TiAl合金的热加工、组织和性能

采用水冷铜坩埚感应熔炼技术制备了高质量的Ti-43Al-9V-0．3Y合金铸锭,该合金铸态组织为近层片组织结构,层片团簇的体积分数为85％左右,大小约为80μm,块状卢和γ相位于层片团簇边界。层片结构中除了γ和α2相外,还存在少量的口相析出物。Ti-43Al-9V-0．3Y合金具有良好的热加工性能,通过包套锻造和包套轧制技术,成功制备了大尺寸TiAl合金锻饼和国内最大尺寸TiAl合金板材,其尺寸分别为犯60mm×24mm和500mm×300mm。经热变形后,Ti-43Al-9V-0．3Y合金的显微组织明显细化,力学性能得到了显著提高。     

锻造与轧制对Ti-43Al-9V-0．3Y合金显微组织和力学性能的影响

铸态Ti-43Al-9V-0.3Y合金由γ相及少量α2,B2和YAl2相组成,为细小的近层片组织,晶粒(层片团)尺寸约为80 μm,层片体积分数约为85%;锻态合金由大量细小的动态再结晶等轴γ晶粒组成,组织细化显著,γ再结晶晶粒尺寸约为1-5 μm;轧态合金为细小近,γ组织,γ品粒尺寸约为20 μm,尺寸细小的B2相呈网络状分布在γ晶粒周围.铸态合金在室温下的拉伸断裂强度约为510.6 MPa,延伸率约为0.5%;在700℃下的拉伸断裂强度约为425.8 MPa,延伸率约为5.7%.锻造和轧制后的Ti-43Al-9V-0.3Y合金的力学性能均得到了明显改善.     

Microstructure-tensile properties-processing technology relationships of Ti-43Al-9V-0.3Y alloy

铸态Ti-43Al-9V-0.3Y合金由γ相及少量α2, B2和YA2相组成, 为细小的近层片组织, 晶粒(层片团)尺 寸约为80 um, 层片体积分数约为85　%; 锻态合金由大量细小的动态再结晶等 轴γ晶粒组成, 组织细化显著, γ再 结晶晶粒尺寸约为1-5 um; 轧态合金为细小近γ组织, γ晶粒尺寸约为20um, 尺寸细小的B2相呈网络状分布在γ晶粒周围. 铸态合金在室温下的拉伸断裂强度约为510.6 MPa, 延伸率约为0.5%; 在700 ℃下的拉伸断裂强度约为425.8 MPa, 延伸率约为5.7%. 锻造和轧制后的Ti-43Al-9V-0.3Y合金的力学性能均得到了明显改善.     

Ti-6Al-4V钛合金厚板组织、性能研究

探讨了轧制及热处理对Ti-6Al-4V钛合金厚板材组织变化的影响.对板材室温、低温及高温状态下的力学性能进行测试,利用扫描电镜观察了合金板材的断口形貌.结果表明;采用低氧含量、两相区加工以及强化热处理工艺制备的Ti-6Al-4V合金板材可获得良好的强度、断裂韧性及塑性匹配.     

包套锻造对Ti-45Al-5.4V-3.6Nb-0.3Y

采用水冷铜坩埚真空感应熔炼技术制备名义成分为Ti-45Al-5.4V-3.6Nb-0.3Y(摩尔分数,%)的高质量合金铸锭,采用XRD、OM、SEM及TEM等分析手段分析研究该合金的组织演变过程,同时进行力学性能测试.结果表明:Ti-45Al-5.4V-3.6Nb-0.3Y合金具有近层片组织结构,由γ、α2和β三相组成;经包套锻造处理后,合金的晶粒尺寸显著减小,由100 μm下降至7 μm左右;合金的室温屈服强度提高220 MPa左右,达到620 MPa,室温伸长率提高到1.08%;经700 ℃处理后,该合金的屈服强度从562 MPa升高到708 MPa,伸长率从7.6%提高到35.55%.     

Ti-6Al-4V合金包覆叠轧薄板的轧制工艺对力学性能的影响

主要研究了包覆叠轧加工及热处理工艺对Ti-6Al-4V合金室温拉伸及疲劳性能的影响规律，用金相显微镜和扫描电镜观察分析了疲劳裂纹的扩展路径及断口形貌。结果表明，在交叉轧制状态下，Ti-6Al-4V合金板材的织构较弱，且该状态下的疲劳性能最好，疲劳裂纹尖端有塑性钝化；而在较低轧制温度和单向轧制状态下，合金板材具有强烈的织构．疲劳裂纹呈快速扩展。     

Ti/TiAl复合板大压下率热轧复合行为及组织性能研究

采用大压下率包套热轧法成功制备了界面无缺陷的Ti-6Al-4V(质量分数,%)/Ti-43Al-3V-2Cr(原子分数,%)复合板,并对复合板的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,界面区域无明显缺陷,成功避免了Kirkendall现象。复合板界面厚度约为230μm,根据相组成不同,可将界面分为2个区域,其中1区域为近Ti-6Al-4V合金界面处,主要由α/α₂+β/B2组成;界面2区域为近TiAl合金界面处,主要由α/α2+β/B2+γ组成。界面区域组织是由于Ti-6Al-4V合金中Ti元素扩散到TiAl合金层以及TiAl层的Al和Cr元素扩散到Ti-6Al-4V合金层所致。测试了复合板的界面维氏硬度和不同加载方式的三点抗弯强度。结果表明,界面1区域具有最高的显微硬度,横向试件垂直表面加载时复合板表现出最佳的抗弯能力,抗弯强度达到1150.82 MPa。基体和界面区域均为脆性断裂,界面结合处未发生断裂。     

锻态Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等轴及片层组织高温拉伸性能及组织演变

等轴γ晶粒和α2/γ片层是beta-gamma TiAl合金的2种主要变形组织形态。研究了锻态Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等轴组织及片层组织的高温拉伸性能及组织演变。结果表明:拉伸温度对Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金的力学性能和显微组织有显著的影响。在相同温度下,Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等轴组织的抗拉强度和屈服强度略高于片层组织,而延伸率相差不大。随拉伸温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐减小,而延伸率迅速增大。对于等轴组织,提高温度,等轴γ晶粒被拉长,发生完全的动态再结晶,从而细化合金的显微组织。对于片层组织,α2/γ片层的分解和γ板条的再结晶程度随拉伸温度的升高而增大。Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金的韧脆转变温度在750～800℃之间。     

Ti-6Al-4V合金的轧制与组织性能

采用光学显微镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了多道次两向轧制和单向轧制对不同原始状态(热轧态、水淬态和空冷态)Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态Ti-6Al-4V合金的组织为片状α相+β相+少量等轴α相,水淬态Ti-6Al-4V合金形成了针状马氏体组织,空冷态Ti-6Al-4V合金形成了网状组织。Ti-6Al-4V合金适宜的两向轧制温度为700 ℃,此时合金中可见颗粒状β相弥散分布在α基体上。两向轧制Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度从高至低顺序为:水淬态>热轧态>空冷态,且轧向强度要高于横向;相较于单向轧制,两向轧制明显降低了Ti-6Al-4V合金板材拉伸性能的各向异性,且水淬态Ti-6Al-4V合金的轧向和横向强度差异最小,700 ℃轧制Ti-6Al-4V合金的主要细化机制为位错细化。     

热处理对含有β相锻造钛铝合金组织和性能的影响(英文)

采用包套锻造技术成功制备Ti-45Al-5.4V-3.6Nb-0.3Y合金锻饼,并研究热处理对该合金锻饼组织和性能的影响。通过热处理得到3种不同的组织形态,分别为双态、近层片、和全层片组织,分析热处理过程中合金组织的演变规律,并对不同组织形态的合金进行力学性能测试。结果发现,双态组织的合金具有最好的室温塑性,其值可达1.35%,近层片组织的合金具有较高的室温强度,屈服强度为605.31MPa,断裂强度为665.75MPa。     

Effect of Heat Treatment on Microstructure and Properties of as-Forged TiAl Alloy with β Phase

采用包套锻造技术成功制备Ti-45Al-5.4V-3.6Nb-0.3Y合金锻饼,并研究热处理对该合金锻饼组织和性能的影响。通过热处理得到3种不同的组织形态,分别为双态、近层片、和全层片组织,分析热处理过程中合金组织的演变规律,并对不同组织形态的合金进行力学性能测试。结果发现,双态组织的合金具有最好的室温塑性,其值可达1.35%,近层片组织的合金具有较高的室温强度,屈服强度为605.31MPa,断裂强度为665.75MPa。     

防弹性能优良的低成本钛合金

美国华昌公司开发了一种钛合金,其名义成分为Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O。该合金具有良好的力学性能及耐蚀性能,满足了当前军用装甲标准对材料性能的要求。该合金的抗拉强度为827～965MPa,屈服强度为758～896MPa,延伸率为6%～16%;16mm和32mm的厚板断裂韧性分别为49～60MPa·"m和60～65MPa·"m,2mm V型夏氏缺口冲击功分别为13.5～19.0J和13.5～21.7J,弹性模量为116～128GPa。该合金还具有优异的抗弹性能,其抗子弹撞击能力与Ti-6Al-4V ELI合金相比相当,甚至还优。美国陆军实验室对板材进行的20mm子弹撞击模拟实验表明,该合金经子弹冲…     

一种高强度Ti-6Al-4V钛合金丝材制备工艺的研究

对不同氧含量的Ti-6Al-4V钛合金采用控温热拉拔试验,制得φ1.0mm、φ2.0mm、φ2.5mm三种不同规格的丝材,研究Ti-6Al-4V钛合金中氧含量及控温热拉拔制备方法对材料组织和力学性能的影响.分析结果表明:氧含量对Ti-6Al-4V钛合金轧制坯料金相有明显的影响,氧含量越高,α相的相对含量越多,φ8.0mm轧制坯料等轴α相的尺寸为2～5μm,拉拔成φ2.0mm后获得约0.5μm的超细晶粒;随着合金中氧含量的增加、拉拔规格的细化,丝材的力学性能提高,塑性下降;含氧0.14wt%的Ti-6Al-4V φ2.0 mm丝材抗拉强度和塑性分别达到1270 MPa和12%,综合力学性能优良:进一步分析发现,Ti-6Al-4V丝材室温拉伸时发生沿等轴α相晶界的韧性断裂,超细晶粒及高密度位错是材料获得高强度的根本所在.     

Ti—6Al—4V合金板超塑性加工技术

目前国内用Ti-6Al-4V合金板进行超塑成型制作的最大尺寸零件是飞机大口盖,其尺寸为800(宽)mm×1400(长)mm,工艺过程是将0.8mm、1.2mm及1.0mm厚的同一宽度和长度的板材在高温及规定的应变速率下进行超塑成型扩散焊接.另外利用Ti-6Al-4V的超塑性制造飞机发动机叶轮片的工艺也在研制中,工艺关键是克服零件的复杂形状给超塑成型带来模具制作上的困难,使用的Ti-6Al-4V板材厚度为4.0～5.0mm.     

高强钛合金板材的室温成形

钛板材因其强度高、重量轻、结构刚性好等优点而受到广泛的认可。高强钛合金Ti-6Al-4V不仅可用于航空领域,也是汽车、化工等其它工业领域用结构件的重要候选材料。Ti-6Al-4V合金板材在室温下的可成形性非常有限,成形后的回弹很大,这给传统的冲压和压力成形带来很多问题。尽管高温下,Ti-6Al-4V合金板材的成形极限会有所提高,回弹会     

离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织与力学性能的影响

该论文主要研究在石墨型中不同立式离心力场下离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织及性能的影响。实验过程中铸型的旋转速度主要考虑了三种情况：0, 110及 210 rpm。结果表明：晶粒尺寸及片层厚度随铸件模数的减小和离心力的增加而减小,拉伸强度随铸件模数减小和离心力增加而明显增加,但铸件延伸率呈现相反的变化趋势。文中给出了重力系数、铸件模数与Ti-6Al-4V合金组织和力学性能之间的定量关系。作为与重力场下石墨型中Ti-6Al-4V合金铸件对比分析,研究了金属型中Ti-6Al-4V合金阶梯铸件组织的变化情况,研究发现：两种铸型中浇铸的合金铸件晶粒尺寸、片层厚度随冷却速度的变化趋势基本一致,结合两组实验数据,给出了重力场下Ti-6Al-4V合金铸件组织随冷却速度变化的定量关系。     

离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织与力学性能的影响（英文）

研究在石墨型中不同立式离心力场下离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织及性能的影响。实验过程中铸型的旋转速度主要考虑了3种情况:0,110及210 r/min。结果表明:晶粒尺寸及片层厚度随铸件模数的减小和离心力的增加而减小,抗拉强度随铸件模数减小和离心力增加而明显增大,但铸件延伸率呈现相反的变化趋势。同时给出了重力系数、铸件模数与Ti-6Al-4V合金组织和力学性能之间的定量关系。作为与重力场下石墨型中Ti-6Al-4V合金铸件对比分析,研究了金属型中Ti-6Al-4V合金阶梯铸件组织的变化情况。研究发现:2种铸型中浇铸的合金铸件晶粒尺寸、片层厚度随冷却速度的变化趋势基本一致,结合2组实验数据,给出了重力场下Ti-6Al-4V合金铸件组织随冷却速度变化的定量关系。     

Y元素对铸造Ti-6Al-4V合金微观组织与力学性能的影响

本文研究了Y元素合金化对铸造Ti-6Al-4V合金微观组织与力学性能的影响。铸态合金微观组织与力学性能分别利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验进行表征。结果显示,Ti-6Al-4V合金呈现典型的魏氏组织特征。添加Y元素后,合金中形成Y2O3颗粒并分布在初生β晶粒的晶界处,同时在晶界两侧形成平行的α/β层片结构,而晶粒内部形成相互交叉的α/β层片结构,即Y2O3明显改变了Ti基体片层组织形貌。相比于Ti-6Al-4V合金,添加Y元素之后,合金的屈服强度和抗拉强度稍有提高,但是平行的α/β层片结构和Y2O3颗粒引起合金由解理断裂向延晶断裂转变,进而导致延伸率显著减小。所以,Ti基体微观组织变化对合金力学性能同样具有重要作用。     

Y对Ti-45Al-6Nb合金组织结构和高温氧化性能的影响

研究了Y对电弧熔炼Ti-45Al-6Nb合金组织结构和高温氧化性能的影响。结果表明,不同Y含量的Ti-45Al-6Nb合金均主要由γ+α_2片层组织、B_2析出相和少量Y_2O_3组成,微量Y对合金的相组成没有明显的影响,但能够显著细化合金的α_2+γ片层组织。高温氧化结果表明,Y能够明显改善Ti-45Al-6Nb合金的高温抗氧化性能,且Y含量为0.3%时效果更优:Ti-45Al-6Nb-0.3Y合金在1 000℃空气中的氧化速率为3.26×10~(-2) mg~2/(cm~4·h),分别是Y含量为0.1%和0.9%时合金氧化速率的41.3%和26.1%,较不含Y合金低约1个数量级。     

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．