结果显示,在该加载条件下,复合材料第Ⅱ阶段疲劳裂纹扩展速率符合高斯函数。断口观察表明,复合材料的基体在裂纹稳态扩展区出现明显的疲劳条带,复合材料的疲劳损伤可以分为纤维断裂、基体开裂和纤维/基体界面脱粘等多种形式。     

热处理对SiC/Ti-6Al-4V复合材料力学性能的影响

测定了经过900℃不同时间热处理的SiC/Ti-6Al-4V复合材料的拉伸强度,并采用全局载荷分配模型计算了复合材料的强度。发现长时间热处理后,复合材料强度的计算值与实测值吻合很好,但该模型对未经热处理的制备态试样的预测值偏高。扫描电镜和透射电镜微观分析表明,随着热处理时间的延长,SiC/Ti-6Al-4V复合材料的界面反应区增厚而SiC纤维的C涂层逐渐消耗,复合材料的界面结合强度逐渐增加但抗拉伸强度逐渐下降。界面反应形成的反应产物主要为TiC,在C涂层消耗完的区域还形成了Ti5Si3。界面反应是使复合材料力学性能变差的主要原因。     

Ti-6Al-4V合金两次侵彻弹着点损伤及组织演化

利用装甲钢平头弹丸垂直侵彻Ti-6A1-4V合金靶板,分析相同弹道学条件下,两次侵彻同一靶板不同位置材料的微观组织与弹着点损伤演化特征.研究靶板两次侵彻损伤程度和一次侵彻对再次侵彻造成的影响.结果表明,两次侵彻形成的剪切带都萌发于靶板与受力方向成45°角方位.第1次侵彻形成的剪切带较短,剪切带有弯折与扭转,剪切带在与受力方向成45°角萌发后沿浅表面向30°角方向扩展.第2次侵彻形成的剪切带较长,剪切带内孔洞相连,剪切带在与受力方向成45°角方位形成后向平行于受力方向纵深发展.第2次剪切损伤大于第1次剪切损伤的主要原因是第1次侵彻过程中靶板局部区域形成了绝热剪切带,从而引起了靶板材料强度增高、残余应力呈不均匀分布以及笫2次侵彻过程中残余应力与应力叠加、局部应变硬化以及应变率硬化所致.     

Stress Distribution in the Cruciform Specimen under Transverse Tension Stress for SiC/Ti-6Al-4V Composites

The cruciform specimen was selected to obtain the transverse tensile behavior of SiC fiber reinforced titanium matrix composites. Moreover, the means of combining the unilaterally coupled finite element method with the transverse tensile test was developed to evaluate the interfacial normal bond strength of composites. The results showed that the initial non-linearity in the transverse stress-strain curve of SiC/Ti-6Al-4V occurs at the stress of 350 MPa. The means of combining the unilaterally coupled finit...     

Effect of Hot Isostatic Pressing Parameters on the Microstructures and Grain Growth Behavior of the Matrix of SiCf/Ti-6Al-4V Composites

在两种不同的热等静压工艺参数下采用基体涂层纤维法(MCF)制备了SiCf/Ti-6Al-4V复合材料。基于实验观察和理论分析研究了复合材料基体的显微组织特征和晶粒长大行为。采用EDS和SEM分析技术研究了基体的相组成及相应的化学成分、形貌和体积分数等主要显微特征,为Ti-6Al-4V基体涂层纤维(MCFs)热压成SiCf/Ti-6Al-4V复合材料过程中基体显微组织演化提供了一定的参考依据。此外,基于Lifshitz-Slyosov-Wagner(LSW)动态再结晶模型预测了热等静压过程中基体的晶粒长大行为,并讨论了理论预测与实验结果之间的关系。     

Effect of properties of SiC fibers on longitudinal tensile behavior of SiCf/Ti-6Al-4V composites

Three types of SiC fibers with different tensile strength were employed to prepare unidirectional titanium matrix composites. The strengths of the original SiC fibers and extracted fibers from the composites were measured. The results show that the mechanical properties of fibers are greatly damaged by the consolidation processing of the composite. The strength data of the extracted fibers are used to predict the strength of the composites according to two theoretic models. The Globe Load-Sharing（GLS） model overestimates the strength of the composites. If the Local Load-Sharing（LLS） model assumes that failure occurs after the formation of a cluster with three broken fibers, the model can predict the strength of the composites exactly.     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形及微观组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti-6Al-4V合金的高温变形力学行为和超塑性,并对试样断口附近的组织进行了观察。结果表明,随着变形温度的升高或初始应变速率的降低,Ti-6Al-4V合金的流动应力明显减小;Ti-6Al-4V合金的最佳超塑性变形工艺参数为880℃/0.001s-1,最大延伸率为689%,峰值应力仅为30.03MPa;在超塑性拉伸过程中,试样变形区发生明显的动态再结晶,使片层状的α相晶粒破碎、细化和等轴化,促进超塑性的增加;随着变形温度的提高、变形量增大和变形时间的加长,再结晶α相发生了聚集长大,从而使显微组织明显粗化。对于双态组织的两相钛合金,最佳超塑性变形温度应低于或等于片层状α→β转变的终了温度。     

电子束选区熔化Ti-6Al-4V显微组织与疲劳性能研究

采用电子束选区熔化成型技术制备了Ti-6Al-4V合金试样,研究了成型态与热等静压态的显微组织、拉伸及高周疲劳性能。结果表明,成型态的组织为沿沉积方向生长的柱状晶;柱状晶内部以魏氏组织为主,也有α/β片层组织存在。成型态材料的拉伸强度并未受到少量气孔及未熔合缺陷的影响,其强度和延伸率达到了ASTM标准。热等静压消除了材料内部缺陷,但显微组织发生粗化,材料抗拉强度下降约5%,但延伸率提高了约35%。热等静压后Ti-6Al-4V合金的高周疲劳性能得到显著改善,在1×10₇寿命,R=0.1的测试条件下,疲劳极限达到600MPa。根据断口信息分析了典型试样的裂纹萌生与扩展行为,大多数试样的裂纹源位于表面,材料拉伸性能分散性较大是疲劳寿命分散性大的主要原因之一。     

Dehydrogenation of Hydrogenated Ti-6Al-4V Alloy

对未置氢及置氢Ti-6Al-4V合金进行了TG/DSC试验,研究了置氢钛合金的除氢行为。结果表明,当温度超过600℃时,置氢钛合金的失重规律与未置氢钛合金具有较大的差别。当加热温度在600~900℃之间时,置氢钛合金的失重随着氢含量的增加而增加。这是由于置氢合金中的亚稳相发生了分解。不考虑合金氧化的影响,置氢钛合金的最大失重与合金中的氢含量一致。置氢钛合金的最佳除氢温度为750℃。对于不同氢含量的置氢钛合金,其除氢工艺是相同的。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的界面研究

采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪研究了用中国制备SiC纤维增强的Ti-6Al-4V复合材料的界面反应,发现在SiC纤维的C涂层和Ti-6Al-4V基体之间形成的界面反应产物为细晶粒和粗晶粒的TiC,而无C涂层的SiCf/Ti-6Al-4V的界面反应产物,从SiC纤维到Ti-6Al-4V基体,依次为细晶粒的TiC+Ti5Si3、粗晶粒的TiC和Ti3SiC2.还测量了界面反应区厚度并讨论了界面反应机理.     

TC4钛合金高温变形时的微观组织演变

基于TC4钛合金压缩变形时的微观组织观察和定量金相实验,研究了变形工艺参数(变形温度、应变速率和变形程度)对微观组织演变和组织参数(初生α相晶粒尺寸和体积分数)的影响。结果表明: 在α+β两相区,随着变形温度的升高,初生α相晶粒尺寸呈波浪状变化,初生α相逐渐减少;随着应变速率的增加,初生α相形貌由等轴状转变为长条状,微观组织参数的变化规律与温度有关,当变形温度高于1203 K时,初生α相晶粒尺寸逐渐减小,而低于1203 K时,初生α相晶粒尺寸呈波浪状变化。当变形温度高于1223 K时,初生α相体积分数呈波浪状变化,而低于1223 K时,初生α相体积分数逐渐减小;随着变形程度的增加,二次α相逐渐减少,初生α相晶粒尺寸呈先减小后略有增大的趋势,而初生α相体积分数变化较小     

Ti及Ti-6Al-4V的水基凝胶注模成形研究

将凝胶注模工艺应用于金属Ti及Ti-6Al-4v合金粉末的坯体成形，研究了高固相含量的Ti粉和Ti-6Al-4V合金粉末的料浆的制备。结果表明，用凝胶注模工艺制备出了固相含量为54φ%的钛合金粉末料浆和形状复杂的坯体；粉末的颗粒形状是影响料浆固相含量的重要因素，球形粉末配制成的浆料固相含量最高，近球形次之，片状最低；分散剂柠檬酸铵也可以显著提高浆料的固相含量。     

Ti-6Al-4V合金在真空中的干滑动磨损行为

在真空(10^-^5Pa)条件下对Ti-6Al-4V合金进行了系统的磨损性能测试，研究了载荷和滑动速度对Ti-6Al-4V合金磨损率的影响．对Ti-6Al-4V合金的磨损表面进行了显微组织分析．实验结果表明，Ti-6Al-4V合金的磨损率随载荷和滑动速度的升高而增加．磨损表面具有层状结构的舌状形貌特征，分析表明这是Ti-6Al-4V合金表面通过接触点处材料的被推挤和碾压过程形成了特殊的变形堆砌层的结果．显微组织分析显示，这种变形堆砌层具有50—100nm尺寸的细小显微组织结构和50mm以上的厚度．     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形时的组织演化

利用光学显微镜和扫描电镜对超塑性拉伸后的细晶Ti-6Al-4V合金分别进行了断口形貌分析和组织演化规律研究。结果表明:细晶Ti-6Al-4V合金室温拉伸时,断裂方式为准解理断裂;超塑性拉伸时,试样断裂的主要形式是韧窝-空洞聚集型断裂。在初始应变速率不变的条件下,随着拉伸温度的升高,α相晶粒尺寸增大,β相数量增多,空洞数量减少,且在840℃至930℃拉伸时,α相晶粒仍保持等轴状态,但在较高温度(960℃)拉伸时,α相晶粒被拉长,部分区域出现网篮组织。在拉伸温度不变时,随着初始应变速率的降低,α相晶粒尺寸增大,β相增多,空洞数量减少。高温(960℃以上)拉伸时,β相颗粒具有良好的塑性和较低的硬度,丰富的β相有利于晶界协调滑动,并对空洞的产生具有抑制作用。     

载荷比对含氢Ti-4Al-2V钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了含氢量为110μgg/和280μg/g的Ti-4Al-2V钛合金在不同载荷比下的疲劳裂纹扩展行为。载荷比降低，da/dN曲线向高△K方向移动，并逐渐不出现疲劳裂纹的近门槛扩展阶段；无论载荷比和含氢量的高低，稳态裂纹扩展区的裂纹扩展行为符合Paris幂律关系，即da/dN=C(△K）^m；含氢量为110μg/g时，载荷比对稳态裂纹扩展区的da/dN没有影响；含氢280μg/g时，载荷比降低，稳态裂纹扩展区的da/dN也降低；载荷比影响裂纹由近门槛扩展区进入稳态裂纹扩展区的应力强度因子范围△Kp和开始失稳扩展的应力强度因子范围△K1H。载荷比越小，△Kp和△K1H越大。     

热循环对Ti-6Al-4V合金显微组织与疲劳性能的影响

对Ti-6Al-4V轧制板材依次进行了920_oC, 800_oC, 850_oC, 900_oC四次热循环,研究了材料在每次热循环后的显微组织及微观织构的演变,并对热循环前后的拉伸和旋转弯曲疲劳性能进行了比较。结果表明,原材料中存在的长条a相发生再结晶后趋于等轴化,其组织不均匀性在920_oC,800_oC两次热循环后得到根本性改善,再经历850_oC, 900_oC两次热循环后,初生a相进一步等轴化并稍有长大,其体积分数维持稳定。原材料具有较强的横向织构,有多个平行于轧制方向的宏观带存在,导致了轧向的疲劳性能优于横向,中值疲劳极限分别为497MPa/474MPa。热循环后横向织构强度有所减弱,并且出现了一定程度的(0001)基面织构。经历4次热循环后,材料的显微组织发生粗化,拉伸强度降低了约20MPa,轧向/横向的中值疲劳极限下降至441MPa/441MPa。     

湿喷丸强化对TC4疲劳性能的影响机制

利用湿喷丸技术对TC4钛合金进行表面改性处理,显著提高了材料疲劳寿命。对疲劳断口微观组织观察发现,湿喷丸强化处理使试样疲劳裂纹萌生位置由表面转移至试样内部约1 mm深度区域。通过对湿喷丸改性层微观组织分析可知,改性层内的细晶强化和位错强化是导致裂纹萌生位置发生改变的主要因素。湿喷丸引入的残余压应力对裂纹扩展起到有效的阻碍作用。细晶强化、位错强化和残余压应力共同作用提高TC4钛合金的抗疲劳性能。     

SiCf／Ti-6Al-4V复合材料的界面性能

采用纤维推出法测量了SiCf／Ti-6Al-4V复合材料的界面剪切强度。结果表明，热压态碳涂层和未涂层纤维与基体的界面剪切强度分别为118．2MPa和230MPa，界面脱粘发生在碳涂层或纤维与界面反应层之间。500℃，600℃和800℃退火处理后，界面剪切强度均低于热压态的强度，随退火时间的增加，500℃处理后的界面剪切强度呈下降趋势，600℃和800℃处理后呈微弱上升趋势，而且800℃处理后，界面脱粘可发生在基体／界面反应层和碳涂层或纤维／界面反应产层2个界面。