Ti-6Al-4V-xH合金室温应力-应变曲线数学模型

利用INSTRON-5569型电子万能材料试验机对不同氢含量的Ti-6Al-4V合金进行了室温拉伸试验。在对试验结果进行详细分析的基础上,系统地研究了真实应变和氢含量等参数与真实应力的数值关系,并建立了数学模型,为Ti-6Al-4V-xH合金室温成形工艺和数值模拟提供了依据。     

β锻造Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性（英文）

研究β锻造Ti-6Al-4V(Ti64)合金拉伸性能和断裂韧性的各向异性。对饼材不同取向的显微组织和晶体学织构进行分析,同时研究取样方向对拉伸性能、断裂韧性的影响。结果表明,Ti64饼材原始β晶粒呈扁平状。室温下合金主要由α相构成,β锻造后β→α相变产生的多个α相变体导致α相织构强度较低。力学性能各向异性的主要影响因素为原始β晶粒形貌以及与α织构相关的滑移。采用J积分阻力曲线法测定合金的起裂韧性,并将起裂韧性KJIC分为内在韧性和外在韧性。内在断裂韧性各向异性主要与原始β晶粒对裂纹尖端塑性区范围的影响相关;外在断裂韧性主要与α片层与集束对裂纹曲折程度的影响相关。     

原位激光沉积NiTi涂层提高Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性能（英文）

采用激光金属沉积工艺通过熔化Ni、Ti粉末在Ti-6Al-4V合金表面沉积NiTi涂层。研究NiTi涂层含量对合金显微组织、硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,涂层由NiTi、NiTi2和NiTi3相组成。含NiTi涂层的Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性能均得到一定程度的提高,且涂层成分为Ti55N45的Ti-6Al-4V合金的耐腐性能最好,其次为含Ti50Ni50和Ti45Ni55涂层的合金。在实验条件下,所有含NiTi涂层的材料具有良好的耐蚀性能,且NiTi中Ti元素的影响更加显著。     

Ti-6Al-4Mo合金中的相成分分析

分析了Ti-6Al-4Mo钛合金在β相区加β相变点下双重退火及β相变点下单一再结晶退火状态后α相与β相中的微区成分。结果表明,两种退火处理后,Mo在β相中都强烈富集,在α相中贫化;而Al在β相中贫化,在α相中富集。随着退火温度的降低,α相中的Al、Mo元素含量基本不变,但Al在β相中的浓度呈降低的趋势,Mo在β相中浓度增加。单一再结晶退火后,α相与β相之间有明显的过渡界面。界面能谱结果显示,在由α相向β相过渡过程中,Al含量变化很小,而Mo含量变化很大。     

电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的组织与性能（英文）

电子束快速成形是一种利用金属丝材沉积直接制造金属零件的新型增材制造技术。用电子束快速成形方法制备了Ti-6Al-4V合金,对其显微组织和快速成形态、退火态、热等静压态下的力学性能进行了研究。电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的低倍组织典型特征为沿堆积高度方向生长的贯穿多层沉积层的粗大柱状晶以及分布于层间及堆积路径间的明暗相间的带状条纹。各种状态下室温拉伸性能均有明显的方向性,其中X向、Y向强度较高,Z向强度低但塑性较好;消应力退火处理对室温拉伸性能没有明显影响;热等静压处理后材料的抗拉伸强度显著降低,但具有良好的塑性与韧性,同时能够明显降低高周疲劳性能数据的分散性。快速成形态及退火态室温拉伸性能均可满足AMS4999标准的要求,但与锻件标准HB5432相比仍有差距。     

Ti-6Al-4V合金的陶瓷湿喷丸表面强化工艺（英文）

采用新型陶瓷湿喷丸强化工艺对Ti-6Al-4V合金进行表面处理,研究不同喷丸强度对Ti-6Al-4V合金微观组织、形貌及残余应力的影响,并通过拉-拉疲劳试验验证陶瓷湿喷丸的强化效果,分析喷丸前后的断裂机理。结果表明:湿喷丸后的表面粗糙度较干喷丸的低,表面粗糙度、残余应力和应力场深度均随着喷丸强度的增加而增加,最大残余应力达-895 MPa,压应力层深度约为250μm;拉-拉疲劳极限比初始的提高了12.4%。微观组织分析表明,喷丸处理后合金的表层位错密度显著增大,晶粒细化,表面形成超细晶。     

湿喷丸处理Ti-6Al-4V合金强化层的力学性能（英文）

采用湿喷丸处理方法在Ti-6Al-4V合金表面制备了改性层。利用X射线衍射技术、纳米压痕技术、扫描电镜以及透射电镜对合金改性层的残余应力、硬度以及显微组织随深度的变化进行研究。结果表明,改性层的残余压应力和硬度均随深度增加而减小,影响深度分别为160和80μm。通过显微组织观察发现,在80μm深度范围以内,残余压应力和硬度的增加是由细晶强化和位错强化共同主导的;在80~160μm深度范围内,残余压应力由位错强化主导。通过对硬度与屈服关系的公式进行修正,深入研究了Ti-6Al-4V合金湿喷丸处理后的强化层。     

激光冲击强化改善Ti-6Al-4V合金冲击磨损性能（英文）

采用自制的冲击磨损实验台研究激光冲击强化工艺(LSP)对Ti-6Al-4V合金冲击磨损性能的影响,并对材料强化后的显微组织及力学性能进行分析。通过冲击磨损实验研究样品在不同冲击动能作用下的动能吸收、冲击力、磨损接触时间和磨损机理。实验结果表明,经激光冲击强化后,Ti-6Al-4V合金表面的显微硬度、弹性模量和内部残余压应力等均得到显著提高,其磨损抗性也得到显著改善,且强化能量越高,其改善效果越明显。此外,样品的磨损机理为磨粒磨损、氧化磨损和疲劳剥落。     

Ti-6Al-4V钛合金光纤激光叠焊（英文）

Ti-6Al-4V钛合金蒙皮和骨架叠焊在航空航天器制造领域有着广泛应用。采用4 k W ROFIN光纤激光器对其进行激光叠焊,利用数码显微镜、光学显微镜、扫描电镜和万能试验机研究激光焊接工艺参数对叠焊焊缝几何尺寸、气孔数量、显微组织和力学性能的影响。结果表明,三管侧吹保护气嘴优于单管侧吹保护气嘴,气流量≥5 L/min时可获得无氧化的焊缝;间隙控制在0.1 mm范围内能有效抑制气孔生成,重熔能有效地减少焊缝中已有的气孔;当激光焊接功率、焊接速度和离焦量分别为1700 W、1.5 m/min和+8 mm时可制得气孔最少、剪切强度最高的叠焊接头。     

电脉冲处理对激光沉积Ti-6Al-4V合金强度各向异性的影响（英文）

为消除激光沉积Ti-6Al-4V合金的强度各向异性,利用拉伸试验、光学显微组织观察、扫描电子显微观察、电子背散射衍射分析和透射电子显微观察研究电脉冲对激光沉积Ti-6Al-4V合金显微组织与强度的影响。结果显示,随着施加电压从0增加到130 V,β柱状晶内的显微组织按如下顺序演化：α′马氏体→集束α组织→网篮α组织。130 V电脉冲处理会弱化β柱状晶内马氏体织构。沉积态Ti-6Al-4V合金表现出约6.2%的屈服强度各向异性;经130 V的电脉冲处理后,屈服强度各向异性减小到0.6%。这主要是由于沿不同方向变形时,130 V电脉冲处理样品表现出近似相同的施密特因子分布。     

预变形对Ti-6Al-4V合金时效行为和力学性能的影响（英文）

研究了固溶处理后预变形对Ti-6Al-4V合金时效行为和力学性能的影响。结果表明:在940和955℃固溶处理后进行预变形,可以提高时效过程中第二相α的析出。在940℃固溶处理后,随着预变形量的增加,时效处理后第二相α含量增加,α相尺寸减小,合金的强度和硬度增加。在时效处理之前进行预变形可以明显提高合金的抗拉伸强度和硬度,也能同时保持比较好的韧性。相对固溶温度为940℃,Ti-6Al-4V合金在955℃固溶处理后进行预变形对于提高合金的强度和硬度的效果不显著。采用扫描电镜对不同预变形和时效处理后的合金断口形貌进行了分析。     

深冷和时效处理对Ti-6Al-4V合金低能冲击行为的影响（英文）

研究深冷和时效处理对Ti-6Al-4V合金冲击强度和力学性能的影响。对Ti-6Al-4V合金分别进行深冷处理(CT)、时效处理(AT)以及先深冷后时效处理(CAT)。用不同几何形状(半圆形、60°和90°锥角)的冲击头对经热处理和未经热处理Ti-6Al-4V样品进行冲击实验以考察冲击头几何形状对样品损伤特性的影响。结果表明,所有热处理样品吸收能量增加而损伤面积降低。由于吸收能量的增加,CAT样品具有最高的吸收能量和最小的损伤面积,而未经处理的样品出现最大变形。此外,冲击头的几何形状对样品的损伤面积和偏移量产生极大影响。使用60°锥角冲击头进行冲击实验的样品具有最大的偏移量(角)和最小变形面积。样品的变形面积随冲击头锥角的增大而增大。     

Ti-6Al-4V合金的风冷切削

不用切削油的切削有风冷切削、吹氮切削等，此外还有只使用微量切削油的MQL(超微量润滑)切削。但风冷加工用于切削加工的实例几乎没有。     

Ti-6Al-4V合金的疲劳性能

简要综述了Ti-6Al-4V合金的显微组织和织构对其疲劳性能的影响及其机理.     

热喷涂巴氏合金中间层瞬间液相连接Ti-6Al-4V和Al 2024合金（英文）

研究热喷涂辅助瞬间液相(TLP)扩散连接Ti-6Al-4V和Al 2024合金,在铝基体上热喷涂80μm厚的巴氏合金作为中间层。热喷涂会产生粗糙清洁的表面,使得接头强度更高。采用的优化参数为:连接温度580°C,保温时间30和60min。显微组织观察和XRD衍射谱证明在Al焊缝处形成Al₂Cu、Al₂Cu Mg、Cu₃Ti、Ti Al₃、Ti Al和Mg2_Sn金属间化合物。另一方面,在Ti合金一侧形成Ti₃Al、Sn₃Ti₅和Ti₃Sn金属间化合物。随着连接时间从30 min增加到60 min,尽管巴氏合金中间层没有被完全消耗,但是其剩余厚度下降到大约15μm。研究表明,在60 min较长连接时间下,接头的剪切强度达到57 MPa的较高值。     

Ti-6Al-4V合金的动态控制等离子焊接(英文)

介绍了一种新的动态控制等离子焊接工艺。该工艺能够在保持完全焊透的情况下减少对被焊材料的热输入。利用该工艺对Ti-6Al-4V合金实施平板对焊。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和显微硬度计对焊接接头的显微组织、断口形貌和显微硬度进行表征。与钨极电弧焊接和常规的等离子焊接相比较,使用本工艺提高了焊接质量,其原因在于:1)由于热输入的减少,焊缝中先析出的β相晶粒大幅度减少,从而使马氏体的形成得到抑制;2)焊接接头具有更好的韧性和更高的硬度。     

Ti-6Al-4V合金中α相颗粒溶解的相场模拟

通过相场方法定量模拟不同α初始颗粒尺寸分布(包括均匀、正态、对数正态以及双态分布)对Ti-6Al-4V 合金中α相颗粒溶解动力学的影响.方法中引入KKS 模型,从而避免界面能对化学自由能的依赖.结果发现:不同α初始颗粒尺寸分布下的α体积分数随时间的变化均符合衰减规律:f=fαexp(-Ktn),而α相体积分数及颗粒平均半径随时间的演化关系强烈依赖于α颗粒的初始尺寸分布.4种分布状态下α相的溶解速度从快到慢依次为均匀分布、正态分布、对数正态分布和双态分布.在对数正态和双态分布下,颗粒半径的演化均随时间先减小再增加,最后一直递减,而对于均匀和正态分布则随时间呈单调递减趋势.     

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。     

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。     

初生α相晶粒尺寸对Ti-6Al-4V合金压力连接界面特征及力学性能的影响（英文）

研究初生α相晶粒尺寸对Ti-6Al-4V合金压力连接界面特征及接头剪切强度的影响。定量试验结果表明,当初生α相晶粒尺寸由8.2μm增大至16.4μm时,平均空洞尺寸由0.8μm增大至2.6μm,连接率由90.9%降至77.8%。空洞形状由微小的圆形转变为不规则的条状。初生α相晶粒尺寸为8.2μm的Ti-6Al-4V合金压力连接接头剪切强度最高。这是因为初生α相晶粒尺寸越小,Ti-6Al-4V合金塑性流动能力越强,短程扩散通道越多,从而促进了空洞闭合和跨连接界面的α/β晶粒的形成。