TA15钛合金双重热处理工艺及其微观组织演化的EBSD研究

针对航空航天工业中广泛应用的近TA15钛合金,开展了不同热处理参数下的双重热处理实验研究。利用背散射电子技术(Electronic backscatter diffraction,EBSD)表征了不同热处理参数下微观组织形貌特征和晶体学取向分布及规律。对比分析了热处理处保温时间对微观组织形貌及取向分布的影响规律。揭示了双重热处理过程中球化的等轴晶粒,条状次生s晶粒及转变组织的形成演化过程;分析了不同组织间的晶体取向与位置分布关系。研究表明:双重热处理过程中一次保温时间对等轴初生αp形貌及分布等影响较大;热处理过程中球化的等轴晶粒来源于未转变的αp相;二次保温时间对αs形貌、尺寸等具有显著影响;二次保温过程中细条状αs表现为先增长再增厚的生长模式;αp与相邻的s晶体学取向关系表现出一定的统计性规律。     

6061铝合金半固态坯料二次加热工艺及组织演变

针对近液相线半连续铸造技术制备的6061铝合金半固态坯料,在不同加热温度及保温时间下进行二次加热,采用光学显微镜及图像分析仪考察试样的微观形貌及尺寸特征,结合差热分析的方法研究加热过程中的液相形成、组织演变及晶粒长大过程。结果表明,二次加热温度及保温时间共同影响着微观组织演变过程,随着加热温度升高及保温时间延长,晶粒逐渐球化并长大。加热温度越高,组织演变速度越快;保温时间越长,晶粒球化并长大越明显。有效地控制二次加热温度及保温时间,能够获得均匀、圆整且相对细小的半固态组织。     

Al-Si7-Mg消失模振动凝固组织半固态热处理

利用消失模铸造振动凝固技术,得到Al-Si7-Mg合金的近等轴晶组织。在此基础上研究了580℃不同时间保温半固态等温热处理(SSIT)组织中α-Al晶体的形貌与尺寸变化。结果表明:合金580℃保温1h,得到α晶粒的等积圆直径在50~150μm的分布比例达85%,α晶粒圆度均值1.41。通过凝固动力学和热力学分析,得出半固态热处理过程中,低熔点的三元共晶和二元共晶相首先熔化,并随着溶质元素扩散速度的增加,液相不断增多,α晶体形状大小不断改变;当液相率达到平衡之后,α晶粒在界面张力的作用下,不断圆整球化,合并长大。半固态热处理α枝晶演变形式明显不同于等轴晶演变过程。     

TC11合金两相区退火对微观组织与微观织构的影响

采用金相、扫描电镜和电子背散射衍射(EBSD)研究两相区退火温度和时间对热压缩态TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)双相钛合金组织和微观取向的影响。结果表明:初始魏氏组织在850℃热压缩后被破坏,形成较为细小、扭折的片层组织,晶粒取向呈非均匀分布;在后续700和900℃退火过程中,α相变形组织和亚结构发生静态再结晶而转变为等轴状晶粒,晶粒尺寸较退火前的更为细小,再结晶程度和等轴组织比例随保温时间的延长而增加,片层组织的球化程度、晶粒取向和形貌的均匀性与合金的再结晶程度相关。在900℃退火时,α相的再结晶程度较700℃退火时的更为明显;经过120 min退火后,合金发生完全再结晶,得到较为均匀、细小的等轴状组织。     

AlSi7Mg合金低过热度半连续铸造组织的重熔演变

采用光学显微镜及图像分析仪,研究了AlSi7Mg合金低过热度半连续铸造坯料在不同加热温度及保温时间下重熔的微观形貌及尺寸特征,结合差热分析的方法研究了加热过程中组织演变及晶粒长大过程。结果表明,重熔加热温度及保温时间共同影响着合金重熔组织的演变进程,随着加热温度升高及保温时间延长,晶粒逐渐球化并长大。加热温度越高,组织演变速度越快;保温时间越长,晶粒球化并长大越明显。有效控制AlSi7Mg合金重熔加热温度及保温时间,能够获得均匀、圆整且相对细小的半固态浆料组织。     

低过热度半连续铸造AlMg0.9Si0.6合金重熔工艺的研究

采用光学显微镜及图像分析软件,研究了A1Mg0.9Si0.6合金低过热度半连续铸造坯料在不同加热温度及保温时间下重熔的微观形貌及尺寸特征,结合差热分析的方法研究加热过程中组织演变及晶粒长大过程.结果表明:重熔加热温度及保温时间共同影响着合金重熔组织的演变进程,随着加热温度升高及保温时间延长,晶粒逐渐球化并长大;加热温度越高,组织演变速度越快;保温时间越长,晶粒球化并长大越明显;有效控制AlMg0.9Si0.6合金重熔加热温度及保温时间,能够获得均匀、圆整且相对细小的半固态浆料组织.     

钛合金焊缝组织循环热处理及球化过程分析

针对钛合金焊缝组织不均匀、脆性大、塑性差等问题,提出一种针对焊接接头的新型热处理工艺:α+β与α两相区循环热处理,讨论了不同热处理工艺对组织形貌的影响,得到由具有一定比例的等轴α相、条状α相及β转变相组织,提高循环次数球化的α相增多,长径比明显减小,有明显的球状的α相,其长径比普遍小于3,除此之外在球化的α相周围分布着取向各有不同的细小条状α相。经过4次循环热处理的焊接接头拉伸得到强塑积达到14441.17MPa·%,焊接接头的塑性有所提高。结合EBSD、TEM等测试结果的分析,解释了该现象产生的原因,解释针状α相的断裂及条状α相的长大,在热处理过程中位错、孪晶的移动形成的亚晶界及β相的分解促进了热蚀坑的形成过程。该方法可以有效地将焊接组织均匀化,缓解焊接组织的应力集中,在未来航空航天领域有很重要的应用价值。     

Ti14合金半固态等温热处理过程中的组织演化规律

研究了Ti14合金在1000和1050 ℃半固态下,不同保温时间微观组织的演化过程,计算不同半固态温度下晶粒的生长指数,并分析半固态温度和保温时间对晶界和晶粒尺寸以及形态的影响规律.结果表明:随着保温时间的延长,晶粒明显长大,晶粒形态趋于圆整,晶界处液相由不连续分布转变为连续分布最终呈网格状;1000和1050 ℃对应的晶粒生长指数分别为0.88和0.97,表明温度的升高加速了微观组织的演化.     

电脉冲短时热处理对等轴组织热轧TC4组织转变和绝热剪切特性的影响

研究了不同温度及保温时间电脉冲热处理对等轴组织热轧TC4钛合金微观组织和力学性能的影响。研究发现,电脉冲热处理能在5 min内将材料的原始等轴组织转变成魏氏组织,且温度越高,组织转变所需的时间越短;在组织转变前,原始热轧组织发生了一定程度的再结晶,转变成魏氏组织后晶粒随着温度的升高及保温时间的延长而长大。电脉冲热处理后的材料其准静态压缩塑性和动态压缩塑性均显著提高,绝热剪切敏感性显著降低,且随着热处理温度的升高及保温时间的延长,材料的准静态和动态压缩塑性呈现下降的趋势。经过1000℃/5 min电脉冲处理的钛合金综合力学性能最好,与原始热轧TC4钛合金相比,绝热剪切临界破坏应变提高了133%,绝热剪切破坏的临界单位体积吸收功提高了192%。     

Ti14合金半固态等温热处理过程中组织演化规律和晶粒长大行为(英文)

研究在1000°C和1050°C半固态温度下Ti14合金保温不同时间时微观组织的演化过程,计算在不同半固态温度下晶粒的生长指数,并分析半固态温度和保温时间对晶界和晶粒尺寸以及形态的影响规律。结果表明:随着保温时间的延长,晶粒明显长大,晶粒形态趋于圆整,晶界处液相由不连续分布转变为连续分布,最终呈网格状;1000°C和1050°C对应的晶粒生长指数分别为0.88和0.97,表明升高温度加速了微观组织的演化。     

基于等温热处理工艺制备细晶镁合金非枝晶组织

AZ91D镁合金通过Al-Ti-B变质处理获得细小的等轴晶.在固液两相区进行等温热处理,结合金相分析研究了组织的演化规律:等温热处理的初期,树枝晶经历了熔断、粒状化、球化和粗化的过程;随着加热温度的提高和保温时间的延长,共晶组织不断熔化成液相,液相体积分数逐渐增加,使液相薄膜包围着α相,α相由不规则形状向球状转化;α相的粗化和合并几乎同时进行,最终获得非常理想的半固态非枝晶组织.     

新型TC21钛合金热处理工艺参数与显微组织演变的关系研究

TC21钛合金是新型的高强韧损伤容限型钛合金，其模锻件为网篮组织，锻后热处理工艺采用双重退火工艺。本研究采用金相法、SEM等方法系统研究了TC21钛合金模锻件的锻后热处理工艺和显微组织演变规律。试验分析了TC21钛合金模锻件锻后第1次退火加热温度、第2次退火加热温度和保温时间等工艺参数条件下的初生α相数量、形状以及网篮组织形貌特征的变化规律，为TC21钛合金模锻件获得高强、高韧和损伤容限优良综合性能奠定基础。     

Effect of Cold Rolling and Heat Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of Ti-4Al-1Mn Titanium Alloy

Mechanical behavior of Ti-4Al-1Mn titanium alloy has been studied in annealed, cold-rolled and heat-treated conditions. Room temperature tensile strength as well as % elongation has been found to be low with increasing amount of cold rolling. Lowering of strength in cold worked condition is attributed to premature failure. However, the same has been mitigated after heat treatment. Significant effect of cooling media (air and water) from heat treatment temperature on microstructure was not found except for the degree of fineness of α plates. Optimum properties (strength as well as ductility) were exhibited by samples subjected to 15% cold rolling and heat treatment below β transus temperature, which can be attributed to presence of recrystallized microstructure. In cold worked condition, the microstructure shows fine fragmented α plates/Widmanstätten morphology with high dislocation density along with a large amount of strain fields and twinning, which gets transformed to recrystallized equiaxed microstructure and with plate-like morphology after near β heat treatment. Prior cold work is found to have a significant effect on mechanical properties supported by evolution of microstructure. Twinning is found to be assisting in deformation as well as in recrystallization through the formation of deformation and annealing twins during cold working and heat treatment. Fracture analysis of the tested sample with prior cold work and heat-treated condition revealed quasi-ductile failure as compared to only ductile failure features seen for samples heat treated without prior cold work.     

热处理对TC21钛合金线性摩擦焊接头组织与性能的影响

基于先进飞机构件研制需求,针对TC21钛合金线性摩擦焊接头,设计了3种热处理制度,开展了焊态及不同热处理状态下接头显微组织及力学性能研究. 结果表明,焊态试样的焊缝区由细化的β晶粒组成,晶内析出含有大量位错的针状马氏体,起到了位错强化作用,显微硬度相比母材明显提高,热力影响区由于次生α相发生了溶解,显微硬度相比母材有所降低. 热处理后焊接接头内的α相发生了显著变化,在高温区退火时,长时间保温导致初生条状α相长大,在低温区退火则促进了次生针状α相的析出;所有热处理后的接头进行拉伸试验后均断裂于母材区,经过双重退火的接头其焊缝区及热力影响区组织均为β转变组织+初生长条状α相 + 次生针状α相,并且各区域显微硬度基本与母材一致,组织更加均匀.     

热处理工艺对Ti80钛合金棒材组织与性能的影响

研究了几种不同热处理工艺对Ti80钛合金棒材显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,显微组织由等轴组织变为魏氏组织;后期需要进行塑性成形时,适宜选择850 ℃保温80 min后空冷的工艺后热处理;经750 ℃保温80 min后空冷的热处理工艺,Ti80钛合金棒材的强度与塑性匹配较好。     

过渡层数对激光沉积制造TC4/TC11连接界面的组织及性能的影响

通过激光沉积制造技术制备了不同过渡层数的TC4/TC11双合金试样,研究不同过渡层数和不同热处理制度对TC4/TC11双合金连接界面的显微组织、拉伸性能和显微硬度的影响。结果表明,过渡层数对组织的形貌影响较大,过渡层数的增加,减少了TC4/TC11双合金试样连接界面的差异,使显微硬度分布均匀;沉积态TC4/TC11双合金过渡处网篮组织差异大,去应力退火后的组织均匀,经固溶时效处理后组织粗大且差异明显;对去应力退火后的试样进行了室温拉伸,随着过渡层数的增多,TC4/TC11双合金试样抗拉强度升高,塑性增强,断口均断在TC4钛合金一侧,证明了TC4/TC11双合金过渡界面性能良好。     

冷加工态Ti6Al4V合金的回复和再结晶行为研究

对冷拉拔变形量为60%的钛合金进行700～880℃,1～240min再结晶退火,利用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电镜等手段分析不同状态下的组织演变、织构组成和位错组态。结果表明:冷变形后的Ti6Al4V合金经完全再结晶后α晶粒呈等轴状,β相在α相周围以条状沿α晶界析出或以小晶粒形式存在。计算表明,经60%冷变形量的钛合金再结晶激活能为107kJ/mol,较相同变形量的纯钛再结晶激活能高约50%。钛合金的再结晶分为回复、形核和晶核长大阶段,包括位错胞向亚晶转变、回复亚晶通过合并或长大形核、形核诱导高角度晶界形成而长大成新晶粒。经过冷拉拔后的丝材,存在着较强的100织构,而在再结晶过程中,沿100方向上产生的回复亚晶优先形核并长大形成新的晶粒。这导致在初始再结晶阶段,再结晶织构与冷变形织构取向一致,而在晶粒长大阶段,原先取向不利的晶粒吞并周围小晶粒长大,形成新的织构组元使原来的织构被弱化。     

激光熔凝过程中低碳钢组织的形成及熔凝组织加热转变规律

基于激光熔凝处理的一维热场模型和金相分析，研究了低碳钢在激光熔凝过程中的组织形成规律。使用Gleeble1500型热力模拟机实现对激光熔凝处理试样不同保温时间的控温加热，研究了激光熔凝组织的加热转变规律。利用激光熔凝加后续热处理的方法在材料表面获得了细小等轴组织。     

等温热处理工艺参数对Mg-8%Al-1%Si合金半固态显微组织的影响(英文)

采用等温热处理工艺制备具有半固态显微组织的Mg-8%Al-1%Si合金,研究等温热处理工艺参数(等温温度和等温时间)对Mg-8%Al-1%Si合金显微组织的影响。结果表明:通过等温热处理工艺可以得到具有非枝晶组织的Mg-8%Al-1%Si合金。随着等温温度从560°C升高至575°C或等温时间从5min延长至30min,半固态组织中的液相体积分数增加,α-Mg晶粒尺寸变大并且其球化趋势明显。此外,在半固态组织中的共晶Mg2Si相从汉字状转变成为颗粒状。研究等温热处理Mg-8%Al-1%Si合金中的共晶Mg2Si相的形貌转变机制。     

热处理工艺对纳米γ-Al2O3粉体的尺寸和形貌的影响

以异丙醇铝为原料采用溶胶凝胶技术制备水合氧化铝前驱体,经热处理制得纳米氧化铝粉体.采用正交实验设计研究了热处理工艺条件对纳米氧化铝粉体的尺寸和形貌的影响规律.结果表明,热处理工艺参数对Al2O3粒子颗粒特性的影响由强到弱的次序为:煅烧温度、水合氧化铝在300℃分解温度点的保温时间、在煅烧温度点的保温时间;通过控制其热处理工艺参数,可获得一定尺寸范围的大小均匀,分散性好的球形γ-Al2O3粉体;制备尺寸为8 nm的球形γ-Al2O3粉体的最佳的热处理工艺参数为:煅烧温度900℃,在煅烧温度点保温4 h,在300℃温度点不保温.