热处理Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金的显微组织与力学性能（英文）

研究热处理参数对Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金显微组织的影响及其等轴组织、双态组织和魏氏组织的室温拉伸力学性能和拉伸断口形貌。获得3种典型显微组织的热处理温度分别为830、890和920°C,并保温30 min后炉冷。炉冷时,初生α相体积分数随热处理温度的升高而减小,在热处理温度为830、890和920°C时,初生α相的体积分数分别为45.8%、15.5%和0;空冷时,初生α相体积分数的变化规律类似。升高热处理温度和炉冷均有利于次生α相的析出和长大。等轴组织具有良好的综合拉伸性能,其抗拉强度、屈服强度、伸长率及断面收缩率分别为1035 MPa、1011 MPa、20.8%和58.7%;双态组织的屈服强度和伸长率略低于等轴组织的屈服强度和伸长率;魏氏组织的韧性差、屈服强度低,但抗拉强度高达1078 MPa。等轴组织和双态组织的室温拉伸断口呈韧窝断裂,塑性较好;魏氏组织的室温拉伸断口中韧窝断裂和晶间断裂共存,塑性较差。     

预变形对Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr退火过程中球化的影响（英文）

研究Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr在退火过程中的显微组织演变。结果表明,合金在810°C、1.0 s~(-1)条件下经20%和50%的压缩变形后再在810°C进行退火处理,在前20 min退火过程中,β相楔入形成热沟槽十分充分,球化率迅速增大;随退火时间延长,球化率继续增加。对经较大变形程度(50%)的合金进行4 h的退火处理获得了近似完全球化的组织。合金在810°C、0.01 s~(-1)条件下经50%变形后再在810°C进行退火处理,在前20 min退火过程中,热沟槽作用并不明显,且保留了大量的大角度晶界。通过长时间退火,在大角度晶界、末端迁移和Ostwald熟化的共同作用下形成了项链状α相晶粒。因此,在Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr退火前应进行较高应变速率与较大程度的变形以获得等轴组织。     

激光增材制造Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金的显微组织演化及力学性能（英文）

研究激光增材制造Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金的显微组织演化、维氏硬度及室温拉伸性能。结果表明:激光增材制造过程的热历史显著影响显微组织演化。在试样的不同沉积高度位置可以观察到不同形貌的初生α相、细小次生α相及马氏体相。退火处理可以促使短棒状α相或细小次生α相析出,从而降低或增加维氏硬度。L方向和T方向拉伸试样相组成相同但形貌不同。沉积态试样室温拉伸时表现出明显的各向异性。L方向拉伸试样的强度低但塑性好,T方向拉伸试样相反。经退火处理之后,L方向拉伸试样的强度增加但塑性显著降低;T方向拉伸试样的强度无明显变化而塑性降低50%。     

热处理对激光增材制造Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr钛合金显微组织和力学性能的影响（英文）

研究热处理对激光增材制造Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr钛合金(TC17)的影响以优化其显微组织和力学性能。研究结果表明,激光增材制造TC17钛合金沉积态样品具有粗大的原始β柱状晶和等轴晶的混合晶粒形貌、晶内超细α片层和连续晶界α相(α_(GB))等典型特征。经α+β两相区840°C预处理和标准固溶时效热处理后,连续晶界α相(α_(GB))粗化并且在其两侧形成不含初生α相(α_P)的晶界无析出区(PFZ)。经单相区910°C预处理后,所有α相完全转变成β单相并且晶界附近溶质元素分布均匀,再经过标准固溶时效热处理形成明显断续的晶界α相(α_(GB))及呈均匀分布的晶内初生α相(α_P)和次生α相(α_S)。两种热处理工艺均可以明显提高激光增材制造TC17钛合金的综合力学性能,达到了TC17锻件航空标准规定值。     

Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd合金焊接性

考察了Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd合金焊接接头力学性能。结果表明，Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd钛合金的焊接热影响区存在硬化倾向，塑性不足。焊前预热150℃可使焊接热影响区塑性明显改善。通过改变焊缝合金系统和焊后热处理制度等工艺措施，可以调整焊缝的综合力学性能，使之达到技术指标要求。文中还探讨了Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nd合金焊接脆性的机理，认为延晶界成串分布的富钕相和晶内的马氏体转变组织是根本原因。     

显微组织对Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si合金裂纹扩展行为的影响

两相钛合金由于具有较好的裂纹扩展抗力、断裂韧性及蠕变抗力而被广泛地应用到航空航天领域。小裂纹在较低的应力下就能扩展，且在给定应力强度因子下比长裂纹扩展更快。因此，在高周循环疲劳下．研究清楚钛合金组织对小裂纹扩展行为的影响是至关重要的。     

高温变形过程中Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-1.5Cr-2Nb合金的流动应力和晶粒尺寸的模型预测（英文）

采用前向型模糊神经网络模型预测Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-1.5Cr-2Nb合金等温压缩过程中的流动应力和晶粒尺寸。金相和SEM观察后,采用定量分析软件测量初生α相晶粒尺寸,并且研究了变形温度和应变速率对微观组织的影响。部分流动应力和晶粒尺寸作为样本数据用于训练模型,另一部分流动应力和晶粒尺寸作为非样本数据用于测试模型的可靠性。结果表明:模型的预测精度较高,该模型较好地描述了钛合金在高温变形过程中的流动行为和微观组织演变。     

双态与单相Ti-5Al-5Mo-1Fe-1Cr合金的力学性能及变形行为（英文）

为了阐明具有双态和单相组织Ti-5Al-5Mo-1Fe-1Cr(质量分数,%)合金的力学性能及变形行为,系统研究具有这两种组织合金的力学性能和变形模式。研究结果表明:双态组织合金的拉伸屈服强度为886 MPa,极限抗拉强度为1075 MPa,伸长率为21.5%:单相(β)组织合金的强度稍低于双态合金的,但其伸长率与双态合金的类似。双态合金在拉伸过程中具有韧性断裂的特征,其主要变形模式为位错滑移,位错滑移可发生于β基体和球/片状α相,β基体中的滑移系为■,α相中的滑移系为■和■。相对地,单相合金具有解理断裂特征,变形模式包括位错滑移和应力诱导α马氏体相变,其滑移系包括■和■。     

生物医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的弹性变形行为(英文)

研究了新型医用近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(质量分数,%)不同组织状态的的弹性变形行为。具有单一β相的固溶态合金表现出典型的双屈服现象,在与应力诱发马氏体相关的第一屈服之前显示出一定程度的非线性弹性变形特征。时效处理后,由拉伸测试所得的合金初始弹性模量的变化与时效析出α相体积含量没有明显的对应关系;然而弹性模量随着β晶粒与α相尺度的减小而增大。提出合金加载过程中,晶格剪切被细小α相有效阻止,这将导致合金较高的静态弹性模量的出现以及非线性弹性特征的减弱。     

双态组织Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金的热拉伸变形行为与球化机理（英文）

通过等温拉伸实验研究双态组织Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金的热变形行为、显微组织演变与断裂特征。结果表明:材料的流动软化由双态组织动态球化引起,并导致较高的应力指数和热激活能。结合SEM、EBSD和TEM显微组织观察发现,750和800°C下动态球化由α/α亚晶界的形成与β相的渗透共同导致;而在850°C下由于低角度晶界向高角度晶界转化,生成呈项链状分布的细小晶粒,证明该温度下主要的球化机制为动态再结晶。随着变形温度的升高或应变速率的减小,合金的断裂机制由微孔聚集向沿晶断裂转变。     

层片组织Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金动态等轴化动力学行为（英文）

通过等温热压缩实验研究Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金在温度750~950°C、应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的动态等轴化动力学行为。结果表明,层片组织α相的等轴化分数随变形温度升高和应变速率降低而增大,并构建了JMAK型等轴化动力学方程,且方程预测的等轴化动力学曲线与实验值吻合较好。此外,结合SEM和TEM微观组织观察发现,层片组织α相的动态等轴化过程分为两个阶段,首先是由动态再结晶和机械孪晶两个互相竞争的机制引起的晶界分离阶段;第二阶段中β相渗入α/α界面导致等轴化完成,β相渗入α/α界面实质上是由Al、Mo和V等合金元素的扩散造成的。     

Ti-5.2Al-5.2Sn-2.2Zr-1.0Mo-0.25Si合金的研制

前言本课题的研究目的是为获得一个能在500℃下长期使用、具有较高蠕变抗力及热稳定性好的钛合金。参照现有热强钛合金的耐热水平,拟定下列性能指标为本研究的技术指标。     

高温变形过程中Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-1.5Cr-2Nb合金的流动应力和晶粒尺寸模型

金相和SEM观察后,采用定量分析软件测量初生α相晶粒尺寸,并且研究了变形温度和应变速率对微观组织的影响。本文采用前向型模糊神经网络模型预测Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-1.5Cr-2Nb合金等温压缩过程中的流动应力和晶粒尺寸。部分流动应力和晶粒尺寸作为样本数据用于训练模型,另一部分流动应力和晶粒尺寸作为非样本数据用于测试模型的可靠性。结果表明：模型的预测精度较高,该模型较好地描述了钛合金在高温变形过程中的流动行为和微观组织演变。     

连续温度梯度热处理Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr合金的显微组织演变与力学性能（英文）

采用一种新型高通量实验方法,实现对Ti-5553合金(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr,质量分数,%)在600~700°C范围内的连续温度梯度热处理。实验通过对圆台形样品进行直流电加热,由于截面面积不同而导致电流热效应不同,从而使样品表面温度呈梯度变化。采用端淬实验实现Ti-5553合金的连续冷却速率变化,研究合金在不同热处理条件下的显微组织演变和力学性能。结果表明:Ti-5553合金的伪调幅分解温度为(617±1)°C,析出的α相尺寸在300 nm左右;合金在伪调幅分解温度下时效4 h达到最高的硬度。因此,这种高通量方法能够快速准确地判断合金中相转变温度以及相应的组织转变。     

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金双态组织的热加工行为

在Gleeble-1500D热模拟实验机上对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金双态组织进行热模拟实验,变形温度为850～1050℃,应变速率为0.010～1.000 s-1,变形量为60％;根据不同条件下的应力峰值计算得其热变形激活能Q为786.609 kJ·m-1,并构建本构方程,最后在动态模型的基础上建立热加...     

多次激光冲击强化对Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr钛合金微观组织及力学性能的影响（英文）

对Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr钛合金进行了不同能量和冲击次数的激光冲击强化,通过残余应力、显微硬度、XRD和TEM分析其对力学性能和微观组织的影响。结果表明,功率密度和冲击次数对残余应力和显微硬度都有较大影响,激光冲击强化后,显微硬度和残余应力都有大幅度提升,并形成一定厚度的变形层,增加冲击次数或者增大功率密度都可提高其幅值和影响深度。不同冲击参数下的XRD测试表明,激光冲击强化后衍射峰位置没有发生变化,但有展宽。激光3次冲击后可在表面形成一层纳米晶,晶粒大小为30~60 nm,且取向随机。位错运动是Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr钛合金晶粒细化的主要原因。     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金的高温塑性变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,探究了Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金在应变速率为0.1～10 s^-1、变形温度为1173～1323 K及最大变形量为60%条件下的高温塑性变形行为。探究了工艺参数对真应力-真应变曲线的影响,采用Arrhenuis模型构建了耦合应变的本构方程,基于动态材料模型及Babu流变失稳准则构建了热加工图。结果表明,Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金的流动应力随应变速率的减小及变形温度的增加呈下降并趋于平稳的趋势,且温度敏感性在低温区比高温区强。真应力-真应变曲线在变形温度1173～1273 K下的α+β相区呈现出动态再结晶特征,在变形温度为1323 K的β相区呈现出动态回复特征。建立的耦合应变的Arrhenuis本构方程具有较高的预测精度。利用Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金热加工图,确定了该合金最优塑性变形工艺参数为变形温度为1230～1323 K和应变速率为0.1～0.816 s^-1。     

等温压缩过程中Ti-6Al-4V-0.1Ru合金的热变形行为（英文）

采用Gleeble-3500热模拟器对Ti-6Al-4V-0.1Ru合金进行等温压缩试验,研究该合金在变形温度为1023-1423K和应变速率为0.01-10s~(-1)条件下的热变形行为。建立应变量为0.1时α+β双相和β单相温度场的Arrhenius-type本构模型;然后,将一系列材料常数(包括激活能Q、材料常数n,α和ln A)作为应变的多项式函数引入Arrhenius-type模型;最后,分别对α+β双相和β单相温度场构建改进的Arrhenius-type模型。结果表明,改进的Arrhenius-type模型有助于计算Zener-Hollomon(Z)参数,通过显微观察并结合Z参数可以揭示显微组织演变机制;此外,该模型也有助于提高Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金变形过程中有限元模拟的精度。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金高温变形流动应力预测模型

通过高温压缩模拟实验,分析了Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金在变形温度为850～1100℃,应变速率为0.01～10 s-1条件下的高温变形力学行为规律,并利用线性回归方法计算了不同温度范围内的应力指数n和变形激活能Q,获得了该合金高温变形力学行为计算模型.结果表明,Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金对变形温度和应变速率非常敏感.在恒温时流动应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率时随变形温度的升高而降低.在850～950℃时,n、Q分别为7.0874和610.463 kJ/mol;而在950～1100℃时,n=4.7324,Q=238.030 kJ/mol,该预测模型的计算值与实测值之间的相对误差分别为6.341%和6.957%.