Ti-6Al-4V合金超塑性变形及微观组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti-6Al-4V合金的高温变形力学行为和超塑性,并对试样断口附近的组织进行了观察。结果表明,随着变形温度的升高或初始应变速率的降低,Ti-6Al-4V合金的流动应力明显减小;Ti-6Al-4V合金的最佳超塑性变形工艺参数为880℃/0.001s-1,最大延伸率为689%,峰值应力仅为30.03MPa;在超塑性拉伸过程中,试样变形区发生明显的动态再结晶,使片层状的α相晶粒破碎、细化和等轴化,促进超塑性的增加;随着变形温度的提高、变形量增大和变形时间的加长,再结晶α相发生了聚集长大,从而使显微组织明显粗化。对于双态组织的两相钛合金,最佳超塑性变形温度应低于或等于片层状α→β转变的终了温度。     

Ti-6Al-4V合金熔模铸造过程中的固态相变微观组织演变的数值模拟

针对Ti-6Al-4V合金熔模铸造固态相变过程中的微观组织演变,对a相片层的生长,采用了多组元Zener-Hillert模型计算片层边缘生长速率,根据溶质守恒,建立片层宽面的生长速率多元溶质扩散生长模型,模拟得到了多个a相集束竞争生长的微观组织。模拟结果表明,Ti-6Al-4V合金熔模铸造固态相变过程中,a相片层边缘生长受杂质元素影响较小,而在宽面上,杂质元素含量引起的过冷度占总过冷度的比例约为0.45;Ti-6Al-4V合金熔模铸造固态相变潜热约为70 kJ/kg,与JMatPro软件中的数据吻合较好。模拟得到的组织形态结果与金相组织吻合较好,模拟得到的生长速率与实验估测的速率相当。     

氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。     

Ti-6Al-4V合金不同工艺条件下水冷过程中的组织演变

了解Ti-6Al-4V合金不同工艺条件下水冷过程中的组织演变,以便获得最佳力学性能是非常重要的。使用热模拟机对Ti-6Al-4V合金进行了热模拟。结果表明,固溶处理后获得了全部马氏体组织。固溶后水冷,由于α′和 α″的存在,造成了硬度增加。当试样在850℃等温水冷后获得了层片状组织,硬度进一步增加。当试样在850℃变形后水冷,等轴的组织出现了,由于晶界强化的缘故,硬度达最高值(Hv584)。当试样在850℃变形后经过600℃等温水冷后,组织由α相、层片状α/β和等轴的组织构成。变形后的冷却和等温造成了α相宽度和等轴组织的增加。等轴晶粒在324-706 nm的范围内。这造成了硬度的降低。     

Ti-6Al-4V合金的温轧织构演变

本研究采用取向分布函数(ODF)详细分析了具有等轴组织的Ti-6Al-4V热轧退火板在450、600和750℃下经过约45%的温轧压下量后沿层厚的宏观织构演变。结果表明采用多道次温轧的方法成功获得可改善Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性的纤维织构ND//hkil和基面织构(0001)[2110]或(0001)[1210]。而且,轧板通体上均形成了ND//hkil纤维织构,中心层的横向织构(1210)[1010]随轧制温度而变化,表层的基面织构通过位错滑移累积剪切应变而产生,且基面织构的形成路径依赖于初始取向。     

热等静压Ti-6Al-4V钛合金热变形微观组织演变研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对热等静压态Ti-6Al-4V钛合金在温度950~1050℃、应变速率0.01~1s_-1条件下进行了热模拟压缩实验,研究了变形温度、应变速率对其显微组织的影响规律。结果表明：热等静压态Ti-6Al-4V钛合金在950℃以上变形后淬火组织以粗大的β晶粒与针状及板条马氏体组成,具有典型的β相区变形组织特征。β转变组织形成交错的网篮结构并具有特定的取向关系。变形过程中,发生了动态再结晶,并伴随着动态回复现象。在950℃、0.01s_?1条件下,以动态再结晶占据主导,得到均匀等轴β转变组织。随应变速率增大,以动态回复为主,β晶粒沿金属流动方向拉长,β转变组织得到细化。随温度升高,β晶粒变粗大,并仍然存在拉长变形带。同时,β转变组织有一定程度的粗化。     

热等静压Ti-6Al-4V钛合金热变形微观组织演变

采用Gleeble-1500热模拟试验机对热等静压态Ti-6Al-4V钛合金在温度950～1050℃、应变速率0.01～1 s-1条件下进行了热模拟压缩实验,研究了变形温度、应变速率对其显微组织的影响规律。结果表明:热等静压态Ti-6Al-4V钛合金在950℃以上变形后淬火组织以粗大的声晶粒与针状及板条马氏体组成,具有典型的β相区变形组织特征。β转变组织形成交错的网篮结构并具有特定的取向关系。变形过程中,发生了动态再结晶,并伴随着动态回复现象。在950℃/0.01 s-1条件下,以动态再结晶占据主导,得到均匀等轴β转变组织。随应变速率增大,以动态回复为主,β晶粒沿金属流动方向拉长,β转变组织得到细化。随温度升高,β晶粒变粗大,并仍然存在拉长变形带。同时,β转变组织有一定程度的粗化。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形中的组织演变及变形机制

920℃、应变速率为1×10.3和2×10.4 s.1时,对不同初始晶粒尺寸(2.6、6.5和16.2 μm)的Ti-6Al-4V合金进行超塑性拉伸变形.采用光学显微镜、透射电镜观察变形后的显微组织.结果表明,初始晶粒尺寸的不同对超塑性变形中的组织演变及变形机制有着显著的影响.拉伸变形中晶粒明显粗化,变形诱发晶粒长大是超塑性变形组织的重要特征之一;随着变形程度的增大,应变诱发的晶粒长大显著增大,并且远大于静态长大的增幅.对于细晶粒材料(2.6和6.5 μm),位错运动协调的界面滑动是其变形的主要机制.而对于晶粒较粗的材料(16.2 μm),超塑变形机制是晶界滑动与晶内位错运动的共同作用.随着晶粒尺寸的增大,以晶界滑动为主的变形方式逐渐转向以晶内位错运动为主.     

置氢烧结Ti-6Al-4V合金的显微组织演变规律

通过在原料粉末中配置TiH_2粉末的方法将烧结Ti-6Al-4V合金的实际置氢量控制在0~0.69%,系统研究了置氢量对显微组织演变、相构成、形态与分布的影响规律,并借助OM、SEM、EDS、XRD和EBSD开展探究与表征。结果表明:1)置入0.12%的氢可以使合金获得近平衡态显微组织的烧结时间从3 h减少为2 h。2)当置氢量逐步增加到0.69%时,α相含量从82.44%急剧减少至15.22%,而β相含量从3.59%增加到50.77%,同时α相的形态从粗大片状转变为断续分布于β相周围的细片状,β相的形态则从断续分布于α相间的细条状转变为板块状。3)随着置氢量的提高,HCPα'马氏体的含量从8%左右增加到约25%,并呈局部集中状分布在α相内;置氢量为0.54%时,针状δ氢化物开始生成,分布在α和β相内及两相之间,此时α'的含量再次降低至8%左右。4)斜方结构马氏体α"的含量也随着置氢量的提高而增加,但是当α"含量达到5%左右后便维持不变,呈细小等轴状分布于α相内。5)置氢量对合金中显微组织构成、α+β片层束及晶粒形态能够产生显著影响。最后,根据实验结果对置氢烧结Ti-6Al-4V合金显微组织的演变机理开展了分析与讨论。     

高功率激光立体成形Ti-6Al-4V合金组织研究

针对高功率条件下激光立体成形Ti-6Al-4V合金组织特征展开研究,揭示高功率条件下组织形成机理,并对比分析了高功率与中/低功率条件下组织形成的差异及原因。结果表明:由于高功率条件下具有更低的温度梯度和更高的凝固速度,激光立体成形Ti-6Al-4V合金的宏观组织由粗大的柱状晶、竹节状的小柱状晶和等轴晶三部分组成,并且沉积层之间存在层带;而中/低功率条件下只有贯穿多个沉积层呈外延生长的粗大的柱状晶。高功率条件下层带内典型微观组织是由大量的魏氏α集束组成,而层带间为α板条编织成的网篮状组织,并且部分α相球化成等轴状。与中低功率条件下典型组织相比,高功率条件下α板条长宽比明显减小,不存在针状α。     

Ti-6Al-4V合金的轧制与组织性能

采用光学显微镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了多道次两向轧制和单向轧制对不同原始状态(热轧态、水淬态和空冷态)Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态Ti-6Al-4V合金的组织为片状α相+β相+少量等轴α相,水淬态Ti-6Al-4V合金形成了针状马氏体组织,空冷态Ti-6Al-4V合金形成了网状组织。Ti-6Al-4V合金适宜的两向轧制温度为700 ℃,此时合金中可见颗粒状β相弥散分布在α基体上。两向轧制Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度从高至低顺序为:水淬态>热轧态>空冷态,且轧向强度要高于横向;相较于单向轧制,两向轧制明显降低了Ti-6Al-4V合金板材拉伸性能的各向异性,且水淬态Ti-6Al-4V合金的轧向和横向强度差异最小,700 ℃轧制Ti-6Al-4V合金的主要细化机制为位错细化。     

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。     

Ti-6Al-4V合金热轧保护涂层

一、前言Ti-6Al-4V合金是美国于1954年首先研制成功的,它以良好的综合性能而著称。该合金与其它钛合金一样,热加工时易与氧、氢等气体发生作用,使板坯表面氧化和渗气,形成硬化层,不但给进一步加工造成严重困难,而且浪费了大量的金属。     

置氢Ti-6Al-4V合金显微组织演变与高温变形行为

利用Gleeble高温压缩模拟实验研究置氢对Ti-6Al-4V合金微观组织和高温变形行为的影响,并探讨组织与高温塑性的关系.结果表明:适量的氢可显著降低钛合金的高温变形流变应力,Ti-6Al-4V合金氢含量为0.3%时,流变应力降低36%～60%,最小峰值应力对应的氢含量随温度的增加向低氢方向移动,并且在保持相同应力水平下,高温变形温度降低50℃;氢还可以促进钛合金热变形过程中的动态回复和动态再结晶,有利于降低变形抗力,其应力-应变曲线无明显硬化阶段;此外,由于氢引起的高温变形组织变化与在更高温度压缩时所引起的组织变化相当.     

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.     

等温处理对Ti-6Al-4V合金凝固过程中组织演化的影响（英文）

通过控温感应熔炼装置研究Ti-6Al-4V在凝固过程中等温处理对组织的影响。结果表明,在β相区等温处理,得到由平行片层组成的集束组织;在960°C等温处理,得到一种特殊的钛合金双态组织,由粗化、等轴的初生α相和细化的片层组织组成。初生α片层倾向于断裂、球化,呈现等轴化形态。凝固过程中在(α+β)两相区进行保温,原子迁移、高位错密度以及α相界面张力的共同作用,促使初生α片层等轴化。随等温处理结束,未转变的β基体进一步转化为细的片层,形成双态组织。与直接冷却得到的片层组织相比,晶界α呈不连续形状,片层团尺寸大大降低,整个截面组织均匀。     

Ti-6Al-4V合金高温氧化行为及显微组织研究

分析了Ti-6Al-4V合金在900 _oC,930 _oC,960 _oC温度下的氧化行为及表层显微组织变化。在0.5-24 h时间内,氧化层不断增厚,越靠近表面氧化层越疏松。氧含量在氧化层/富氧层界面的5 μm内发生急剧下降,进入富氧层后缓慢下降直到稳定。氧化层中以TiO₂为主,同时也出现了Al₂O₃。富氧层中的a相含量远远高于基体内部,其晶粒尺寸也发生长大。富氧层深度与热暴露时间的关系可用对数函数描述,通过线性回归分析计算出了O在富氧层中的扩散激活能为206 kJ/mol。     

Ti-6Al-4V合金高温氧化行为及显微组织

分析了Ti-6Al-4V合金在900,930,960℃下的氧化行为及表层显微组织变化。在0.5~24 h时间内,氧化层不断增厚,越靠近表面氧化层越疏松。氧含量在氧化层/富氧层界面的5μm内发生急剧下降,进入富氧层后缓慢下降直到稳定。氧化层中以TiO_2为主,同时也出现了Al_2O_3。富氧层中的a相含量远远高于基体内部,其晶粒尺寸也发生长大。富氧层深度与热暴露时间的关系可用对数函数描述,通过线性回归分析计算出了O在富氧层中的扩散激活能为206k J/mol。     

电火花加工Ti-6Al-4V合金表面组织和性能

采用电火花加工Ti-6Al-4V合金,并利用SEM、EDS、XRD、表面粗糙度仪等研究电火花加工参数电流和脉冲宽度对Ti-6Al-4V合金表面层的影响.结果表明,试验条件下,Ti-6Al-4V合金加工表面非均匀分布着裂纹、孔洞、大小不一的剥落点、放电凹坑、熔融滴、球状、非球状颗粒;Ti-6Al-4V合金白层由马氏体α′组成,其成分主要是TiC,其白层平均厚度随电流和脉冲宽度增大而增厚;表面粗糙度随电流或脉冲宽度增加而增大.