Ti—40阻燃钛合金中的第二相

研究了Ti-40(Ti-25V-15Cr-0.2Si)阻燃钛合金中的第二相及其对合金性能的影响。研究结果表明：固溶温度升高,Ti40合金析出第二相的趋势增大;低于850℃固溶,合金中没有第二相析出,高于850℃固溶,合金中析出棒状α相和少量Ti5Si3相;910℃固溶＋600℃时效,合金存在第二相有α和Ti5Si3相;860℃固溶＋600℃时效,合金仅存在Ti5Si3相,固溶时效态存在的第二相对合金的性能没有明显影响,540℃,100h热暴露,合金中存在的各种形态的α相和Ti5Si3析出物,明显降低合金的热稳定性能。     

Ti40阻燃钛合金的高温蠕变行为

计算了Ti40合金在不同应力、不同温度下的稳态蠕变速率、应力指数及在460℃－540℃范围内蠕变激活能Q＝94.0kJ/mol，并以此基础上研究了其蠕变强化机制。实验结果表明：该合金在此温度范围内的蠕变受位错和扩散双重机制控制，晶界移动对蠕变也有一定的贡献。在目前实验条件下，Ti40合金在620℃蠕变性能较差。     

钒和铬对Ti40阻燃钛合金力学性能的影响机制

以Ti40合金为基础,配制4种不同V和Cr含量的合金,测试其在锻造、热处理、热暴露和蠕变条件下的相关力学性能,并观察其组织。结果表明：合金元素V和Cr对Ti40合金室温力学性能、蠕变行为和组织的影响具有相似性,即随V和Cr含量的降低,合金室温综合力学性能变化不明显、抗蠕变能力减弱、组织粗化;这与V和Cr同属于β稳定元素、且原子半径都小于Ti原子有关;而V和Cr对于热稳定性能的影响则完全相反,V含量的增加或Cr含量的降低合金热稳定性能优化,其主要原因可能与V属于同晶型β稳定元素而Cr属于共析型β稳定元素有关。     

Ti40阻燃钛合金的高温氧化行为

研究了高稳定β型阻燃钛合金Ti40合金在900℃-1050℃温区内氧化时的氧化行为。结果表明：随着温度的升高及时间的延长，试样表面氧化皮由较为平整变化为表面氧化皮严重脱落且基体表面呈现为淡绿色。对该物质进行能谱分析后显示淡绿色物质为TiO2和Cr2O3的混合物。900℃～1000℃的氧化动力学曲线显示，随温度升高氧化增重急剧增加，在温度1000℃～1050℃范围内，试样氧化增重虽仍随时间的增加而增加，但总量有所下降。     

Ti40合金的阻燃性能及其阻燃机理分析

采用ＤＣＳＢ法和金属液滴实验法评价Ｔｉ４０阻燃钛合金的阻燃行为,并初步分析影响钛合金抗燃烧的因素和阻燃机理。结果表明：Ｔｉ４０合金具有良好的阻燃性能,低溶点,高热导率和单一稳定β组织的钛合金具有良好的阻燃性能;     

两种Ti－V－Cr阻燃钛合金的热稳定性能

研究了Ti-35V-15Cr(A)和Ti-25V-15Cr(B)两合金在不同温度、时间和拉应力条件下热暴露后的热稳定性能。结果表明，随着热暴露温度升高，合金性能恶化。600℃热暴露，B合金性能恶化的根本原因是表面氧化，A合金则是由于表面氧化与组织变化的共同作用。热暴露时间延长，合金塑性下降；热暴露拉应力增大，合金塑性有所提高；A合金540℃热稳定性较B合金差，两合金540℃热暴露塑性下降的主要原因来自于热暴露过程中微观组织的变化，其次为表面氧化。高钒含量A合金中的α相比低钒含量B合金中的α相更易聚集于晶界。晶界α相的析出和长大，是合金性能恶化并发生沿晶断裂的主要原因。     

WSTi3515S阻燃钛合金热暴露性能

对WSTi3515S合金板坯试样进行550℃/100 h/AC热暴露试验后,分别在室温和100℃下测试其拉伸性能;未经过热暴露的试样,分别在从室温到550℃的不同温度点测试了其拉伸性能。结果表明:经过热暴露后的试样,受到析出相强化的作用,强度略有提高,但塑性指标均存在明显下降,其中,100℃时的拉伸强度低于室温拉伸性能,塑性有所提高,但仍比未经过热暴露的试样测试结果低;热暴露时,晶界处析出第二相是WSTi3515S合金的关键特征,也是WSTi3515S合金热稳定性能降低的原因;在试验温度提高的情况下,光滑拉伸试样强度不断降低,塑性先上升后降低;缺口拉伸试样强度持续下降,塑性没有明显变化,弹性模量持续下降。     

Ti-25V-15Cr-2Al-2Mo-0.2C阻燃β钛合金的蠕变变形结构研究

采用TEM技术研究了具有不同热处理组织的Ti-25V-15Cr-2A1-2Mo-0．2C合金存在540℃，250MPa，100h蠕变作用后的变形结构。结果表明：位错环组是合金蠕变变形结构中的典型位错组态；合金的蠕变抗力随β基本上弥散分布的第二相析出数量的增加而提高。添加微量能提高蠕变抗力的合金元素，如Si元素等，是改善合金蠕变性能的可行途径。     

Ti—V—Cr阻燃钛合金的微观组织

采用金相,Ｘ射线衍射和透射电镜研究了Ｔｉ－Ｖ－Ｃｒ阻燃钛合金的微观组织,利用金属液滴实验法测试了合金的阻燃性能,结果表明：Ｔｉ－Ｖ－Ｃｒ系合金具有很好的阻燃性能,该系合金为单一的等轴β组织,不存在第二相析出物,合金元素Ｖ含量升高以及Ａｌ的加入并不影响合金的微观组织特征;经４００℃,１００ｈ热暴露后,合金仍为单一的β组织,表明Ｔｉ－Ｖ－Ｃｒ系合金的组织结构是稳定的。     

热处理对Ti40阻燃钛合金热稳定性能的影响

针对Ti40合金,设计了5种热处理工艺,并将5种工艺归为3类:中温退火、高温淬火 预时效 时效及高温退火 中温退火 时效.分别测试了Ti40合金在3类热处理工艺下的室温力学性能及500℃、550℃热暴露100 h的热稳定性能,并分析了合金的微观组织.结果表明,不同的热处理工艺下,合金室温力学性能相差不大,而热稳定性能变化较大;直接中低温退火后合金的热稳定性能最好,其原因主要是由于中低温退火后,合金组织中保留一部分锻造的高密度位错等缺陷,并且晶界曲折不平,这使得在热暴露过程中,单位晶界析出物的数量减少,弱化了晶界析出物对合金热稳定性能的不利影响.     

550℃热暴露对Ti40阻燃钛合金力学性能的影响

对Ti40合金锻态、热处理态、550 ℃热暴露不同时间的组织和性能进行了研究.结果表明,该合金在热暴露过程中析出物较少,并且主要分布在晶界,这些晶界析出物是合金热稳定性能降低的主要原因.通过系统分析合金组织和力学性能,认为可以将Ti40合金550 ℃热暴露过程划分为3个阶段,分别是析出物萌生阶段、析出物长大阶段和析出物在晶界连成析出物带阶段,每个阶段对应的力学性能是由析出物形态决定的.在热暴露末期,出现性能不稳定和硬度与强度不匹配的主要原因是析出物沿晶界形成了完整的析出物带.     

Effect of heat treatment on thermal stability of Ti40 alloy

Five new heat treatment processes were designed, which were divided into three groups by their characteristics. The microstructures and mechanical properties of the alloy after the five heat treatments and thermal exposure at 500, 550℃ for 100 h were tested. The results indicate that a little differences exist in the performance of mechanical properties at room-temperature after the five heat treatments, and the thermal stability is the key factor for determining heat treatment process. Among the three groups of heat treatment processes, the best thermal stability is achieved after the first group of heat treatment. After annealing treatment at intermediate temperature, some defects and uneven grain boundaries are remained, which leads to the reduction fractions of precipitations on unit grain boundary and the harmful effect of precipitations on grain boundary is weakened. The process of annealing at 650 ℃for 4 h is recommended the best heat treatment process for Ti40 alloy.     

一各高度β合金化钛合金的微观组织

研究了一种新型高度β合金化的阻燃钛合金Ｔｉ４０的微观组织。研究表明,Ｔｉ４０合金为单相β合金。其铸态组织中存在四叉晶界及晶界周围的白色区域,不超过７８０℃固溶处理,使其晶粒粗大、晶界宽化,晶界仍由许多小晶粒组成;８２０℃固溶发生再结晶,１１００℃固溶发生二次再结晶,大晶粒中出现亚晶;９５０℃锻造,１０５０℃固溶处理后其组织为Ｓｉ－Ｏ化合物和Ｃｒ－Ｏ化合物组成的网状结构。不低于９１０℃固溶时效处理,大晶粒中出现了许多亚晶,使合金的室温拉伸性能得到最佳匹配。     

Ti40阻燃钛合金热变形的开裂预测

Ti40阻燃钛合金热变形困难且容易发生开裂。因此，研究该合金在不失效的情况下实现预期的变形就显得非常重要。本研究采用韧性断裂准则和有限元模拟相结合的方法，对Ti40合金热变形过程进行开裂预测。通过圆柱试样不同温度和应变速率的压缩模拟试验，发现在一定的变形条件下该合金会发生纵向开裂和剪切开裂。随后的有限元模拟获得了变形试样各个区间的应力一应变分布情况及演变过程，这被用来评价6种已有的韧性断裂准则对Ti40合金高温变形的初始开裂位置及损伤值预测的准确性。研究结果表明，只有Oyane韧性断裂准则能准确地预测试验范围内所有条件的Ti40合金的初始开裂位置和临界开裂值。     

变进给高效铣削阻燃钛合金的机理研究

主要采用变进给试验法,开展了正弦变进给高效铣削Ti40阻燃钛合金试验和理论研究。建立了正弦变进给变化幅度、变化周期及进给步持续时间与刀具耐用度的关系模型,并对模型参数进行优化,结果表明：当进给变化幅度为11.72%,变化周期为120s,进给步持续时间为5s时,刀具耐用度相比传统铣削,增长幅度最高可达33%。变进给铣削Ti40阻燃钛合金改变了刀具磨损的形态和机理,主要表现是增大前刀面与切屑的接触面积,改变月牙洼磨损的位置,同时减小月牙洼磨损的深度和磨损速率,增强铣削中刀具切削刃强度,从而提高了刀具耐用度。     

钛建材及表面处理技术

采用直流电弧激发燃烧法（DCSB法）测试Ti40,AlloyC和TC4合金在3种气氛条件下的相对质量燃烧速度。结果表明：与TC4合金相比，Ti40和AlloyC均具有较好的阻燃性能，用氮气来稀释空气能够降低钛合金的燃烧速率。用扫描电镜（SEM）与X射线能谱（EDAX）观察分析了合金的燃烧产物、界面与基体，发现：当Ti40和AlloyC燃烧时，V优先迁移至表层，因而燃烧区表层氧化层为富V贫Cr，而燃烧产物与基体界面附近氧化层则为富Cr贫V。Ti40与AlloyC界面的富Cr贫V混合氧化层非常致密，既可抑制氧扩散入基体，又可阻碍基体中的V扩散进入燃烧区。TC4燃烧时，虽然Al优先迁移至表面与氧反应生成Al2O3，但该氧化层不连续不能有效降低燃烧速度，Cr,V元素均对合金燃烧时界面氧化层的致密化有重要作用。     

中低温退火处理工艺下Ti40合金高温蠕变机制的研究(Ⅰ)—蠕变本构关系

对Ti40合金环材进行600℃,4h退火处理,并测试合金在500～550℃温度范围不同应力下蠕变性能。结果表明,Ti40合金在500～550℃的温度范围的蠕变行为应该分为两个区间,区间Ⅰ为500～520℃温度范围;区间Ⅱ为535～550℃温度范围,在两个温度区间内蠕变本构方程不同。分析认为,在低温区(500～520℃)应力对位错的滑移影响较大,热激活控制的位错攀移控制稳态蠕变变形;当温度升高时,扩散对蠕变变形的贡献越来越大,在高温区(535～550℃),合金的蠕变可能受自扩散或合金元素的扩散控制。