ZTC4钛合金铸件组织晶粒度测定及评估方法研究

目的 针对大型复杂精密钛合金铸件等飞机关键结构件组织和性能的评估,提出了一种ZTC4钛合金铸件组织晶粒度的评估及分析方法。方法 通过对各类钛合金典型铸件的结构复杂性、凝固过程等关键因素进行分析,对铸件组织随机取样、试样制备与试样显示、试样检验、图像自动拼接、晶界描绘、图像处理测量和数据统计分析的组织定量表征方法。结果 确定铸件在取样过程中需要关注的重要因素,如壁面厚度变化、筋板的交接状态、铸型的种类以及浇冒口位置等,建立了反映铸件上性能的取样原则,建立了基于像素统计的组织定量表征方法,涵盖了晶粒最大尺寸、最小尺寸、平均尺寸和晶粒不规则度等指标。结论 该方法可以真实、准确、定量地反映钛合金铸件的显微组织特征,为钛合金铸件的综合评估提供基础数据支撑。     

后处理对ZTC4铸造钛合金材料组织及性能的影响

本文对ZTC4铸造钛合金材料在铸造状态和不同后处理状态下的性能和微观组织进行了试验研究。试验结果表明,该合金在铸造状态下,存在一定的铸造残余拉应力,但经热处理或热等静压后,硬度降低,塑性提高,力学性能数据分散度有所降低。     

双重热处理对ZTC4铸造钛合金材料组织及性能的影响

研究了ZTC4铸造钛合金材料在铸造状态和双重热处理状态下的性能和微观组织。试验结果表明,该合金经双重热处理后,强度、硬度降低,塑性提高,力学性能数据分散度有所降低。     

ZTC4钛合金大型复杂铸件组织及性能均匀性

目的以工程应用的大型复杂结构ZTC4钛合金铸件为研究对象,研究铸件复杂结构特征对组织、化学成分、力学性能分布均匀性的影响规律。方法用金相显微镜和扫描电镜对组织形貌进行观察。结果 Ti,Al元素在铸件各位置的分布比较均匀,V元素不均匀性较高。随铸件壁厚尺寸的增大,β晶粒尺寸和α片层间距成近线性增加的趋势,且β晶粒尺寸增幅较α片层间距大。结论铸件壁厚尺寸增加,宏观硬度和显微硬度呈近线性下降的趋势。     

α污染层对ZTC4钛合金铸态试样冲击性能的影响

在表征ZTC4钛合金铸件污染层的基础上,分析了α污染层对ZTC4钛合金铸态试样冲击性能的影响情况。实验结果表明,α污染层主要是由钛液与铸型材料界面反应产生的,为粗大的α片层组织。α污染层的存在对ZTC4钛合金铸态试样冲击性能影响显著,当铸态试样含α污染层一侧受冲击时,冲击强度下降了近9%;而当铸态试样含α污染层一侧的背面受冲击时,冲击强度下降了近80%,α污染层严重恶化了ZTC4钛合金铸态试样的冲击性能。     

深冷处理对TC4钛合金摩擦磨损性能及微观组织的影响

目前,有关深冷处理对TC4钛合金力学性能及微观组织的影响机制尚不明晰.为此,通过硬度、摩擦磨损性能测试、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)观察等手段探究了不同时间深冷处理对TC4钛合金磨损性能、表面显微硬度以及微观组织的影响.研究结果表明:经不同时间的深冷处理后,TC4钛合金的耐磨损抗力以及表面显微硬度有了不同程度...     

固溶处理工艺对钛合金Ti12LC微观组织的影响研究

目的获得Ti12LC钛合金适用的固溶处理工艺。方法开展固溶时效工艺试验,研究不同固溶温度及冷却方式对合金微观组织及力学性能的影响。结果随着固溶温度的升高,初生α相含量有所减少,而β转变组织含量则显著增加,合金的抗拉强度也显著上升,而伸长率则有所下降,固溶温度越接近相变点,性能的变化则越敏感。在900℃固溶时,温度已在相变点以上,获得的组织为粗大的魏氏组织,表现出较高的强度但同时的塑性降低明显。结论该合金的最佳固溶工艺为820～860℃保温,空冷至室温。     

不同热处理对TC4钛合金电子束焊接接头组织与性能的影响

对分别处于退火和固溶时效态的TC4钛合金进行电子束焊接,焊后进行不同热处理。采用光学显微镜和X射线衍射的分析方法对这两种TC4钛合金焊接件母材、热影响区及焊缝的显微组织及相组成进行了观察和分析,同时对其进行了室温拉伸和冲击试验。结果表明,同种电子束焊接工艺经过不同焊前及焊后热处理,各区域组织明显不同,由此导致了退火态焊接件抗拉强度低于固溶态焊接件,冲击性能略高于后者,同时这两种焊接件的抗拉强度及冲击性能均高于母材。     

ZTC4钛合金铸件剖切控制方法

目的 通过比较民航飞机及发动机主要客户对航空用ZTC4钛合金铸件的首件工业化认证和批产周期性剖切的技术要求,提出对首件检测项目、周期剖切频率的建议。方法 总结了ZTC4钛合金化学成分、力学性能、显微金相剖切取样检测方法,并分析了部分铸件剖切测试结果及技术指标合理性。结果 化学成分附铸与铸件剖切测试结果接近,铸件不同取样位置成分均匀一致。力学性能从铸件本体剖切测试更具有代表性,剖切取样的位置及加工试样规格都对力学性能结果有较大影响。结论 应根据航空发动机钛合金铸件的应用及结构特点,制定明确的首件验证及周期剖切方法。化学成分、室温拉伸、沾污层、晶粒度、显微疏松等金相检查即能满足大部分铸件的剖切控制要求。     

ZTC4（Ti-6Al-4V）铸造钛合金的室温低周疲劳行为

研究了ZTC4钛合金应变控制的室温低周疲劳行为,对循环应力-应变和应变疲劳寿命数据进行了分析,通过双对数线性回归处理,得出了Manson-Coffin处理模型的疲劳参数。结果表明：ZTC4钛合金总应变幅在0.6%～0.8%时,材料存在轻度循环软化的现象;总应变幅为0.4%～0.5%时,循环初期表现出循环硬化的现象,而后循环软化。合金的疲劳裂纹萌生于试样表面,裂纹扩展区存在明显的疲劳条带,合金疲劳断口呈现韧性断裂特征。     

热等静压工艺参量对ZTC4钛合金组织的影响规律

通过定量金相方法系统研究了热等静压温度、时间、压力等工艺参量对ZTC4钛合金显微组织的影响规律.结果表明:相对于ZTC4钛合金原始铸态组织,经过热等静压处理后试样的β晶粒尺寸和α片层厚度均明显长大.随着热等静压温度的升高和保温时间的延长,β晶粒尺寸和α片层厚度分别增长了40～70μm和0.6～1μm,并且增长趋势呈近线...     

ZTC4钛合金规定残余延伸强度的测定

为了准确检测入厂原材料钛合金的规定残余延伸强度,实现程序自动化控制,依据GB/T 228—2002中的相关规定,采用卸荷法测定了ZTC4钛合金的规定残余延伸强度,研究了循环次数和保荷时间这两个参数对检测结果的影响,探索出了适合钛合金材料测定规定残余延伸强度的试验参数。结果表明:选择循环次数与保荷时间之比即单位时间的循环次数作为表征规定残余延伸强度的参数是合理的,合理的试验参数为保荷时间10～12 s,循环次数4～6次,与GB/T228—2002规定一致;当单位时间的循环次数在0.33～0.60范围内时,ZTC4钛合金的规定残余延伸强度最小,可作为材料的最大许用应力,其工作状态下的应力不能超过此限,否则,工件就可能会发生破坏。     

ZTC4钛合金电子束焊接接头的组织及力学性能

通过室温拉伸试验、显微硬度测试和金相检验对ZTC4铸造钛合金电子束焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:焊缝区到母材的显微硬度逐渐降低,显微组织由细针状α+β基体过渡到板条状α+β基体;选择适当的焊接参数,可获得性能良好的ZTC4电子束焊接接头,其抗拉强度与母材相当,但不同试样性能数据较为分散,需对接头进行后续处理或提高原材料冶金质量以保证焊接接头性能的稳定性。     

双重退火对ZTC18铸造钛合金组织及性能的影响

目的 研究ZTC18合金双重退火热处理时合金微观组织和力学性能的变化规律。方法 通过对ZTC18合金熔模精密铸造拉伸试棒试验件进行双重退火热处理实验,对比不同热处理工艺铸件的微观组织和力学性能,分析其变化规律。结果 不同的双重退火温度下,晶粒尺寸无明显变化,随着第2级退火温度升高,晶粒内部初生α相由长针状逐渐变化为棒状及等轴颗粒,次生α相逐渐减少,合金的强度随第2级退火温度升高而降低,塑性则呈增加趋势。结论 通过双重热处理可以达到调整合金强度塑性比的目的,对比HIP后的室温拉伸数据,在二级退火温度为610和590 ℃的试样（空冷或炉冷）的强度和塑性综合匹配性较好,抗拉强度能够达到1100 MPa,伸长率大于11%。     

显微组织对医用TC4钛合金U型钉缩口的影响

通过光学显微镜、维氏硬度、拉伸实验、X射线衍射和电子背散射衍射等方法,对比分析了两种缩口尺寸不同的医用U型钉用TC4钛合金棒材的显微组织和力学性能。基于两种棒材的显微组织和力学性能的差别,探讨了不同棒材加工的U型钉缩口差异的原因。结果表明:两种棒材横截面的显微组织比较均匀,差异不大,而纵截面显微组织的差异比较明显。大缩口棒材纵截面的α相为变形晶粒,小缩口棒材纵截面的β相主要为等轴晶,两种棒材的β相无明显差别。大缩口棒材的维氏硬度和屈服强度都高于小缩口棒材。再结晶程度的不同导致两种棒材的显微组织和力学性能不同,进而引起U型钉缩口的差异。     

热等静压工艺参数对ZTC4钛合金力学性能的影响

为了使ZTC4钛合金铸件具有较优的力学性能,系统地研究了热等静压温度、时间、压力等工艺参数对ZTC4钛合金铸板力学性能的影响.结果表明:热等静压工艺参数变化对ZTC4钛合金室温拉伸性能、弯曲性能都有影响,其中对ZTC4钛合金伸长率的影响最为明显,但对冲击性能影响不显著.综合考虑各因素,在920℃/125MPa/2h热等...