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.     

Ti-6Al-4V合金中的绝热剪切断裂

利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置在3900s-1应变率条件下对Ti-6Al-4V合金进行动态加载,获得完全分离的断裂试样。使用扫描电子显微镜对试样的断裂特征进行观察。结果表明：试样中出现绝热剪切断裂,试样断口上交替分布着两个不同特征的典型区域（韧窝区及平滑区）。其中,韧窝区由微孔洞形核、长大并最终连接形成,表现出韧性断裂特征。在平滑区观察到超细晶粒（UFGs）,且晶粒间可观察到微裂纹,说明平滑区由微裂纹沿晶界扩展形成,表现出脆性断裂特征。由此可知,Ti-6Al-4V合金在动态加载过程中沿绝热剪切带发生的断裂失效过程不均匀,韧性及脆性两种断裂模式的共同作用导致该合金样品的最终断裂。     

退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织及力学性能的影响

研究了退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,初生α相含量降低,2°～15°小角度晶界逐渐减少;退火温度较高时,退火过程中发生了α相→β相→α相的相变,<0001>//横向织构消失。随着退火温度升高,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金屈服强度逐渐降低,抗拉强度、延伸率先升高后降低。退火温度升高后,片层组织比例升高,裂纹扩展功占冲击吸收功的比例增大,材料韧性提升。     

焙烧气氛对Ti-6Al-4V合金微弧氧化陶瓷膜相组成影响

在铝酸钠体系中，利用微弧氧化脉冲电源在Ti-6Al-4V合金表面制备了以Al2TiO5为主晶相的陶瓷膜层。试样分别在1000℃下空气和氩气2种气氛中进行焙烧，通过XRD，SEM，XRF等技术分析了陶瓷膜层焙烧前后不同层面的相组成、表面形貌和元素含量变化情况。结果表明：在1000℃空气气氛下，Al2TiO5分解较快，完全分解时，陶瓷膜外层α-Al2O3和金红石相二氧化钛相比例为44：55。而在氩气气氛下，Al2TiO5分解较慢，随反应的不断进行，Al2TiO5含量逐渐减少，完全分解时，陶瓷膜外层为α-Al2O3。膜层由表及里Al2O3含量降低并有Ti2O3生成。焙烧前后陶瓷膜层的形貌变化也不相同，氩气中颗粒较空气中的均匀、细化、孔隙小。膜内元素Ti，Al，P，O的含量在反应前后略有变化。     

热处理对Ti-7Al-4Mo合金组织与性能的影响

对经过普通退火和固溶时效处理的Ti-7Al-4Mo合金的组织与性能进行研究.结果表明,炉冷时退火温度从780 ℃升高到790 ℃,强度下降,塑性变化不明显;继续升高到800 ℃时,强度和塑性变化不明显;空冷时,退火温度由740 ℃提高到790 ℃时,强度下降约3%,塑性略有提高.固溶时效处理可以显著提高强度,但塑性下降幅度较大;随着固溶温度的升高,强度显著提升,塑性显著下降;随时效温度的升高,抗拉强度显著降低,屈服强度下降较小,塑性明显提高.     

退火处理对梯度多孔Ti-6Al-4V合金组织和力学性能的影响

利用电子束逐层熔化(Additive manufacture-electron beam melting, AM-EBM)快速成型技术制备了孔隙率分层状梯度分布的Ti-6Al-4V合金,研究了退火处理对梯度多孔材料组织和力学性能的影响。结果表明,该梯度多孔材料孔壁组织为α’片层组织,片层之间有极少量的β相;其有效抗压强度、弹性模量为各均匀组分强度与模量的权重平均值。梯度多孔材料各层界面处容易产生应力不均,使其强度降低。在950_oC退火处理1h后,α相片层明显粗化,孔梁塑性提高,但有效弹性模量和抗压强度略有降低,优化了层状多孔材料的力学性质。     

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.     

魏氏组织Ti-6Al-4V合金应力松弛行为及机理

利用弯曲应力松弛方法研究了魏氏组织Ti-6Al-4V合金200℃．400℃和600℃时的应力松弛行为，并利用TEM研究了应力松弛前后微观组织变化：宏观热力学参数结合微观组织观察初步探讨应力松弛机理。研究表明：应力松弛开始时应力下降较快．随时间延长．应力下降速率降低．最后趋于应力松弛极限。TEM微观组织观察结果结合表现应力指数分析表明：200℃和400℃应力松弛变形机制为位错蠕变，a型位错滑移：而600℃变形机制则为回复蠕变和原子扩散的共同作用机制．a型和a＋c型或c型均开动．产生滑移和攀移。     

Ti-6Al-4V中界面能对α相片层生长的影响三维相场模拟

采用相场方法定量模拟了界面能各向异性对Ti-6Al-4V合金片层α相生长的影响.模拟所需的动力学与热力学数据分别来自DICTRA和Thermo-Calc数据库.结果表明,在高温热处理条件下,界面能各向异性是控制α相形貌的重要因素.温度越高α相沿长度方向生长越慢,片层的宽度和厚度越大.定量研究了新生α相和残余β相的宽度和厚度随模拟条件的变化,统计结果表明,对应于不同的界面能各向异性,α相的宽厚比演化规律不同,界面能各向异性越强,生成的α相越宽,残余β相宽度也越大.溶质场分析表明,生长过程中溶质分布不均匀,在相界β侧形成了Al贫瘠区和V富集区,且界面能各向异性越强,溶质场不均匀越明显.     

冷却速率对β-退火Ti-6Al-4V合金循环变形的影响

自β相区温度冷却，冷却速率对钛合金机械性能有重要影响。为此，对采用在两相区形变热处理来控制组织已进行了广泛研究，但对循环变形的影响尚缺乏研究。西班牙的F．Igi1等人研究了Ti-6Al-4V合金的组织对其循环变形行为的影响。研究中利用950℃锻造的φ12mm棒，经700℃退火后空冷，其组织为等轴“和被残存β相所包围的魏氏片组成。合金成分和组织都符合ASTMF136-84外科用Ti-6Al-4V ELI标准。按ASTM     

Ti基钎料真空钎焊Ti-6Al-4V

在温度1223K、时间1－30min钎焊参数条件下，应用Ti基钎料对Ti-6Al-4V进行了真空钎焊。结果表明，接头强度较高，因钎焊温度较低母材基本上保留了原始组织。同时表明Ti-Zr-Cu钎料大幅度增加w(Cu)易造成钎缝中心区域生成连续分布的Ti2Cu TiCu,严重影响接头强度。     

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。     

Ti-6Al-4V钛合金固体渗硼法表面改性

对TC4钛合金(Ti-6Al-4V)进行表面渗硼使其表面硬度显著提高.渗硼温度为1000℃到1050℃,渗硼时间为5 h到20h.文内测量和比较了渗硼后钛合金表面的微结构、形貌、相组成等性质,研究了渗硼过程中Ti,Al,V,B等元素的扩散行为.在低温短时间渗硼时,渗硼层厚度仅0.8μm,而在高温长时间渗硼时,渗硼层厚度可达15 μm.实验证明,渗硼层由TiB和TiB2两相组成,并且它们的含量随渗硼温度提高而增加.渗硼层表面主要含TiB2,其显微硬度可达2200 HV0.01,渗硼层内表层主要含TiB,其显微硬度为1100 HV0.01.渗硼层的硬度远高于TC4钛合金的硬度.     

High-temperature corrosion of Ti and Ti-6Al-4V alloy

Pure titanium and Ti-6Al-4V were exposed at 750°C in an H₂/H₂O/H₂S P_{O 2}10^–18 Pa and P_{S 2}10^–1 Pa), H₂/H₂O (P_{O 2}10^–18 Pa) and air environments for up to 240 hr. The corrosion kinetics, obtained by the discontinuous gravimetric method, showed that the sulfidation/oxidation kinetics were linear for Ti and linear-parabolic for Ti-6Al-4V in the H₂/H₂O/H₂S environment. Both materials obeyed parabolic rate laws in the H₂/H₂O atmosphere after a transient period, and linear-parabolic rate laws in air. After exposure to the H₂/H₂O/H₂S atmosphere, the titanium specimen displayed a double scale of TiO₂ with an intervening TiS₂ film between the double-layered scale of TiO₂ and the substrate. Ti-6Al-4V also contained a double layer of TiO₂ together with a stratum consisting of Al₂S₃, TiS₂ and vanadium sulfide at the junction of the inner TiO₂ layer and substrate. Some Al₂O₃ precipitated in the external portion of the outer TiO₂ layer. Following oxidation in the low-P_{O 2} atmosphere a double-layered oxide of TiO₂ scale formed on both Ti and Ti-6Al-4V. The scale on Ti-6Al-4V also contained an -Al₂O₃ film situated between the outer and inner (TiO₂) layers. For both materials, multilayered-scale formation characterized air oxidation. In detail a multilayered oxide scale of TiO₂ formed on the air-oxidized Ti, while a multilayered oxide scale with alternating layers of Al₂O₃/TiO₂ developed on Ti-6Al-4V oxidized in air.     

Ti-6Al-4V钛合金热拉伸变形行为与本构方程

在变形温度600℃⁸00℃、应变速率0.01s-1800℃、应变速率0.01s-1⁰.33s-1条件下进行热态单向拉伸试验,研究Ti-6Al-4V钛合金的变形行为,以及变形性能与变形温度、应变速率之间的关系。结果表明,Ti-6Al-4V钛合金在变形过程中呈现两种变形特征,即稳态形与软化形,且随着变形温度的升高、应变速率的降低,流动应力降低,而延伸率则升高;基于Hooke定律和Grosman方程建立的Ti-6Al-4V钛合金热态成形本构方程,在整个变形区间内可以很好的表征材料的变形行为。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性

采用三点弯曲法测定了SiC纤维单向增强的Ti-6Al-4V复合材料的表观断裂韧性,讨论了界面反应对断裂韧性的影响.研究结果表明,在裂纹尖端塑性变形区的未断纤维的桥联对复合材料的断裂韧性起很大的作用.经过热处理后,SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性降低,主要是由于严重的界面反应,使得SiC纤维受到一定的损伤,因而降低了纤维的承载能力,并使基体钛合金的脆性增大.     

Fatigue properties of pack ply-rolling Ti-6Al-4V alloy sheets

The influence of pack ply-rolling process and heat-treatment on the texture characteristics of Ti-6Al-4V alloy sheets was investigated applying the EBSD technique. The tensile properties and fatigue properties of the sheets possessing different type textures were measured. The results show that the alloy sheets possessing single type texture （B or T） exhibit lower fatigue strength compared with the mixed texture （B/T）. The sheet possessing basal texture exhibits isotropy and its elastic modulus and yield strength are lower than those under other conditions.