钛合金表面脉冲电弧熔覆TiN组织与性能研究

以氮气作为保护气体和反应气体,利用脉冲电弧在Ti6Al4V钛合金表面制备TiN陶瓷涂层,借助SEM,XRD等分析手段研究TiN熔覆层的微观组织和物相组成,给出脉冲电流模式电弧制备TiN熔覆层特点。结果表明,相对于直流电弧而言,在相同焊接热输入下,脉冲氮气电弧能够有效地提高TiN熔覆层厚度和宽度,原因是脉冲电流提高了N离子浓度,有利于TiN熔覆层形成。TiN熔覆层具有明显的(200)择优取向,脉冲模式下TiN衍射强度增加。脉冲模式下TiN熔覆层的显微硬度高于直流模式,脉冲电流200 A时,TiN显微硬度达到2 600 HV,是Ti6Al4V合金的7.4倍。     

再结晶温度对大塑性热变形Ti–6Al–4V微观组织与力学性能的影响

将Ti–6Al–4V双相钛合金加热至α+β相区,利用墩拔方式进行大塑性热变形,然后将其置于不同的温度下进行再结晶保温热处理。结果表明：材料经形变热处理后,晶粒转变为细小的等轴α晶粒以及条状α+β组织,随再结晶温度的升高,等轴α晶粒逐渐长大,条状α+β组织也逐渐变大,发生再结晶晶粒的体积分数在增加,小角度晶界所占比例减小。800℃再结晶后延伸率和断面收缩率高达19.9%及42.5%,材料的综合力学性能则随再结晶温度的升高呈下降趋势,原因归结于晶粒的粗化及晶粒的均匀性变差所致。     

热处理工艺对大直径深孔用斜轧穿孔Ti6Al4V钛合金管坯性能的影响

通过斜轧穿孔方式制备Ti6A14V钛合金管坯,通过不同的热处理工艺研究其性能变化情况.结果发现,采用斜轧穿孔制备的Ti6A14V钛合金管坯完全可以满足相关标准的要求.     

热处理对Ti-6Al-7Nb合金组织和性能的影响

研究了退火、固溶和固溶时效热处理制度对工业生产中Ti6Al7Nb小规格棒材组织和性能的影响。结果表明,随着退火温度的提高,初生α相尺寸增大且比例减少,拉伸强度和塑性大致分别呈现增加和降低的趋势;随着固溶温度提高,晶粒尺寸越大,合金强度增大而塑性有所下降,时效处理提高了合金的弹性模量。     

微量硼元素添加对Ti6Al4V-xB组织及性能的影响

采用高真空非自耗熔炼及吸铸方法制备不同硼含量的Ti6Al4V-xB(x=0,0.05,0.1,0.5,质量分数,%)合金,将合金在900℃下进行2 h保温退火。研究了不同微量硼元素添加对Ti6Al4V-xB的铸造显微组织及力学性能的影响。结果表明,微量硼元素的添加影响了钛合金高温形核过程,在固-液前沿富集B元素阻碍初始β-Ti长大,有效细化钛合金晶粒,当硼含量超过0.1%时,则有TiB相的析出。Ti6Al4V-xB合金的强度极限随硼含量的增加单调上升,由893 MPa变为966 MPa,这是细晶强化和析出强化共同作用的结果;合金的塑性则是先升高后降低,Ti6Al4V-0.05B的塑性提高了15%,而Ti6Al4V-0.1B与Ti6Al4V-0.5B的塑性则降低了50%,是因为析出脆性的Ti B相,形成脆性断裂敏感带。     

不同热处理工艺对Ti6Al4V钛合金微观结构和力学性能影响

通过对Ti6Al4V钛合金进行不同工艺的热处理,分析了不同工艺处理后的显微组织,进行了拉伸试验、示波冲击试验测试。研究固溶时效处理对Ti6Al4V钛合金显微组织、力学性能和冲击韧性的影响。利用金相显微镜、环境扫描电镜（ESEM）进一步分析了钛合金的组织、冲击断口特征与力学性能间的关系。结果表明随固溶温度增加,钛合金屈服强度和抗拉强度得到显著提高,塑韧性先增加后降低。优化热处理工艺后,Ti6Al4V钛合金经960 ℃ WQ和500℃ × 4 h AC处理,获得优良综合性能,σ0.2为1050MPa,σb为1120 MPa,Ak为46.22 J。钛合金固溶时效后的组织由β基体和析出的α相组成,片层状β相和小针丛状α相组织提高合金综合性能。     

Ti6Al4V无氢离子渗氮摩擦学性能的研究

以N2和Ar的混合气为气源，在Ti6Al4V表面离子渗氮形成渗氮层。对渗层的相结构、表面粗糙度、显微硬度及与基体的结合强度等进行了测试分析，并用球-盘滑动磨损试验机对渗层的摩擦学性能进行了研究。结果表明：在N2／Ar=1：1，900℃的渗氮条件下，渗氮层主要由化合物Ti2N，TiN和氮在α-Ti中的固溶体α相等相组成；渗氮后试样的表面粗糙度增大；渗氮层的硬度较基材Ti6Al4V有很大提高，且与基体间有较好的结合强度；在球-盘滑动磨损试验中，渗氮层无减摩效果，但其耐磨性较基材Ti6Al4V大大增强。     

真空热处理对多孔Ti6Al4V拉伸和疲劳性能的影响研究

本研究采用钛网层叠扩散连接法制备多孔Ti-6Al-4V合金,通过780℃/2h,FC;950℃ /2h,FC;950℃/2h,FC+540 /4h,FC三种不同真空热处理方法,获得具有不同显微组织的多孔Ti6Al4V合金。研究了孔壁显微组织对合金力学性能的影响。研究结果表明：多孔Ti-6Al-4V合金的弹性模量、抗拉强度可分别在9.5~12.2GPa和360~505MPa范围内调整,并获得在R=-1,f=10Hz,N=5×10₆循环载荷条件下疲劳强度水平为40~80MPa。另外发现,热处理工艺对抗拉强度的影响程度远大于对弹性模量的影响。     

7 mm厚TC4钛合金电子束焊接头组织和性能

基于钨极氩弧焊的电弧增材制造(GT-WAAM)工艺,以6 mm厚Ti6Al4V合金为基板,直径1.2 mm的Ti6Al4V焊丝为材料,利用CO₂进行层间冷却,得到成形均匀的沉积结构。通过对焊接过程热循环特点、沉积形貌、硬度分布及力学性能分析,获得沉积结构质量评价。结果表明,提高冷却速率可以细化沉积结构晶粒,得到针状的α′相,从而改善材料的硬度和抗拉强度;在沉积结构中,堆积高度增加产生的热积累效应,使冷却气体中的C和O元素存在与堆积金属发生潜在的化学反应的可能。采用层间冷却控制层间温度能有效改善沉积结构质量,可使制造效率提高80%以上。

     

时效析出对高强钛合金Ti-26拉伸性能的影响

研究了Ti-26合金固溶处理后,在不同时效温度条件下次生α相的析出特征以及室温拉伸性能。结果表明,在450～650℃范围内时效处理时,随着时效温度的升高,α相析出的体积分数先增多而后减少,Ti-26合金的抗拉强度与α相的体积分数也同样有着先升高而后减少的变化趋势。由于不同体积分数的α相对应着不同的抗拉强度与伸长率,所以,通过时效温度的调整可以使Ti-26合金得到不同抗拉强度与伸长率的配合,以适合不同的使用要求。     

TA15钛合金的相变、组织与拉伸性能

研究TA15合金在4个典型温度1 020、1 000、900、800 ℃以及水淬、空冷和炉冷3种冷却方式下的相变、组织与性能的关系.结果表明:随着冷却速度的降低,1 020 ℃热处理合金的显微组织由马氏体α′相向针状(α+β)相和片状(α+β)相转变,970 ℃及900 ℃热处理后则由初生α+马氏体α′相向初生α+针状(α+β)和等轴α+晶界β演变,800 ℃热处理后只有α和β两相组织;在1 020～900 ℃热处理后,TA15合金的室温和高温强度随冷却速度降低有明显下降,冷却速度相同时,强度随温度升高而提高,而在800 ℃热处理后的强度和塑性与冷却方式无关.     

热处理对Ti3Al基合金板材拉伸性能与微观组织的影响

研究固溶温度、时效温度以及多重时效处理对Ti-24Al-15Nb-1Mo合金热轧板材拉伸性能的影响,对不同热处理工艺下板材的微观组织和拉伸断口形貌进行观察.结果表明:当固溶处理温度从990 ℃升高到1 010 ℃时,Ti-24Al-15Nb-1Mo合金热轧板材的室、高温强度均有所提高,塑性略有降低;当时效温度从815 ℃升高到850 ℃时,板材的室温和高温强度降低,塑性变化不明显;Ti-24Al-15Nb-1Mo合金热轧板材经990 ℃固溶处理后再进行多次时效处理,其拉伸性能变化不明显;增加时效次数,拉伸强度略微降低.     

准β热处理工艺对TC4-DT钛合金组织和拉伸性能的影响

研究了不同准β热处理工艺对TC4-DT钛合金显微组织和力学性能的影响,并对显微组织、力学性能断口形貌进行了对比分析。结果表明随着固溶温度从Tβ+10℃升高到Tβ+25℃,合金初生片状α相长宽比变大,次生α相含量升高,塑性下降,抗拉强度升高。冷却速率的下降对于初生片状α相有粗化效果,降低初生片状α相的长宽比,对应的抗拉强度升高,塑性降低。固溶时间的延长,初生片状α相宽度变大,长宽比下降,次生片状α相长宽比变大。TC4-DT钛合金拉伸断口存在大小不一的韧窝,随固溶温度的升高和时效时间的延长,试样拉伸断口韧窝的尺寸均有不同程度的变大,同时出现了少量的撕裂棱,试样的断裂机制为以韧性断裂为主并伴有准解理断裂。     

三重热处理对TC21钛合金网篮组织及拉伸性能的影响

对TC21钛合金进行三重热处理试验,研究了热处理温度和冷却速率对TC21钛合金网篮组织及拉伸性能的影响。结果表明,TC21合金在β单相区高温（990℃）固溶后,再经历两相区低温（870～910℃）固溶和低温（590℃）时效后,合金的显微组织呈现典型的网篮组织。随着第二重热处理温度的升高,片状α相含量和长度显著减小,厚度增加,合金的强度增加,塑性下降。经不同的冷却速率处理后,水冷和空冷试样的显微组织均由α相、β相和马氏体αy组成,而炉冷试样仅由α相和β相组成。三者的拉伸性能相比较,水冷和空冷试样表现为强度较好,塑性较差;炉冷试样表现为塑性较好,强度较差。TC21合金较好的三重热处理工艺为：990℃/1 h, AC+870℃/1 h, AC+590℃/4 h, AC。     

Effect of heat treatment on microstructures and tensile properties of as-forged Ti-45Al-5Nb-0.3Y alloy

In this article, the canned forging pancake was successfully gained, and the effects of heat treatment on microstructures and mechanical properties of as-forged Ti-45Al-5Nb-0.3Y have been studied. Three different microstructures, duplex (DP), nearly lamellar (NL) and fully lamellar (FL), have been obtained through different heat treatments, respectively. And the microstructure evolution was also analyzed. The room temperature tensile properties of the as-forged alloy depend on heat treatment. After treated at the condition of 1320 °C for 30 min, the room temperature elongation of the alloy increased obviously. And the as-forged sample treated at 1370 °C for 15 min, with FL structure, exhibited higher room temperature ultimate tensile strength (715.1 MPa) than the samples treated by other conditions.     

热变形参数对新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金微观组织的影响

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机进行新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的热压缩实验,变形程度为10%～80%,变形温度为300℃～450℃,应变速率为0.001s-1～10s-1。利用光学显微镜(OM)和透射显微镜(TEM)观察合金在不同压缩条件下的组织形貌特征,分析了热变形参数对微观组织的影响。研究结果表明,试验温度范围内,变形程度达到50%以上时,试样呈锻态变形组织,且变形程度的增大,有利于动态再结晶的进行;随着变形温度的升高和应变速率的减小,位错密度减小,亚晶粒尺寸增大。新型Al-Zn-Mg-Cu合金热压缩变形过程中主要的软化机制为动态回复和动态再结晶,当应变速率为0.01s-1、变形温度为300℃～400℃时,主要发生动态回复;当变形温度为450℃、应变速率在0.001s-1～10s-1范围内时,其变形以动态再结晶为主。     

Inluence of heat treatment on microstructure and tensile properties of a cast Al-Cu-Si-Mn alloy简

Solution and aging treatments are important approaches to improve mechanical properties and microstructure of aluminum-base alloys. In this research, a new type high strength AI-Cu-Si-Mn cast alloy was prepared. The effect of different solution and aging treatment temperatures on microstructure and mechanical properties of the AI-Cu-Si-Mn cast alloy were studied by means of microstructure observation and mechanical properties testing. Results showed that after solution treated at different temperatures for 12 h and aged at 175 ℃ for 12 h, with the increase of the solution temperature, both the tensile strength and the elongation of the alloy firstly increase and then decrease, and reach their peak values at 530 ℃. When the solution temperature is below 530 ℃, the microstructure of the alloy consists of a phase, undissolved e phase and T phase; while when it exceeds 530 ℃, the microstructure only consists of cr phase and T phase. After solution treated at 530 ℃ for 12 h and aged at different temperatures for 12 h, both the tensile strength and the elongation of the alloy firstly increase and then decrease with the increasing of temperature, and reach their peak values at 175 ℃. Therefore, the optimal heat treatment process for the alloy in this study is 12 h solution at 530 ℃ and 12 h aging at 175 ℃, and the corresponding tensile strength is 417 MPa, elongation is 4.0%.     

焊后时效处理和固溶处理对接头组织和性能的影响

通过以2519高强铝合金为研究对象,研究了单独时效处理和固溶再时效处理对接头组织和性能的影响.结果表明,时效处理对接头的强度提升有一定的帮助,当时效温度为150 ℃时接头的抗拉强度达到最大;固溶再时效处理能使接头的抗拉强度显著增加,且随着固溶温度的增加,接头的抗拉强度随之增加,但当固溶温度达到540 ℃时,接头中容易产生液化裂纹,接头强度反而降低.采用强化固溶的方法,可以将固溶温度提升至540 ℃,显著提升接头的强度.     

Microstructure characterization and tensile properties of a Ni-containing TiAl-based alloy with heat treatment

The effects of Ni addition on solidification micro structure and tensile properties of Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy were investigated using differential scanning calorimetry(DSC),X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM) equipped with energy-dispersive spectroscope(EDS) and transmission electron microscopy(TEM).Results show that with 3 at%Ni addition,the as-cast micro structure is mainly composed of fine lamellar colonies(~50 μm),γ grains and Ni-ridied τ_3 phase.After heat treatment at 1380℃,the Ni-containing alloy is characterized by fine fully lamellar micro structure(~90 μm).The heat-treated Ni-containing specimen exhibits superior room temperature tensile properties than other specimens.The tensile properties are discussed in light of the microstructure evolution and role of Ni-riched τ_3 phase.