时效对Ti-22Al-24Nb合金显微组织及力学性能影响

研究了经1000℃/2 h/WC(水冷)固溶处理的Ti-22Al-24Nb合金在不同时效条件下的组织演变规律,且进行了不同时效时间下组织的力学性能测试。结果表明:时效时间对显微组织中相的含量和尺寸的变化影响较为明显。随时效时间增至24 h时,部分晶粒发生了长大,且次生α2/O相长大明显,初生的α_2相长大并等轴化。随时效温度的升高,晶粒尺寸变化不明显。经780℃/20 h/AC(空冷)时效处理后,合金常温力学性能提升较小,抗拉和屈服强度分别提升至1022和950 MPa,但塑性却大大降低至3%左右,随时效时间延长至24 h,强度增加,塑性变化不大;合金高温力学性能为强度增加不明显,但塑性明显增加,其伸长率为20.27%,随时效时间延长至24 h,合金的高温强度进一步增加,抗拉强度为1019 MPa,屈服强度为977 MPa,但高温塑性出现了下降。     

Ti-22Al-27Nb合金线性摩擦焊接头组织与显微硬度分析

对Ti-22Al-27Nb合金进行了线性摩擦焊及热处理试验,并对热处理前后焊接接头的微观组织和显微硬度进行测量分析. 结果表明,利用线性摩擦焊方法焊接Ti-22Al-27Nb合金得到的接头无焊接缺陷. 焊态下,焊缝区形成了B2单相区组织. 热力影响区为B2 + O + α₂相三相区,出现等轴α₂相,针状O相几乎消失. 热处理后在焊缝区析出板条状O相和针状O相,热力影响区为O相均匀分布的两相区. 母材处的显微硬度值最低约为300 HV,随着向焊缝靠近,显微硬度值逐渐增加,焊缝中心达到最大值354 HV. 热处理后,由于板条O相和针状O相的沉淀析出,使焊缝中心显微硬度急剧增加.     

时效处理对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头组织和力学性能的影响

对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头进行840 ℃×2 h的时效处理，研究了焊接头的组织和力学性能。结果表明，焊接头主要分为3个区域，分别是焊缝区、热力影响区和母材区。焊缝区组织以B2相为主，α2相和O相的数量相对较少。热力影响区仅有少量的α2相和O相转变为B2相，且α2相形态变化不大。EBSD分析结果表明，母材的晶体学取向无法遗传到最终的焊缝组织中。经过840 ℃时效处理后，焊缝区发生了动态再结晶并析出了O相。在热力影响区，α2相的分解并不充分，可以观察到rim-O相围绕α2相析出。母材区O相有所长大，而α2相的形态无明显变化。时效处理之后细晶强化与O相的析出强化作用显著提高了焊接头的力学性能。     

热处理对铸造Ti-23Al-17Nb合金组织和拉伸性能的影响

在1 000 ℃和1 020 ℃对铸造合金保温3 h后空冷,研究不同热处理温度对铸造Ti-23Al-17Nb(摩尔分数,%)合金组织和拉伸性能的影响.结果表明:铸造合金为等轴晶,晶界和晶粒内均析出呈网篮状魏氏组织的α2板条;经热处理后,晶粒内细小的α2板条充分析出,晶界处连续的α2相断开;随着处理温度的提高,析出的α2板条数量随之减少,板条宽度随之增加;热处理能提高合金的抗拉强度和伸长率,经1 020 ℃,3 h,AC热处理后试样的伸长率达到4%,其拉伸断口主要是由沿晶断裂和准解理断裂组成.     

熔体过热处理对亚共晶Al-10Mg2Si合金磨损性能的影响

对亚共晶Al-10Mg2Si合金进行熔体过热处理,通过削-盘式摩擦磨损试验研究了显微组织对亚共晶Al-10Mg2Si合金磨损性能的影响。结果表明,熔体过热处理后,初生α-Al相转变为近球状等轴晶,Mg2Si相呈纤维状和短杆状均匀分布,且其二次枝晶间距降低了58%,硬度提高了13.5%,同时其磨损速率降低了16.49%。磨屑由合金未经熔体过热处理的推碾薄片状与卷曲状转变为小块粉末状,剥落区面积减小,剥落坑、犁沟和挤压沟槽均变浅。磨损机制由粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损共存转化为以剥层磨损为主,粘着磨损与部分氧化磨损共存的形式,说明熔体过热处理改善了合金的磨损性能。     

钇对Ti-23Al-25Nb合金热处理组织及性能的影响

采用DTA分析Ti-23Al-25Nb合金和Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的相变特征,并根据DTA曲线特征制定热处理工艺,用SEM,XRD分析热处理后合金试样的显微组织及相组成,用TEM分析原始组织中钇的存在形式,用Instron-5569万能材料试验机进行室温压缩试验.结果表明,钇在原始组织中以Y2O3形式存在;钇没有改变Ti-23Al-25Nb合金的相变温度;加入钇后,在1320℃淬火,B2相晶粒比较粗大,随着淬火温度的降低,O相增加,并且O相板条变细而杂乱,有利于提高合金的塑性和抗蠕变性能;加入钇后,合金强度提高,原因是第二相粒子Y2O3弥散强化的结果.     

热处理温度对Ti-6Al-7Nb合金组织与性能的影响

为揭示Ti-6Al-7Nb合金显微组织、力学性能及相组成随热处理温度的变化规律,研究了合金在650～1 030℃热处理空冷条件下的组织演变,并进行了室温力学性能测试与XRD分析。结果表明:对于Ti-6Al-7Nb合金,经650℃热处理后,热加工得到的原β转变组织中析出了细小的α相,合金的强度和弹性模量有所提高。在700～850℃之间进行热处理,可以获得良好的综合性能,满足医用钛合金相关标准要求。在950～1 030℃范围内,随着热处理温度的升高,析出二次针状α相或生成α''马氏体相,呈现强度上升、塑性下降的趋势。经650、850℃热处理后,XRD图谱中均为α相的衍射峰,未出现β相的衍射峰。1 030℃热处理后,α''相具有较强的(002)、(101)衍射峰,其他晶面的衍射峰强度很弱,合金弹性模量可达108 GPa。     

Ti-6Al-7Nb钛合金热加工与热处理工艺研究

研究了Ti-6Al-7Nb合金不同热加工与热处理工艺引起的显微组织和力学性能变化，探讨该合金组织变化的特点和性能变化的内在规律。结果表明，在工业化生产条件下，Nb元素添加采用铌钛中间合金，选用适宜的铸锭熔炼工艺参数，可以获得成分均匀、无富Nb偏析的优质铸锭。在两相区锻造或轧制后坯料在700℃～800℃范围内退火，合金组织与性能均能满足ASTM和ISO标准要求。     

等温锻造Ti-22Al-25Nb合金的显微组织与力学性能

对Ti-22Al-25Nb(at%)合金在不同相区等温锻造与锻后热处理过程中的组织演变及其对力学性能的影响进行了研究。结果表明,在980℃(B2+α_2+O三相区)、1040℃(α_2+B2两相区)以及1060℃(B2相区)等温锻造并热处理之后,合金的显微组织表现为典型的等轴组织、双态及双尺寸的板条组织,各相的尺寸以及体积分数可以通过热处理制度来控制。合金的力学性能测试表明:双尺寸的板条组织具有较高的室温强度但塑性最低,而等轴组织具有较高的塑性,强度最低。等轴组织的抗蠕变性能最低,双态组织以及双尺寸的板条组织具有相似的抗蠕变性,后两种组织主要以板条组织为主导,板条组织具有比等轴组织更优异的抗蠕变性能。     

固溶处理对Ti-10Mo合金力学性能和腐蚀行为的影响

采用非自耗真空电弧炉制备了铸态Ti-10Mo(mass％)合金,分别在850、900和950℃下对该合金进行固溶处理.采用X-射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、压缩实验及电化学测试研究了不同温度固溶处理对合金显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响.结果 表明:固溶处理后的合金的组织主要以β相和α"相为主,随着固溶温度的升高,α"相衍射峰强度逐渐降低,β相衍射峰向小角度偏移.此外,固溶处理后合金在压缩过程中均出现"双屈服"现象,塑性应变超过70％仍未断裂,表现出良好的塑性.动电位极化曲线和阻抗图谱表明,铸态与850℃固溶样品在3.5％NaCl溶液中的腐蚀电流密度(icorr)较小,耐蚀性较好.     

固溶温度对Ti-22Al—25Nb合金微观组织的影响

研究了不同固溶温度下Ti-22Al-25Nb合金的微观组织形貌变化及复杂相组成、相比例的变化.结果表明,合金微观组织的变化受热处理温度的影响较为明显.随着固溶温度的升高,α2/O颗粒的尺寸逐渐减小,有等轴化的趋势,且数量逐渐减少,溶解在基体中;α2/O颗粒中的仅α2相比例逐渐增大,O相比例逐渐减少,组织中基体B2相存在增多趋势.     

Ti-22Al-25Nb合金大规格棒材组织与力学性能研究

本文研究了通过逐步降温锻造工艺制备的Ti₂AlNb基合金大规格(Ф300 mm)棒材的组织均匀性,分析了热处理前后棒材不同部位显微组织的变化,并进行了力学性能测试。结果表明：采用逐步降温锻造工艺制备的Ф300 mm棒材靠近外表面区域变形比较充分,显微组织均匀性较好,而靠近心部区域的显微组织均匀性较差,小区域存在未完全破碎的晶界,这种差别会遗传到后续热处理态的显微组织中。通过对比棒材不同部位经热处理后的力学性能,发现不同部位性能差异不大,而心部区域的强度低于表面区域,而塑性则呈现相反的变化趋势,这可能与不同区域由于变形程度不均匀导致了α相尺寸及含量的差异所造成。     

Ti-23Al-17Nb合金双态组织的控制

研究Ti-23Al-17Nb(at%,下同)合金在不同热处理条件下形成的双态组织的微观细节特征及其形成规律,分析双态组织细节特征对力学性能的影响,探讨综合改善合金拉伸性能和高温持久性能的途径。结果表明,经α2+B2两相区温度变形的该合金,通过固溶处理/连续冷却和固溶快冷+时效两种方式的热处理均可形成双态组织。其中固溶快冷+时效方式可以实现O相板条数量、尺寸、分布及排列更有效的控制,时效温度的降低有助于板条的细化和混乱排列。在α2相等轴颗粒形貌及体积分数基本一致(约15%～20%)的情况下,O相板条体积分数的增加有利于合金高温持久性能的显著提高,但会造成合金室温拉伸延伸率的下降;O相板条的细化有利于合金室温和高温拉伸性能的同时改善,但使高温持久性能有所降低;通过1060℃固溶处理/油淬+850℃时效处理获得的双态组织具有强度、塑性和高温长时性能的最好匹配。     

SiC增强Ti-6Al-4V合金微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能

采用微弧氧化方法,通过在电解液中掺杂不同粒径碳化硅颗粒,在Ti-6Al-4V合金表面制备含不同粒径碳化硅的陶瓷膜层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和摩擦磨损实验机研究了膜层的微观形貌、结构物相以及摩擦磨损性能。实验结果表明,碳化硅对钛合金微弧氧化膜层表面形貌以及摩擦磨损性能影响显著,较小粒径碳化硅颗粒引入微弧氧化膜层可以显著降低微弧氧化膜层孔隙率,增强膜层表面致密度,较大提高膜层减摩耐磨性能。其中1~2μm粒径的碳化硅对膜层耐磨性的提高效果最为显著。较大粒径碳化硅难以通过尺度较小的微弧氧化孔进入微弧氧化层,减摩耐磨性能提高较小。     

热处理对Ti-6Al-7Nb钛合金组织及性能的影响

制备了细等轴、粗等轴、网篮三种不同初始组织的Ti-6Al-7Nb棒坯,研究了固溶温度、时效温度和时间对Ti-6Al-7Nb钛合金的性能及显微组织的影响.结果表明,试样强度随固溶温度的升高而升高,但超过相变点后,强度有所下降,而塑性则随固溶温度升高明显降低.随时效温度升高,等轴α相尺寸大大增大,含量基本无变化,在550℃时效的样品获得了最大的强化效果.在相同的时效温度(600℃)下,延长时效时间抗拉强度明显提高,但屈服强度基本保持稳定,塑性有恶化趋势.通过热处理形成的等轴α相有利于提高塑性指标,形成的次生条状α相有利于提高强度指标.在本研究中,具有等轴初始组织的棒坯最佳热处理制度为:940℃×1h,AC+ 550℃×4h,AC;网篮初始组织的试样还需要通过其他方法进一步提高塑性.     

SPS烧结温度对Ti-45Al-8Nb合金组织及力学性能影响研究

本文以雾化法制备的Ti-45Al-8Nb (at.%) 预合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺技术(SPS)制备了Ti-45Al-8Nb合金,研究了不同烧结温度对合金显微组织及力学性能的影响规律。实验结果表明,在烧结温度范围内(1250℃、1275℃、1300℃),合金均为全片层组织,并具有高抗压强度和压缩率。随着烧结温度的提高,合金中γ相含量升高,α₂相含量下降。1250℃放电等离子烧结时,合金中并未出现B2相,随着烧结温度的升高,合金中的B2相主要由晶界析出,并呈增多的趋势。分析表明,主要是由于放电等离子烧结过程中使得粉末间产生局部高温形成液相,其后的快速凝固导致高温β相来不及转变而形成的B2相残留。合金总体表现出随着烧结温度的升高,合金的强度和塑性性能下降的趋势。SPS烧结温度为1250℃时,抗压强度和压缩率最佳,分别为2084.20MPa和33.10%。合金SPS烧结温度为1250℃和1275℃时,断裂模式主要为沿片层断裂和穿片层断裂混合方式。SPS烧结温度为1300℃时,断裂则主要以沿片层断裂为主。     

热处理制度对Ti-22Al-25Nb/Ti60双合金焊接接头组织与性能的影响

研究了锻后不同热处理制度对Ti-22Al-25Nb/Ti60双合金焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明：Ti-22Al-25Nb/Ti60双合金试样经不同工艺热处理后焊缝组织得到不同程度的细化,强度和塑性均得到提高。热处理制度为990 ℃×1 h, AC+750 ℃4 h, AC时,Ti60合金热影响区组织主要由大量细小的等轴α相、少量的片状α相及β转变组织组成,其强度与塑性最佳,且有较好的匹配。     

固溶温度对Ti-6Al-4V合金显微组织及剪切强度的影响

研究了不同固溶温度对Ti-6Al-4V合金的显微组织及剪切强度的影响。试验表明,在920～980℃之间固溶并在500℃时效后,随着固溶温度的升高,剪切强度不断提高,从643.5 MPa逐步增加到708.75 MPa,显微组织中的β相不断增加,α相不断减少;当在980℃固溶时,α相基本消失,出现了网篮组织。     

钨对铸态Ti-45Al-8Cr-2Nb合金的高温性能影响

采用高温拉伸测试及显微组织观察,研究了微量钨对铸态Ti-45Al-8Cr-2Nb(原子百分比)合金的高温性能影响。结果表明,在基体合金中添加2%W,能使铸态合金的最大伸长率降低,而最大伸长率相应的温度向高温方向移动;高温变形过程中,晶粒滑动的协调过程由晶界扩散转化为体扩散;含钨的合金在800℃时的伸长率从0.62%提高到90%。     

微观组织特征对模拟海水中搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金腐蚀磨损性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工细晶Ti-6Al-4V合金在模拟海水中微观组织特征与腐蚀磨损性能的关系。方法通过控制搅拌摩擦加工工艺(200 r/min-25 mm/min和200 r/min-50 mm/min)获得具有等轴细晶组织和片层状α相组织的Ti-6Al-4V合金。使用往复磨损试验机和电化学工作站,在模拟海水中对Ti-6Al-4V合金进行腐蚀磨损实验,获得摩擦系数-时间曲线、动电位极化曲线等一系列摩擦磨损和电化学曲线。使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对磨痕进行观察,计算磨损率,并分析磨损机制。通过计算腐蚀磨损分量研究材料损耗的主要影响因素。结果在腐蚀磨损中,因表面氧化膜被破坏,具有细晶结构的Ti-6Al-4V合金晶界面积大,腐蚀电位降低,但腐蚀电流密度小于原始试样。搅拌摩擦加工试样在腐蚀磨损实验中的摩擦系数更稳定,OCP条件下,具有细小等轴晶组织的搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金的摩擦系数最低,磨损率较原始试样低20%。片层组织特征Ti-6Al-4V合金因微观力学性能各向异性而影响对磨球的行进路线,犁沟较混乱。原始样品的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损,搅拌摩擦加工后,样品在模拟海水中的磨损机制为磨粒磨损、分层磨损和腐蚀磨损。结论等轴细晶组织Ti-6Al-4V合金在模拟海水中表现出低的磨损率和低的摩擦系数,该组织特征具有最优的耐腐蚀磨损性能。