TB17钛合金初生α相对元素重分布和时效析出的影响

对TB17钛合金进行了亚β固溶处理(固溶温度800℃-835℃,固溶时间0.5h-9h),采用电子探针分析了Al、Mo、Nb元素在初生α相和β基体中的分布,研究了合金亚β固溶时初生α相析出、元素重分布规律及其对时效次生相的影响。结果表明,合金亚β温度固溶时以晶内析出针状初生α相为主,晶界析出少量片层状初生α相。初生α相析出量随亚β固溶温度升高而降低,固溶温度高于825℃时基本不析出α相。初生α相尺寸随固溶时间延长而增大,固溶时间超过2h后,初生α相析出量达到稳态。Al元素倾向于在初生α相中富集,Mo和Nb元素则倾向于β基体富集。初生α相中心部位Al元素浓度较高,边缘部位较低,而Mo和Nb元素中心部位则浓度较低,边缘部位较高。增加初生α相析出量,会使β基体Al浓度降低,Mo、Nb元素浓度升高。初生α相较少(2%)时初生α相周围的次生α相以针状或片层状形貌为主,远离初生α相区域的次生α相以似网篮结构为主,初生α相较多(10%)时次生α相均以片层状形貌为主。     

退火工艺对Ti700钛合金冲击韧性的影响

对Ti700钛合金在不同热处理制度下的冲击韧性进行了研究.结果表明,Ti700钛合金冲击韧性随退火温度升高而发生明显变化,650～850℃处理后试样的冲击韧度为低值区,915℃处理可获得最高值.相变点以下热处理试样的冲击断口为韧性断裂,相变点以上热处理的为准解理的脆性断裂.915℃试样热处理的初生α相体积分数为12%,随着退火温度的降低,初生α相体积分数升高,尺寸增大,Al元素富集于α相中.初生α相界有利于微裂纹的形核,随着初生α相体积分数减少,避免了在初生α相界处孔洞萌生,可有效改进材料的冲击韧性.     

TC21合金α+β→β相变时膨胀与合金元素 配分行为

采用膨胀法、OM、SEM和TEM研究了TC21钛合金在连续加热过程中α+β→β时线膨胀效应和合金元素的配分行为。结果表明： TC21合金在连续加热过程中α+β→β时长度的变化,一方面来源于密排六方α相向体心立方的β相的转变影响,另一方面合金α相不断溶解过程中伴随着α相稳定元素和β稳定元素在两相中的配分,也会导致试样的轴向长度变化。同时发现在α+β→β过程中,α相中Al元素随着α相不断溶解浓度逐渐下降,而在β相中浓度逐渐升高,由于合金元素Al含量增加对α相体积影响不大,但使β相的体积缩小,这是TC21合金长度收缩的主要原因。然而合金元素Mo、Cr、Nb在α→α+β转变过程中又向α相中扩散,在相互扩散过程中还在α/β界面上出现成分不平衡的现象。     

低Al含量Ti-Al合金相变行为的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟研究了Ti-5Al和Ti-10Al两种合金的β→α相变过程。比较分析了不同Al含量下相变过程的体系内能、径向分布函数、不同晶体结构相对含量的变化以及晶体结构的演化。结果表明:Ti-10Al较Ti-5Al更快发生α相形核析出,体现出实际相变过程中Al作为α相稳定元素的作用;β→α的结构转变通过{110}β面原子层间的相互滑移发生,并伴随一定畸变,新相与母相间晶体学关系符合{0001}α//{110}β;新相中易形成层错、孪晶等晶体缺陷,以消除部分相变过程中畸变引起的应力。     

Ni_(74.6)Al_xMo_(25.4-x)合金早期沉淀过程的微观相场模拟

采用三元微观相场动力学模型研究Ni74.6AlxMo25.4-x合金早期沉淀过程,对合金的微观组织演化图像、平均序参数和原子占位概率进行了分析。结果表明:合金首先析出L10和L12相,析出的L10相原位转变为L12相。随着Al浓度的增加,原子聚簇和有序化的进程加快。Ni原子倾向于占据αⅠ位和αⅡ位,Al原子和Mo原子倾向于占据β位。随着Al原子浓度的增加,Ni原子和Al原子在αⅠ和αⅡ位的占位概率增加,Mo原子在αⅠ和αⅡ位的占位概率降低,Al原子在β位占位概率增加,Ni原子和Mo原子在β位的占位概率降低。     

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。     

Sr对AZ91D镁合金枝晶生长和相析出的影响

加入微量Sr(0.01%-0.1%,质量分数)可明显细化AZ91D镁合金晶粒,随Sr含量增加,初生相α-Mg尺寸逐渐减小,而二次枝晶间距变化不大,同时β-Mg17Al12析出相增多.Sr添加量为0.1%时,针状或块状Al4Sr相依附在枝晶间的β-Mg17Al12相上析出.Sr在AZ91D合金凝固固-液界面前沿富集,并且优先在曲率较大的枝晶端面富集,从而抑制晶粒长大,细化了合金中初生相α-Mg;同时,Sr在枝晶的尖端富集降低了初生相α-Mg的尖端生长优势,改变了初生相形貌.     

热变形TA15钛合金的显微组织和室温力学性能

通过等温恒应变速率压缩实验和X射线衍射、电子背散射衍射和透射电镜,研究了β区加热后在不同的变形温度和变形速率下变形水冷后TA15钛合金的微观组织;通过室温拉伸试验,对其抗拉强度和延伸率等性能进行了测试。结果表明,在α+β两相区压缩变形时,β转变组织中α相产生球化;水冷后发生β→α'马氏体相变。合金由球化α相、片状次生α相和针状马氏体α'相组成。在β相区压缩变形水冷后,合金主要为针状马氏体α'相。在相变点之上或之下的温度区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度降低,延伸率增加;在相变点附近的温度过渡区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度略有升高,延伸率降低。在相变点附近的两相区变形能获得较好的室温强塑性匹配。     

铝青铜在3.5%NaCl溶液中的脱成份腐蚀行为

用电化学方法和表面分析技术对铝青铜的脱成份腐蚀行为进行研究．结果表明，铝青铜系合金中亚稳态的β相与α相基体相比，具有明显的优先腐蚀倾向，这主要是亚稳的β相组织的含Al量高于α相造成的．在阳极活性溶解区，由于β相中的Al元素溶解造成合金表面产生了点蚀坑，在阳极活化-钝化转化区β相中的Al元素大量溶解，β相腐蚀严重．β相溶解电位正移接近α相溶解电位，α相开始发生腐蚀，在极限电流区，材料表面α相成为富铝相(即阳极区)，也发生严重的脱铝腐蚀，α相和β相中的其它合金元素也发生腐蚀脱落．     

激光立体成形Ti60-Ti2AlNb梯度材料的组织与相演变

采用激光立体成形技术制备了沿沉积方向成分渐变的立墙式Ti60-Ti2AlNb梯度材料,研究了沉积态Ti60-Ti2AlNb梯度材料的相与显微组织的演变规律.随Al和Nb含量的增加,梯度材料中呈现α+β→α+α'→α'→α+β→α+β/B2+α2→β/B2+α2→β/B2+α2+O→B2+O→B2的相演变趋势,α相在Ti60到Ti60-60%Ti2AlNb(质量分数)的成分范围内一直存在.梯度材料的硬度同样随着Al和Nb含量的增加而增加,并随着B2+O相的形成达到极大值,不过随着在Ti2AlNb端部全B2相的获得,硬度急剧降低.基于钛合金富Ti区非平衡相图,结合Al和Nb元素对α,α2,β/B2和O相稳定性的影响分析,及考虑激光立体成形所具有的反复回火/退火和热积累效应,对梯度材料在激光立体成形过程中呈现的相演化规律进行了解释.     

固溶时效处理对Ti-5.43Al-3.11Mo-1.41V合金显微组织和力学性能的影响

对BT14钛合金(Ti-5.43Al-3.11Mo-1.41V)进行不同温度固溶+时效热处理,研究了固溶温度对合金的显微组织、元素分布和硬度和压缩性能的影响。结果表明,在β相转变温度以下固溶后,随固溶温度上升,初生α相含量不断减少,初生α相和基体相(α′、α″或亚稳β相)中的Al含量均增加,Mo和V含量均下降,显微硬度上升。890、940、990 ℃固溶+540 ℃×6 h时效处理后,基体相分解形成弥散细小的α+β相,起到显著的强化作用,导致显微硬度整体提高,且随着固溶温度的升高,显微硬度和压缩屈服强度提高。     

β稳定元素对钛合金α相强化行为的影响

采用显微硬度测试结合宏观试样拉伸性能测试法,研究β稳定元素Mo、V、Cr、Fe对钛合金α相强化行为的影响。结果表明:β稳定元素Mo、V、Cr、Fe对α相的强化作用明显大于α稳定元素Al。在Ti-xMe合金中添加6%(质量分数,下同)的Al,α相的硬度和抗拉强度得到显著提高。在有6%Al元素的条件下,合金元素对钛合金α相的强化能力与没有Al元素时相同,其强化作用由大到小的顺序为:FeCrMoV。在Ti-xCr、Ti-xV,Ti-xMo、Ti-xV,Ti-xFe、Ti-xV这3组不同成分的合金相中添加6%Al,其强度之差变小。     

Investigation of Initial Transient Oxidation of Fe–<Emphasis Type="Italic">x</Emphasis>Cr–6at.%Al Alloys Using Synchrotron Radiation During Heating to 1000 °C in Air

To understand the role of composition in the oxidation behavior of Ti–Mo system and to evaluate the extent of oxygen ingress into the metal substrate during high temperature exposure, a compositionally graded Ti–xMo specimen (0 ≤ x ≤ 12 wt% Mo) was prepared using an additive manufacturing technique, solutionized and then subjected to oxidation tests at 650 °C for different exposure times. The depth of oxygen diffusion, across the composition range, was assessed via change in the local hardness and the results were coupled with quantitative measurement of the oxygen concentration. The concentration of O in the α phase was reduced by 90 % after a short distance of 16 μm from the metal/oxide interface while it remained more or less the same in β phase. The solubility of Mo in α phase also approached zero near the surface as O changed the partition coefficient of this element between α and β phases. It was shown that the addition of Mo reduces the solubility of O in the metal substrate which in turn retards the transition point from parabolic to the linear oxidation stage.     

深冷处理对TC4钛合金退火过程中微观组织和力学性能的影响

采用液氮直冷法在-196 ℃下分别对10%、20%和40%压下量的TC4双相钛合金进行12 h的深冷处理并进行500 ℃不同时间退火处理。利用光学显微镜对晶粒尺寸进行表征;利用扫描电镜(SEM)对α相和β相体积分数进行表征;利用维氏硬度仪、电子万能试验机分别对硬度和拉伸性能进行表征。通过晶粒尺寸以及α相和β相组织结构的变化,来分析材料的硬度和拉伸性能的变化原因。结果表明,随着退火时间的延长,深冷退火试样晶粒尺寸呈先下降后上升的规律,β相的体积分数逐渐减少,转变为α相。深冷12 h轧制态TC4钛合金经过1 h的退火处理后,晶粒尺寸出现小幅度的下降,这与退火过程中产生的较小晶粒有关,并且材料在轧制后继续深冷使得材料的变形能更高,在退火过程中容易产生更多的小晶粒,同时更有利于促进β相向α相转变,材料在500 ℃退火1 h时综合力学性能表现优异。当退火时间超过1 h后,材料内α相和β相两相体积分数的变化逐渐趋于平缓,并且随着退火时间的延长,晶粒粗化现象比较明显。因此,材料的强度和硬度均低于退火1 h时的强度和硬度。冷轧变形的TC4合金经12 h深冷后在500 ℃退火1 h较为理想,可获得较好的综合力学性能。     

Evolution of coordination between α and β phases for two-phase titanium alloy during hot working

The evolution of coordination between α and β phases for a two-phase titanium alloy was investigated. For this purpose, hot compression and heat treatment under different conditions were carried out. The results show that the ability of coordinated deformation between α and β phases can influence uniformity of microstructure evolution. Specifically, α phase maintains the lamellar structure and β phase has a low degree of recrystallization when the ability of coordinated deformation is good. In this case, α and β phases still maintain the BOR (Burgers orientation relationship), and their interface relationship is not destroyed even at large deformation. Both of the deformation extent of α lamellae and recrystallization degree of β phase increase with the decline of ability of coordinated deformation. The α phase only maintains the BOR with β phase on one side, while the uncoordinated rotation with the β phase on the other side occurs within 10°. The α and β phases rotate asynchronously when ability of coordinated deformation is poor. The degree of interface dislocation increases, and α and β phases deviate from the BOR.     

电子束焊接热输入对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊接接头组织和显微硬度的影响

利用OM,SEM,能谱分析和显微硬度等测试方法对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊接接头的显微组织特征及硬度进行了分析.结果表明,焊接热输人为135 kJ/m时,焊缝熔合区柱状晶由均匀密集的α'相针状马氏体和少量α相组成,显微硬度平均值为447 HV.焊接热输入增大到150 kJ/m时,熔合区α'相明显减少,焊缝TC11合金侧热影响区的短针状α+β组织变为粗大的长针状组织,Ti-24Al-15Nb-1.5Mo热影响区的β晶粒变得更粗,显微硬度平均值降为402 Hv.这主要是因为增大热输入使焊缝合金元素含量的比例发生变化,并且冷却速度下降使焊缝组织形态和分布改变,最终导致显微硬度降低.合金元素Ti,Al,Nb的含量在焊缝边界发生突变,但在焊缝熔合区达到一个新的平衡.

Abstract：

Microstructure evolution characterization of the Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11 dual alloys welded joints obtained on the condition of different electron beam heat input was studied by optical microscope, scanning electron microscope, energy spectrum and micro-hardness analysis. The results show that the energy input have an important effect on the microstructure, grain size, micro-hardness and alloy elements content of welded joints. The microstructure is made up of homogeneous acicular martensite α' phase in fusion zone (FZ) and the average micro-hardness value is 447HV when heat input E = 135 kJ/m is utilized. With heat input increasing to 150 kJ/ m, the number of α'phase decreases in FZ, short acicular α + β phase become coarser in heat-affected zone(HAZ) of TC11, coarse β grains become larger in HAZ of Ti-24Al-15Nb-1.5Mo and the average micro-hardness value drops to 402HV. The result is attributed to the changed content of alloy elements and lower cooling velocity caused by increasing heat input. The content of element Ti, Al and Nb is changed abruptly in the boundary of the joint, but these elements evenly distribute in each zone and hardly diffuse.     

Producing fully-lamellar microstructure for wrought beta-gamma TiAl alloys without single α-phase field

Fine-grained fully-lamellar (FL) microstructure is desired for TiAl components to serve as compressor/turbine blades and turbocharger turbine wheels. This study deals with the process and phase transformation to produce FL microstructure for Mo stabilized beta-gamma TiAl alloys without single α-phase field. Unlike the α + γ two-phased TiAl or beta-gamma TiAl with single α-phase field, the wrought multi-phase TiAl–4/6Nb–2Mo–B/Y alloys exhibit special annealing process to obtain FL microstructure. Short-term annealing at temperatures slightly above β-transus is recommended to produce the desired FL microstructure. The related mechanism is to guarantee the sufficient diffusion homogenization of β stabilizers during single β-phase annealing, and further avoid α decomposition by α → γ + β when cooling through α + β + γ phase field. The colony boundary β phase contributes to fine-grained nearly FL microstructure, by retarding the coarsening of the α phase grains.     

Pb-Bi包晶合金定向凝固相和组织选择

针对Pb-Bi包晶合金中高速及低速定向凝固,利用最高界面生长温度判据以及充分形核和成分过冷准则,对Pb-Bi包晶合金定向凝固中初生α和包晶β两相的相互竞争规律进行预测。计算结果表明:在中高速凝固段,与Pb-26%Bi、Pb-28%Bi、Pb-30%Bi和Pb-34%Bi(质量分数)合金对应的α→β转变的临界生长速度分别为20、14、8.5和2 mm/s;在低速凝固段,合金的相选择图分为8个生长区,其中包括两相分别以单相生长区及两相混合生长区。利用该相选择图,结合温度梯度与凝固速度比值(G/V)及合金原始成分(C0)可预测相选择规律及组织形态。     

激光沉积TA15钛合金退火处理工艺及网篮组织变形机制研究

以TA15钛合金球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TA15钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了α+β两相区退火处理对TA15钛合金室温拉伸性能和显微组织的影响,并对网篮组织在拉伸过程中的变形机制进行讨论。结果表明：经α+β两相区不同温度退火后,显微组织为网篮组织或近网篮组织,退火温度对α相的形貌尺寸具有明显影响;退火后力学性能仍表现出方向上的各向异性：沉积方向上强度较低,塑性较好,而垂直沉积方向上强度高,塑性较差;粗大的层间区组织滑移变形具有“开路”作用,而柱状晶晶界对α相的滑移产生一种“固定”作用;显微硬度值随退火温度升高变化不大,显微硬度值受α相含量影响;网篮组织中的α片层组织在应力的作用下由原来近似正交方向逐渐向近似平行于应力方向变形,α片层组织的交错排列导致滑移变形时互相产生阻力;α+β两相区退火处理后的两种方向上断口形貌相似,断裂方式相同,均为韧性断裂。     

Zn—Al合金先共晶相的形核与生长特性

采用定向凝固－液淬技术和金相定量分析,研究了铝的质量分数为3．0％－28．4％和Zn-Al二元合金先共晶固溶体的析出规律。结果表明,共晶富锌相和先共晶富铝相都具有瞬时形核特点,但生长规律不同。先共晶富锌η相在形核后生长速度较快,随后逐渐减慢;共共晶富铝β相或α相在形核后生长较慢,达到一定过冷度后迅速长大。β相除了通过包晶反应L＋α→β依附于α相析出外,还从剩余液相中直接形核。