固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材组织和性能的影响规律

研究了固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,钛合金固溶处理温度在相变点以下,空冷后,显微组织由β相、初生α相以及次生α相组成。随着固溶温度的升高,显微组织中β相晶粒尺寸增大,晶界α相厚度减小,产生有序化现象,而次生α相数量和尺寸减小,使合金的强度降低,塑性升高,但固溶处理温度为800℃时,网状晶界α相使塑性迅速下降;当固溶处理温度在相变点以上,Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金重新形核并长大,随着固溶温度的升高,β相晶粒尺寸增大,初生α相数量减少,强度和塑性都下降,过冷β相晶粒发生应力诱发马氏体现象。     

固溶和时效温度对7715D钛合金组织和性能的影响

研究了固溶和时效温度对7715D高温钛合金轧棒室温和600℃高温拉伸性能的影响。结果表明,低温固溶材料室温强度高,但高温强度低;低于600℃时效时材料的室温屈服强度和塑性变化不大;高于600℃时效,室温强度略有上升,高温强度降低。组织和拉伸断口分析表明,室温强度与β转变组织大小相关,高温强度受初生α相和β转变组织的相对强度影响更大。建议7715D钛合金在高的固溶温度和适当的时效温度进行热处理,推荐980℃/2 h+600℃/2 h。     

固溶温度对亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn的组织和拉伸性能的影响

对自主设计的新型亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn(%,质量分数)在不同温度进行固溶和固溶时效处理,观察其显微组织和测试室温拉伸性能。结果表明：随着固溶温度的提高固溶态组织中的初生α相减少,当固溶温度高于相变点后初生α相完全消失,几乎全部为明显长大的粗大β晶粒。固溶温度为900℃的固溶态合金具有良好的强度和塑性匹配,屈服强度为898.7 MPa、抗拉强度为962.5 MPa、断裂伸长率为12.7%。在不同温度固溶处理的时效态合金,均析出了细小的次生α相。固溶温度低于相变点时,在初生α相间析出的细小次生α相呈60°或者平行交错排列;固溶温度高于相变点时初生α相几乎完全消失,随着固溶温度的提高析出的次生α相片层间距变大并粗化。在所有固溶温度下,时效态组织中沿原始β晶界处均析出了连续的晶界α相,合金的塑性均较差。经过750℃/0.5 h固溶和500℃/4 h时效的合金具有良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1282 MPa,屈服强度为1210.6 MPa,断裂伸长率为5.3%。     

电弧增材制造TC4微观组织调控及力学性能研究

目的 研究固溶时效处理对电弧增材制造TC4钛合金微观组织和力学性能的影响规律。方法 设置了1组时效处理(AT,600 ℃/2 h/空冷)和2组固溶+时效处理(SA1,800 ℃/1 h/炉冷+600 ℃/2 h/空冷;SA2,870 ℃/1 h/炉冷+600 ℃/2 h/空冷)策略,对电弧增材制造TC4钛合金进行了热处理试验。通过扫描电镜(SEM)进行微观组织形貌和断口形貌观察,通过拉伸试验机进行室温力学性能测试。结果 沉积态试样的微观组织均匀性较差,主要由马氏体α¢相、网篮组织、不连续的晶界α相(α Grain Boundary,αGB)和集束组织构成。AT并未完全消除马氏体α¢相,但提高了其延展性。经固溶+时效处理后,马氏体α¢相消失,晶粒内部主要由网篮组织和αGB组成。平均抗拉强度由沉积态的999.67 MPa降低到SA2的936.46 MPa,而平均延伸率从6.23%提高到12.48%,且SA2样品显示出更低的力学性能各向异性。其中沉积态试样抗拉强度、屈服强度和延伸率的各向异性值(IPA)分别为4.82、0.96和28.7。SA2试样抗拉强度、屈服强度和延伸率的IPA分别为0.3、0.42和5.56。结论 固溶时效处理有助于提高电弧增材制造TC4钛合金微观组织均匀性,并显著降低力学性能的各向异性。     

基于α'组织设计适于激光立体成形的新型高塑性Ti-4.13Al-9.36V合金

为了提高Ti-6Al-4V合金的加工硬化率和塑性,基于其团簇成分式12[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+5[Al-Ti₁₄](V₂Ti)设计成分式为4[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+12[Al-Ti₁₄](V₂Ti)的(Ti-4.13Al-9.36V, %)合金,采用激光立体成形工艺制备Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V(对比合金),研究了沉积态和固溶温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V合金的显微组织均由基体外延生长的初生β柱状晶和晶内细小的网篮α板条组成。Ti-6.05Al-3.94V合金的初生β柱状晶的宽度约为770 μm,α板条的宽度约为0.71 μm;而Ti-4.13Al-9.36V合金的初生β柱状晶的宽度显著减小到606 μm,α板条的宽度约为0.48 μm。经920℃固溶-淬火处理后Ti-6.05Al-3.94V样品的显微组织为α'+α相,其室温拉伸屈服强度约为893 MPa,抗拉强度约为1071 MPa,延伸率约为3%。经750℃固溶-淬火处理后Ti-4.13Al-9.36V样品的显微组织为α'+α相,与α'马氏体相比,应力诱发的α'马氏体能显著地提高合金的加工硬化能力,其室温拉伸屈服强度约为383 MPa,抗拉强度约为 989 MPa,延伸率达到了17%。这表明,根据团簇理论模型调控α'+α的显微组织能有效提高激光立体成形Ti合金的加工硬化能力和塑性。     

Ti-55531钛合金室温强-塑-韧匹配化热处理工艺研究

目的 采用Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr(Ti-55531)钛合金,研究了不同热处理工艺条件下室温强-塑-韧性能的匹配关系,为满足不同强度、断裂延伸率、断裂韧度综合服役性能要求提供热处理工艺参考。方法 在单相区固溶+时效、双相区固溶+时效2种制度下进行了热处理试验,分析了不同单相区固溶冷却方式(空冷、炉冷)和时效温度、双相区固溶温度等条件下的室温拉伸性能(抗拉强度σb、断裂延伸率A)和断裂韧度KIC,揭示了Ti-55531钛合金室温强度、塑性、断裂韧度的匹配关系。结果 经单相区固溶+空冷+时效处理得到了细片层状次生αs相,随时效温度的升高,αs相尺寸增大,抗拉强度降低,延伸率和断裂韧度升高;经单相区固溶+炉冷+时效处理得到了较粗的α片层,随时效温度从500 ℃升高至600 ℃,α片层尺寸增大,抗拉强度降低,延伸率和断裂韧度升高,但呈现出较高的脆性;随着双相区固溶温度的升高,初生αp相尺寸显著降低,促进后续时效处理过程中析出了更细小的次生αs相,提高了强度,降低了延伸率和断裂韧度。结论 得到了2种能够实现良好强-塑-韧性能匹配的热处理工艺路线:1)850 ℃/1 h固溶后炉冷至600 ℃保温8 h,可得到片层组织以及较高的断裂韧度(KIC=110.01 MPa.m^1/2)、良好的强度(σb=1 111 MPa)和断裂延伸率(A=9.69%);2)810 ℃固溶+空冷+600 ℃/3 h时效,可得到初生αp+次生αs相的双态组织,实现了高强度(σb=1 287 MPa)和高断裂延伸率(A=12.76%),同时断裂韧度达到60.4 MPa.m^1/2。     

固溶温度对TA19钛合金组织及性能的影响

采用5种不同固溶温度和相同时效温度的热处理制度对TA19钛合金进行固溶时效处理,研究不同固溶温度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对TA19钛合金显微组织的初生α相含量影响显著;经相变点以下10℃到50℃固溶保温1 h后风冷,再经595℃时效保温8 h后空冷,获得的室温和高温力学性能均能满足AMS 4975标准的要求;固溶温度选择相变点以下10℃时,TA19钛合金的室温和高温力学性能及蠕变性能匹配最好,对应的显微组织中初生α相含量为15%~18%。     

固溶工艺对Ti12LC合金组织性能的影响

Ti12LC合金是西北有色金属研究院研制的一种低成本钛合金,用于取代TC11合金进行推广应用。本文对420mm Ti12LC合金铸锭进行常规锻造,得到等轴组织的170mm Ti12LC合金棒材。采用单重固溶+时效、双重固溶+时效两种不同的工艺对Ti12LC合金进行热处理,分析不同固溶工艺对Ti12LC合金显微组织及室温拉伸、室温冲击性能的影响。研究表明,在相同的固溶冷却速率下,增加单重固溶温度,初生等轴α相含量减少,合金强度增加、塑性减小、冲击韧性减小。单重固溶+时效热处理后合金冲击韧性低、强韧性匹配差。与单重低温固溶+时效相比,合金经高温预固溶慢冷+低温固溶处理后,初生α相尺寸及相含量变化不明显,但可以获得更大尺寸的次生α相,合金的塑性稍有降低、强度增加、冲击韧性改善明显,综合力学性能匹配良好。     

热处理制度对TC21钛合金锻件组织及力学性能的影响

研究了热处理制度对TC21钛合金锻件显微组织及室温、高温力学性能的影响,并与目前我国大量使用的TC11热强钛合金的同类锻件作了对比试验.研究表明,常规锻造工艺生产的TC21钛合金锻件,随着固溶温度的升高,显微组织中初生α相含量降低,室温塑性也随之变差,但高温抗拉强度、高温持久性能等随之升高,高温塑性变化不明显.通过常规锻造工艺加上合理的热处理制度,可获得适于高温环境使用的综合性能优异的TC21钛合金锻件.     

热处理工艺对Ti6246钛合金组织与力学性能的影响

研究了热处理温度和冷却方式对Ti6246合金显微组织、相组成以及室温拉伸性能的影响。结果表明:固溶热处理后合金的相组成主要与冷却方式有关。在β单相区及(α+β)两相区固溶后水冷,β相均转化为α′′马氏体和少量亚稳β相。空冷组织中的β相转变为含有少量次生α相的β转变组织,随着热处理温度的提高次生α相的含量逐渐增加,尺寸也逐渐增大。时效后组织中的亚稳相发生分解,析出细小的次生α相。固溶后水冷试样的拉伸曲线上出现"双屈服"现象,且随着固溶温度的提高合金第一屈服点逐渐升高。水淬和空冷合金试样在595℃/8 h时效后其室温拉伸强度提高,延伸率及断面收缩率降低,水淬试样室温拉伸性能的变化更大。固溶后空冷且在595℃时效处理的合金,其室温拉伸性能可达到较好的强塑性匹配。     

Fe含量对Ti80合金显微组织和性能的影响

研究了不同Fe元素含量（0.04%~0.41%,w）对Ti80合金显微组织和性能的影响。结果表明:增加Fe含量,可以提高Ti80合金室温强度。Fe元素含量每增加0.2%,合金强度提高约20 MPa,但对合金塑性与冲击性能无明显影响。Fe元素对合金组织形态有影响,当Fe含量提高至0.41%时,α相由球状转变为长条状。30 d海水腐蚀试验周期内,Fe元素的加入降低了Ti80合金的开路电位,导致合金在天然海水浸泡和5 m/s流速条件下平均腐蚀速率增大,耐海水腐蚀性能有所下降,但与正常Ti80合金仍处于同一数量级。      

人工时效对激光选区熔化AlMg4.5Sc0.55Mn0.5Zr0.2合金显微组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化制备AlMg_4.5Sc_0.55Mn_0.5Zr_0.2合金,研究人工时效工艺参数对合金维氏硬度的影响规律,分析沉积态和优选时效态合金的室温拉伸性能和显微组织。结果表明：人工时效使该合金的维氏硬度由102HV提升至140HV以上。随着时效温度升高（305~335℃）或时效时间延长（1.5~48 h）,维氏硬度呈现先增加、再降低、最后逐渐趋于稳定的规律。在315℃时效3 h或12 h后,合金的室温拉伸性能基本相当,无明显的各向异性;抗拉强度和屈服强度分别达到470 MPa和410 MPa,断后伸长率保持在15.0%。力学性能的提升得益于人工时效过程中弥散析出且与基体共格的纳米增强颗粒Al₃（Sc,Zr）。     

显微组织对TA15合金高温拉伸性能的影响

研究了显微组织变化对TA15合金500℃高温拉伸性能的影响。结果表明:初生α相含量增加、α相方向性增强、次生α片变厚及β晶粒尺寸变粗大等显微组织的变化,可使TA15合金500℃高温抗拉强度降低,最大降幅达90MPa以上。研究表明,随初生α相含量增加,增多了晶界数量,而随温度升高晶界强度比晶粒强度下降快,导致高温抗拉强度随初生α相含量增加而降低。     

热处理制度对航空发动机用TC11合金组织和性能的影响

研究了不同热处理制度下TC11钛合金锻件的组织和性能.结果表明,在空冷的条件下,随着温度的升高,β转变组织体积增加,初生α含量减少同时体积增大;当热处理温度达到1020℃时组织变成了典型的β区冷却后针状马氏体组织;随着温度的继续升高,等轴α相完全消失,形成了完全由β转变组织构成的层状结构.拉伸试验研究表明,950℃/2...     

Ti700sr高温钛合金TIG焊接接头组织及性能研究

采用TIG焊接方法对Ti700sr高温钛合金板材进行了焊接,研究了接头的组织形貌、硬度分布及力学性能。结果表明,Ti700sr高温钛合金板材焊接后的接头成形良好,焊缝区组织由粗大的柱状晶及细长的针状α相构成,热影响区组织由细针状α和残余β相构成,热影响区析出相得到有效控制,相边界上无明显硅化物析出;焊接热影响区的硬度相对较高,焊缝的硬度相对较低;接头室温抗拉强度约为903 MPa, 700℃高温抗拉强度为397 MPa,焊缝强度低于母材的。      

固溶温度对Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr钛合金的组织和拉伸性能的影响

研究了固溶温度对一种亚稳β钛合金(Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr)的锻态组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,固溶温度低于相变点时大量的α相在β基体中析出并聚集在滑移带附近,随着固溶温度接近相变点α相的数量减少且部分滑移带消失。固溶温度高于相变点时显微组织为单一的β相且滑移带完全消失,随着固溶温度继续升高β晶粒聚集且长大。这种合金经750℃×1 h固溶处理后达到良好的强度塑性匹配,气抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为957 MPa、887 MPa和11.7%。     

稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响

为探讨稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响,熔炼制备出稀土元素Y含量(质量分数)为0.3%、0.6%、0.9%的TC4-Y钛合金,然后分别检测TC4-Y钛合金的致密度、硬度、室温拉伸性能及高温拉伸性能。结果表明,随着Y元素含量的升高,合金的致密度、硬度、强度及塑性先升高后降低。当Y含量为0.3%时,TC4钛合金的硬度最高;当Y含量为0.6%时,TC4钛合金的致密度最高,强度及塑性最好。在钛合金中加入稀土元素Y后,钛合金的晶粒尺寸迅速降低。综合考虑,当稀土元素Y的含量为0.6%时,TC4钛合金的力学性能最佳。      

烧结温度对TC4合金的微观结构和力学性能的影响

将TiH₂、Al-V粉末压制成型后进行真空烧结,制备出Ti6Al4V(TC4)合金,使用XRD、金相和SEM断口形貌观测以及力学性能测试等手段对其表征,研究了烧结温度对合金力学性能的影响。结果表明：烧结样品由密排六方α-Ti和体心立方β-Ti双相组成,其形貌呈等轴、网篮或板条(片状、针状)状,随着烧结温度的提高和保温时间的延长等轴组织减少,片状组织和针状组织增加且其组织粗化,在1150℃烧结的样品具有较好网篮结构组织;用该方法可制备相对密度为96.9%~99.6%、抗拉强度为719.3~914.1 MPa、延伸率为6.2%~9.4%、硬度为313.2~364.8HV的TC4合金试样;在1150℃保温1.5 h的样品性能较好,其抗拉强度最高(914.1 MPa),对应的延伸率和硬度分别为7.6%和355.5HV;用纯TiH₂粉末烧结样品的断口呈韧性断裂;加入合金元素的样品其断口逐渐由韧性断口变为韧性和脆性混合的断口,其强度提高、延伸率下降。     

Microstructure and mechanical properties of a sand-cast Mg–Nd–Zn alloy

The microstructures and mechanical properties of a sand-cast Mg–Nd–Zn alloy in the as-cast, solution-treated and peak-aged conditions were investigated. The as-cast alloy was comprised of α magnesium matrix and Mg₁₂Nd eutectic compounds. The eutectic compounds dissolved into the matrix and small Zr-containing particles precipitated at grain interiors, due to the solution treatment. After the solution treatment, two kinds of cooling manner, either cooling in air or quenching in water, were employed. It was worth noting that some basal precipitates formed in the matrix during the in-air cooling process after solution treatment, which led to the succedent weak ageing hardening response and low strength in peak-aged condition. The hardness, yield strength, ultimate tensile strength and elongation at room temperature, of the samples in the T61 condition, were HV81, 191 MPa, 258 MPa and 4.2%, respectively. When tensile tested at high temperature, they exhibited serrated flow. Moreover, the casting surface of the tensile testing bar also had a great influence on its mechanical properties.