缺口对TC21钛合金全片层组织拉伸性能的影响

研究了缺口对具有全片层组织的TC21钛合金的拉伸性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察分析了其显微组织和断口形貌特征,计算出了不同退火状态下TC21合金的缺口敏感性系数,并建立TC21钛合金显微组织-缺口拉伸性能的定量关系。结果表明:缺口半径对全片层组织的TC21钛合金的拉伸强度和塑性有显著的影响;随缺口半径的增大,合金拉伸强度逐渐下降,塑性也降低,没有出现"缺口强化"效应;随退火温度增加,全片层组织的TC21钛合金的缺口敏感性减小;缺口对TC21合金的微观断裂机制影响不大,主要为准解理和延性断裂两种混合断裂机制,但随着缺口半径增加,合金断口的宏观特征脆性倾向越明显。     

铸态TC18钛合金热变形行为研究

采用Gleeble-3800热模拟机对铸态TC18钛合金进行高温热压缩变形实验,分析该合金在变形温度1000~1150℃、应变速率0.01~10s-1和变形量为70%条件下流变应力的变化规律。确定TC18钛合金热变形激活能,建立热加工图,并通过组织观察对热加工图进行解释。综合不同应变量下的热加工图,获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,为铸态TC18钛合金热加工工艺优化提供理论依据。     

冲击载荷下TC18钛合金力学性能模拟研究

TC18钛合金在退火状态下的屈服强度非常高,进行动态力学性能测试存在一定困难,可优先考虑采用数值模拟方法对其动态力学性能进行研究,而数值模拟结果的精确性主要取决于合金本构方程的精确性。为了减少数值模拟与实验结果之间的差异,在Johnson-Cook模型的基础上做了调整,利用ABAQUS软件的子程序接口自定义了材料本构子程序UMAT,以代码的形式来扩展ABAQUS程序的功能。通过与ABAQUS/Standard软件分析结果以及实验结果的对比,验证了自定义材料本构子程序UMAT计算结果的精确性与可靠性。该研究可为TC18钛合金的结构设计提供参考。     

TC21钛合金的全片层组织和冲击性能研究

利用光学显微镜、场发射扫描电镜和示波冲击试验机等研究了TC21钛合金在不同退火温度下的全片层组织演化规律和冲击韧性。结果表明：TC21钛合金经980 ℃固溶处理后,再经720、770、820 ℃退火处理,均能获得具有多层次特征的全片层组织。随着退火温度升高,TC21钛合金组织中α片层厚度、晶界α相厚度、α丛域尺寸都增大,而β晶粒尺寸基本保持不变。合金显微组织中小角度界面的比例随退火温度的升高而逐渐增加,冲击断裂过程中的裂纹形成功和扩展功也逐渐增大,且扩展功所占比例提高;断裂机制从穿晶断裂为主逐渐向沿晶界和丛域界断裂为主转变。     

TC18钛合金准β锻锻件热处理工艺试验研究

由TC18钛合金准β锻锻件热处理工艺试验研究可知,时效温度对TC18钛合金力学性能的影响更大,通过调整时效温度可得到所需的强度、塑性和断裂韧度匹配。     

热变形温度对TC18钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了热变形温度从(tβ-25℃)～(tβ 20℃)变化时,对TC18钛合金模锻件显微组织和拉伸、冲击、断裂韧度等主要力学性能的影响.结果表明:合金强度随变形温度升高变化不大,均在1 200 MPa左右;而塑性、冲击韧性以及断裂韧度等性能指标对热变形温度变化反应敏感;两相区变形时获得双态组织,合金的塑性和冲击韧性较高,ψ≥40%,aKU≥40 J/cm2;但断裂韧度偏低,KIc＜50 MPa·m1/2.β区变形时获得片状组织,合金具有较高的断裂韧度,KIc＞50 MPa·m1/2;但塑性和冲击韧性较低,ψ≥20%,aKU≥25 J/cm2.在相变点附近变形时容易导致合金组织和性能出现不均匀性.     

TC18钛合金的微观组织和力学性能

本研究使用真空自耗炉制备出Ti-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr钛合金,然后进行了热机加工和热处理。本文对热处理后材料的微观组织和力学性能进行了研究。热处理后,初生α相呈现出球形、近似等轴、盘状以及短棒状等多种形貌,这和α的晶界偏析有关。拉伸试验中试样表现出了良好的强度和塑性,不过材料的屈强比值却高达0.95。这说明拉伸过程中试样位错强化增长相对缓慢。研究认为拉伸过程中晶界吸收了增殖的位错,这是导致材料高屈强比的首要原因。     

TC18钛合金电子束熔丝成形送丝工艺与显微组织性能

利用电子束熔丝成形(EBRM)技术制备了TC18钛合金试样,研究了相同热处理工艺条件下,不同送丝方式对电子束熔丝成形TC18钛合金组织与性能的影响。结果表明:电子束熔丝成形件经热处理后,2种工艺对应的宏观组织均为异常粗大的β柱状晶,但是单丝工艺晶粒尺寸较双丝工艺细小;2种工艺成形后显微组织均为片状初生α相、β转变组织及晶界α相,单丝片状初生α相含量多于双丝,且片间距小于双丝;单丝工艺对应的塑性及稳定性均高于双丝,强度略低于双丝。     

TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究

通过对TC18钛合金在100～1000℃温度范围内的氧化试验以及力学性能测试试验,研究了其氧化色变化规律,并探讨了氧化色与力学性能的关系。结果表明:经氧化处理后,TC18钛合金表面形成多种不同氧化色,且随氧化温度升高,合金表面颜色逐渐加深,合金力学性能均明显下降。合金表面氧化色与其力学性能存在一定的对应关系:当氧化色为浅绿色即加热温度为650℃时,材料力学性能已不满足TC18钛合金标准力学性能。     

TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究

通过对TC18钛合金在100~1000 ℃温度范围内的氧化试验以及力学性能测试试验,研究了其氧化色变化规律,并探讨了氧化色与力学性能的关系。结果表明：经氧化处理后,TC18钛合金表面形成多种不同氧化色,且随氧化温度升高,合金表面颜色逐渐加深,合金力学性能均明显下降。合金表面氧化色与其力学性能存在一定的对应关系：当氧化色为浅绿色即加热温度为650 ℃时,材料力学性能已不满足TC18钛合金标准力学性能。     

热处理工艺对TC18钛合金组织和性能的影响

采用不同的固溶温度、固溶后冷却速度以及时效温度,通过性能检测、电子显薇镜观察：较系统地研究了TCl8钛合金热处理工艺对组织和性能的影响。结果表明,于830℃固溶并缓冷至750℃后空冷,然后在600℃时效,锻件的强度和断裂韧性可得到最佳的匹配。     

基于J-C模型的TC18钛合金动态本构方程构建

采用电子万能试验机对TC18钛合金进行常温准静态压缩实验,得到该合金在准静态下的实验数据,根据实验数据,选用分离式Hopkinson压杆对TC18钛合金在温度分别298、523、773、1 023 K,应变率分别为500、1 000、1 500 s-1下进行动态力学性能实验,从而获得TC18钛合金在高温动态压缩条件下的应力-应变曲线,并利用J-C模型对合金在高应变率下的动态塑性本构关系进行拟合,最终建立该合金在高温下的动态塑性本构方程。通过对模型的计算结果分析表明,该模型可以较好地预测TC18钛合金在高温与冲击载荷共同作用下的塑性流变应力。     

退火温度对TC4钛合金动态断裂韧性的影响

采用示波冲击法,对750℃、相变点以下(20～60)℃、相变点以上10℃等7种不同热处理状态TC4钛合金的动态断裂韧性进行了测试,结合金相组织观察及扫描电镜断口形貌观察,分析了初生α相含量及次生α相形貌对TC4钛合金动态断裂韧性的影响.结果表明,对于初生α+β转变组织的TC4合金,初生α相含量在47％～50％范围,次生...     

损伤容限型TC4-DT钛合金性能

研究了热处理制度对损伤容限型TC4-DT钛合金组织和性能的影响,对比分析了不同热处理制度与力学性能之间的内在关系,深入研究不同冷却速率对TC4-DT合金断裂韧性的影响。结果表明：不同热处理制度可以调节显微组织的参数,包括初生α含量、β晶粒尺寸以及片层α的尺寸等,从而对合金性能产生影响,从理论上分析了影响合金性能的关键因素,并通过断口分析了裂纹扩展方式     

TC4钛合金的显微组织及其抗冲击韧性

对TC4钛合金采用不同的热处理工艺,获得了马氏体组织、粗大网篮组织、针状组织、魏氏组织、蠕虫状组织和等轴状+块状双态组织的组织状态,采用夏比冲击试验,对其抗冲击韧性进行分析.结果表明:不同组织状态的TC4钛合金,其抗冲击韧性存在较大差异,原始态TC4钛合金为粗大的魏氏组织,抗冲击韧性很差,Akv2可达20 J;热处理后,等轴状+块状双态组织的冲击功最高,Akv2可达60 J,抗冲击韧性较好;马氏体组织、针状组织、粗大篮网状组织和魏氏组织的冲击功较低,Akv2可达40J,抗冲击韧性较差;蠕虫状组织冲击功最低,Akv2约为30 J,抗冲击韧性最差.     

退火温度对TC18钛合金组织及织构演变规律的影响

随着钛合金锻件的大型化,锻造过程中应力场、温度场不均匀问题更加突出,锻件局部形成锋锐织构的可能性大大增加,易对产品的可靠性及安全性造成危害。本文利用EBSD技术,对比了工业生产的大规格TC18钛合金棒材不同位置中心及表层的组织及织构差异,通过观察两者在不同保温温度下α相及β相的组织及织构特征,研究退火后组织及织构演变规律。结果表明：在两相区,β相主要发生回复,部分α相发生再结晶,β相晶粒尺寸及织构基本不发生变化。接近相变点时,大尺寸回复态β晶粒易于利用尺寸优势吞并其他晶粒;部分α相,特别是晶界处取向接近的片层α相,易于通过合并发生晶粒长大;特殊取向的α相更易发生相变,相变的α相不会形成新的β晶核。在单相区,β相发生再结晶及晶粒长大,且无择尤现象,β相织构明显减弱。     

退火温度和冷却速率对TC4钛合金的组织和性能的影响

采用室温拉伸试验和冲击试验方法,对TC4钛合金分别进行940, 960, 980 ℃退火,并在980 ℃退火后采取不同的冷却方式得到的试样进行强度（σb、σ0.2）,塑性（δ、ψ）和冲击韧性（ak）的测试,结合扫描电镜进行组织和形貌观察,得到了在相变点以下退火温度和冷却速率变化时,TC4钛合金的组织、强度、塑性和冲击韧性的变化规律：随着退火温度的升高,材料的强度、塑性和冲击韧性呈降低趋势;随着冷却速度的加快,材料的强度呈升高趋势,塑性和冲击韧性呈下降趋势。