TC11钛合金高温持久异常断裂分析

为分析TC11钛合金高温持久试样异常断裂原因,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察分析高温持久异常断裂试样的断口及表面微观形貌,并用能谱仪进行微区成分分析。异常断裂试样表面发生明显氧化和多处开裂,试样断口边部存在多处深褐色氧化凹坑,断口外圆周凹坑处多发生沿晶断裂,心部为韧性断裂。试样表面裂纹区域含有Cl、Mg、Na等元素,是导致试样异常断裂的直接原因。Mg、Na、Cl等元素是由捆绑热电偶的石棉绳引入,在高温环境下试样表面发生热盐应力点腐蚀,随着高温持久试验应力的持续加载试样发生形变,点腐蚀凹坑处产生裂纹并迅速延伸导致试样异常断裂。采用镍铬丝捆绑热电偶时试样表面未发生热盐应力腐蚀,其对TC11钛合金持久性能的影响很小。     

医用TC20和TC15钛合金研究与应用课题通过鉴定

医用 TC2 0 (Ti- 6 Al- 7Nb)和 TC15 (Ti-5 Al- 2 .5 Fe)钛合金研究与应用成果鉴定会于2 0 0 1年 3月 8日在北京召开。该课题 1994年由国家医药管理局提出 ,北京有色金属研究总院和宝鸡有色金属加工厂承担 ,协作单位有 :河北医科大学、山东省文登整骨医院、天津骨科医疗器械二厂和北京普鲁斯钢研外科植入物有限公司。历时 6年 ,完成了从材料研制、生产到生物学试验、医疗器械制造、临床应用实验等一系列工作。鉴定会由中国有色金属工业协会科技部李守祥处长主持 ,李东英院士 (全国钛办主任 )任主任 ,奚廷斐研究员 (中国药品生物制品检验…     

TC6,TC11钛合金的超塑性试验

钛合金在一定温度范围和应变速率条件下,呈现“超塑性”状态——即可以在特定温度下低应力作用能产生巨大变形的特性,且降低应变速度时能降低变形应力。本文研究了温度、速度和试验环境对TC6、TC11二种牌号钛合金超塑性影响。结果是温度、速度和试验环境对钛合金超塑性有很大影响。     

大规格TC11钛合金棒材的热处理

对大规格 TC11钛合金棒材双重退火后的组织与性能进行研究.结果表明,TC11合金棒材热处理后,其中心部分组织因冷却速度缓慢,显微组织和α、β相成分发生明显改变.该组织与性能已不符合GJB 2744A-2007<航空用钛及钛合金自由锻件和模锻件规范>要求.因此大规格TC11合金棒材应根据材料的使用条件和不同的性能要求,适当调整热处理制度.     

大厚度TC21钛合金电子束焊接试验

对56mm厚TC21钛合金进行了电子束对接试验,对接头显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,接头焊缝区组织形态以柱状β晶粒为基体,针状的马氏体弥散其中;热影响区从焊缝到母材分为三个区域,依次为等轴再结晶β晶粒区、片状和针状а相形成的魏氏组织区以及片状α相聚集长大的区域;熔合区内柱状晶与等轴晶联生.接头强度达到母材水平,断裂发生在母材内,接头厚度方向性能一致.接头塑性损失较大,只达到母材的50%左右.接头焊缝区硬度最高,其次是热影响区的等轴晶区和魏氏组织区,而热影响区内片状α相聚集长大的区域硬度值最低.

Abstract：

Electron beam welding of TC21 56 mm titanium alloy was carried out. The microstructure and the mechanical properties of welded joints were analyzed and tested. The results showed that the weld zone consisted of the columnar β gains, and in which the transgranular acicular α' martensite were dispersedly distributed. HAZ can be divided into three parts from base metal to weld zone, which are the equiaxed recrystallized β grain zone, Widmanstaten structure zone formed by lamellar and aeicular α phases and lamellar a phase coarsening zone. Fusion zone consists of the adnate columnar and equiaxed grains. Tensile strength of joints reaches to that of base metal and the failure appears in the base metal. The mechanical properties are uniform along the vertical direction. Plasticity in the welded joint is greatly decreased and only up to 50% of that of the base metal. The microhardness in weld zone is the highest, and that of the equiaxed grain zone and Widmanstaten structure zone in HAZ is higher, and the microhardness in columnar a phase coarsening zone is the lowest.     

TC11钛合金棒料缺陷分析

某批?120 mm TC11钛合金棒料超声波检测时发现有缺陷。采用X射线检测、金相检验、微区成分分析和显微硬度检测等分析了缺陷的性质和产生原因。结果表明：缺陷为细长条高密度Mo夹杂物,与基体冶金结合,且有元素扩散。缺陷的产生可能是一次锭装炉过程中,底部与铸锭存放区的钢板接触,导致外来金属附着在其端部,随后在对焊过程中进入铸锭。     

TC11钛合金中板的研制

把用黄金分割点（0．618）作为工艺参数选择的切入点，进行了TC11钛合金中板的研制工作。结果表明：工艺参数的确定是可行的，大大简化了研制过程，在较短时间内完成板材的研制任务，中板的性能满足GB2218-94要求。     

TC11和TC17钛合金线性摩擦焊接过程接头应力应变场研究

采用Abaqus/explicit有限元软件,建立了二维刚塑性热力耦合有限元模型,对TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)/TC17(Ti-4Mo-4Cr-5Al-2Sn-2Zr)异种钛合金线性摩擦焊接过程接头应力应变场进行了数值计算,探讨了焊接过程接头应力应变场的演变规律。结果表明:摩擦过程,界面热塑性金属在周期性拉压应力作用下,被挤出摩擦界面,在飞边处,轴向承受向上的拉应力和拉应变,界面方向受到向焊件内侧的压应力与压应变;顶锻阶段,应力值增大,应变值基本保持恒定。     

TC11钛合金双重热处理工艺设计

TC11是α+β型热强钛合金,使用温度达500℃,但在现有的热处理工艺条件下综合力学性能差。鉴于此,本文设计了双重热处理工艺,采用Image-Pro Plus软件对热处理后的组织进行定量表征,揭示了不同参数对组织的影响规律,并结合力学性能测试结果进行了工艺优化。     

TC11钛合金壳体成型工艺研究

介绍了用反挤压成型方法加工TC11钛合金大型壳体毛坯的工艺，对润滑剂选取及润滑方式及形状尺寸控制等做了重点研究。结果表明，反挤压成型工艺简单，易操作，产品几何尺寸规则，表面质量良好，组织性能符合国家技术标准要求。     

TC11钛合金的真空渗碳工艺

研究了TC11钛合金经过不同温度、压力和时间真空渗碳后的渗层深度、表面硬度和显微组织。结果表明,提高温度、压力和延长时间可增加TC11钛合金渗碳层深度及表面硬度。TC11钛合金在1100 ℃×1.6 kPa×60 min条件下渗碳后,渗层深度约为0.25 mm,表面硬度约为470 HV0.2。     

TC11钛合金转子叶片断裂分析

某型发动机在使用过程中一片钛合金转子叶片在叶根部发生断裂故障.针对该故障叶片,开展了外观形貌观察、断口宏微观观察、金相组织检查、化学成分及硬度检测等研究工作,结合发动机工作特点,确定了叶片断裂性质和原因.结果表明:压气机转子叶片断裂性质为高周疲劳断裂,疲劳裂纹的形成与叶片局部应力状态有关,而微动磨损促进了疲劳裂纹的萌生.     

10 mm厚TC11钛合金电子束焊接组织性能和残余应力

利用真空电子束焊机对TC11钛合金进行试验研究。采用光学显微镜及扫描电镜观察并分析接头不同区域的组织特征,并对焊接接头进行了显微硬度和力学性能测试,同时采用盲孔法对试样的残余应力进行测试。结果表明:TC11钛合金电子束焊接头焊缝区的组织特征为典型的柱状晶,晶粒内为交错排列细密的α′相,而热影响区组织为均匀的α′相和原始α+β转相的混合物。显微硬度与组织呈现较好的对应关系,即焊缝及热影响区的显微硬度高于母材。接头的冲击韧性比母材提高了20%,而抗拉强度为母材的98%左右。残余应力为以纵向应力为主的单向拉伸应力状态,横向残余应力数值则较小。     

残余应力场和不同应力比下TC11钛合金的高周疲劳性能

采用化学腐蚀剥层的方法在X射线应力衍射仪上测定喷丸与未喷丸TC11钛合金表层残余应力场,并测试了此应力场下r=–1,0.1两不同应力比下1×107次的高周疲劳,拟合成疲劳S-N曲线。使用OM、SEM、EDS、超显微硬度仪对材料原始组织、表面形貌、断口形貌、源区成分及疲劳试验后表层硬度变化进行了观察和测定。结果表明,喷丸后在TC11钛合金表层形成一个"钩"形分布的残余压应力场,且层深0.122 mm处压应力值达–463 MPa。此应力场能显著改善其拉/压疲劳性能,而对其拉/拉疲劳性能几乎不起作用。拉/压和拉/拉疲劳试验后,TC11钛合金喷丸试样表层硬度梯度都有降低的趋势,但未喷丸试样却呈上升趋势。     

TC11钛合金叶片等温校正工艺研究

针对TC11钛合金叶片热加工翘曲变形导致大量报废的问题,为了减少锻造变形的残余应力、冷却时的热应力叠加造成的叶身型面翘曲,采用等温校正的方法释放残余应力,使翘曲变形减轻、叶片尺寸合格、叶片的金相组织和力学性能得到改善.校正试验结果表明,采取先校正后固溶 时效热处理的工艺方案得到的TC11钛合金叶片型面公差、力学性能和金相组织优于先固溶热处理后校正的叶片;先校正后热处理的叶片其最佳组合工艺为860℃时,校正压力为3MPa,保压时间为3min,应变速率为10-2s-1.     

TC11钛合金等温锻造工艺参数优化

本文研究了等温锻造温度和变形程度对TC11合金饼坯室温拉伸性能的影响。对性能指标进行了回归分析,得出了性能指标与工艺参数间的回归方程;作出了指标与工艺参数间的等高线图。优选出了最佳工艺方案。