硼含量对Ti-1023合金高周疲劳性能的影响

研究了硼元素含量对Ti-1023合金高周疲劳性能的影响。无硼的Ti-1023合金高周疲劳S-N曲线位置最低,添加0.05%的硼元素后,合金的疲劳极限仅增加了2 MPa,但高周疲劳S-N曲线高应力段明显上移。当硼元素含量为0.1%时,Ti-1023合金的疲劳极限提高10%以上,S-N曲线的位置最高,其疲劳性能得到全面提高。进一步添加硼元素后,S-N曲线位置基本不变。无硼的Ti-1023合金疲劳条带较为清晰,添加硼元素后,Ti-1023合金疲劳试样裂纹源全部位于表面,裂纹前沿区域脆断痕迹明显,解理断面趋于平整,疲劳条带越来越模糊。这是由于添加硼元素后,Ti-1023合金内部的临界裂纹尺寸会减小,使其抵抗疲劳裂纹失稳扩展的能力降低,综合考虑,Ti-1023合金中硼元素的添加量不宜超过0.1%。     

热模锻工艺对Ti-1023合金显微组织和性能的影响

主要研究了热摸锻时坯料变形温度、变形量对Ti-1023合金显微组织和拉伸性能的影响。研究结果表明：变形量不同，热摸锻坯料变形温度对合金拉伸强度影响不同。在经过30％变形后合金的抗拉强度随着变形温度的升高而增加，断面收缩率随变形温度升高先增加后下降，延伸率设有明显变化；而经过50%变形后，除了合金的抗拉强度随着温度升高而略有下降外，其余性能与合金经过30%变形后的变化趋势相同。在两相区(T-30℃)变彤时合金的拉伸性能随着变形量的增加先降低后增加，断裂韧性则相反；在β区(Tβ 30℃)变形时合金的抗拉强度随着变形量的增加先增加后降低，屈服强度没有明显变化，而塑性则随着变形量的增加而增加。     

Ti-1023合金铸锭铁偏析控制

在工业化生产条件下，分析并阐述了Ti-1023合金铁组元偏析的特点及其影响因素，探索了铁偏析规律，提出了控制铁偏析的措施。     

磁场强度对Ti-1023合金凝固组织和Fe偏析的影响

研究了工业化制备的超大规格Ti-1023合金铸锭在不同磁场强度下的纵向凝固组织和Fe元素成分分布,并对其影响进行了探讨。结果表明：当磁场强度为10Gs和30Gs时,铸锭组织主要由粗大柱状晶,竹节状的小柱状晶和等轴晶组成;当磁场搅拌强度为20Gs时,凝固组织转变为由底部粗大柱状晶和细小等轴晶组成。Ti-1023合金铸锭中Fe元素在不同磁场强度下遵循正偏析规律,沿铸锭长度方向Fe元素含量从底部到顶部逐渐增加,沿径向从边缘到中心逐渐增加。随着磁场强度从10Gs增加到30Gs,合金元素Fe的宏观偏析率先减小后增大。     

热处理制度对Ti-1023钛合金微观组织及力学性能的影响

利用热处理工艺炉、力学性能试验机、X射线衍射仪等试验设备,研究了固溶、时效和冷却速度对Ti-1023合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,采用单一固溶处理,固溶温度略高于相变点温度时,初生α_P相消失,β晶粒缓慢长大,合金强度和硬度提高;该合金经固溶水冷处理后,由于冷却速度快,形成少量的α相与均匀粗大的β相共同形成网篮组织,合金强度和硬度提高;当时效时间为1 h时,时效过程形成的次生α_S相会产生第二相强化作用,表现出显著的弥散强化效果,合金强度和硬度升高。     

Ti-1023钛合金的疲劳极限与拉伸强度的关系

通过热处理得到3种强度级别的Ti-1023合金材料。拉伸和疲劳试验结果表明,在时效温度为510～560℃的范围内,Ti-1023合金的轴向拉压疲劳极限随屈服强度的提高而提高。拉伸断口分析表明,高强度Ti-1023的断裂模式为沿晶断裂,在较低强度Ti-1023断裂模式以韧性断裂为主的韧性和沿晶断裂的混合断裂模式。疲劳断口分析则表明,在较低载荷时,时效温度对断口疲劳区域的影响较小。     

高尔夫用Ti-1023钛合金板材的热处理工艺研究

研究了热处理工艺对Ti-1023钛合金板材组织和性能的影响.讨论了工艺、组织和性能之间的关系.为高尔夫用Ti-1023钛合金板材选择合理的热处理制度提供依据.     

淬火转移时间对Ti-1023合金组织与力学性能的影响

通过室温拉伸性能测试、断口分析和显微组织分析,研究了淬火转移时间对Ti-1023合金组织演变和力学性能的影响规律和机理。结果表明,随淬火转移时间的增加,淬火转移过程中过饱和β相中析出α相,导致等轴α相含量增加,过饱和β相基体的相对含量降低,时效析出的次生αs相含量和弥散程度下降,致使合金强度降低、塑性提高。对于厚80 mm的Ti-1023合金板材或锻件,将淬火转移时间控制在120 s之内,合金组织性能不会受到明显的影响。     

Ti-1023合金铸锭铁偏析控制

在工业化生产条件下,分析并阐述了Ti-1023合金铁组元偏析的特点及其影响因素,探索了铁偏析规律,提出了控制铁偏析的措施.     

变形量和热处理工艺对Ti-26合金组织和性能的影响

研究了Ti-26合金经不同变形量变形后,在β相区和α β相区分别固溶、时效的力学性能和显微组织的变化.研究发现,Ti-26合金经80%变形后,经730℃×30min 500℃×10h固溶时效的综合力学性能最好;变形量为50%～80%时,随变形量的增加,强度变化不大,塑性得到明显提高;固溶时效后的组织为β基体和基体上弥散分布的短棒状α相.     

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.     

Ti-1023钛合金连接件锻件折叠缺陷分析

对比分析了Ti-1023钛合金锻件折叠缺陷和铸锭内部缩孔经改锻后的缺陷差异.研究发现:Ti-1023钛合金折叠线性缺陷无明显宽窄变化、两端较圆钝,与表面呈一定角度嵌入基体,缺陷表面的氧元素含量较高,形成大量的氧化物颗粒;Ti-1023钛合金铸锭内部缩孔经改锻后的线状缺陷有明显的二次裂纹,且两端为明显的尖端,缺陷表面为自由表面特征,不含氧元素.     

Ti-1023钛合金的疲劳裂纹扩展行为

研究了Ti-1023合金轮盘轮缘的疲劳裂纹扩展规律,分析了取样方向和应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明,在相同的应力场强度因子范嗣下,随应力比的增大,裂纹扩展速率也随之增大;而取样方向对疲劳裂纹扩展速率的影响不大;验证了全范嗣疲劳扩展公式,为进一步寿命估算提供了依据.     

等温锻造过程中Ti-1023合金的本构关系

采用Thermecmaster-Z型热加工模拟实验机对Ti-1023合金进行了等温恒应变速率压缩试验，变形温度范围为：740-820℃；变形速率为：0．001～1s^-1。在对试验数据进行系统分析的基础上，全面揭示了Ti-1023合金在等温锻造条件下的热态变形行为。分析了锻造热力参数对流动应力的影响，提出了以Zener-Hollomn参数表征的Ti-1023合金本构方程。并初步分析了Ti-1023合金等温锻造过程中显微组织演化规律。根据分析结果，Ti-1023合金等温锻造宜在略低于相变点温度下以相对高的变形速率进行。     

VAR过程中Ti-1023合金凝固组织和偏析行为的研究

采用SEM、XRD及化学成分分析等方法,分析了真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中Ti-1023铸锭的凝固组织及相组成,研究了搅拌磁场对铸锭宏微观偏析行为的影响。结果表明,等轴晶区主要为针状和片层状的α相结构,而柱状晶区中等轴颗粒状的α相结构较多;在铸锭柱状晶和等轴晶内,Fe含量沿晶粒生长方向逐渐增加,且等轴晶内Fe的偏析程度要大于柱状晶内的;施加搅拌磁场后,Fe在柱状晶和等轴晶内的偏析程度都有所减小,同时Fe在Ti-1023铸锭中的宏观偏析程度降低,这对该合金中β斑的形成具有重要的影响。     

Ti-1023合金超塑性压缩时的流动应力及显微组织

在α＋β两相区和β单相区对Ti-1023合金进行了恒应变速率等温超塑性压缩试验,实测得到了一组流动应力-应变曲线。实验结果表明：应变速率对Ti-1023合金的流动应力有显著影响,变形温度对流动应力的影响程度与应变速率大小密切相关;较低温度快速压缩时易得到均匀细小的等轴α相组织,慢速压缩时组织有一定粗化。较佳超塑性压缩温度为760℃～740℃,应变速率可根据锻件成形、组织性能及生产率的需要在一定范围内选取。     

Ti-1023钛合金等温超塑性锻造的防护润滑技术研究

Ti-1023钛合金整体框部件为Z形截面件,存在成形难度大、高温氧化严重、锻造温度范围窄、锻造变形抗力高、流动粘滞等问题,而现有钛合金防护润滑剂均难以满足要求.本文通过不同组分配比防护润滑剂的试烧,性能测试及工艺验证等试验,研制了适用于Ti-1023钛合金薄壁整体框部件等温超塑性锻造新型锻造防护润滑剂.该防护润滑剂配比...     

热处理对Ti-38644钛合金棒材组织和性能的影响

对Ti-38644钛合金ϕ68 mm棒材进行了不同温度、保温时间和冷却方式的热处理试验,研究了不同热处理制度对合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,析出α相含量增大,强度明显下降,塑性提高;随着时效温度的升高,析出α相粗化,强度降低,伸长率随之升高,强化效果降低;随着时效保温时间的延长,析出α相进一步增加,强度呈先增加后降低的趋势,塑性变化与之相反;固溶冷却方式对合金组织性能的影响也很明显,随着冷却速率的加快,获得的β晶粒比较细小,时效后的强度随之明显增高,同时伸长率下降也很明显。为了获得良好的强塑性匹配,最佳的固溶时效热处理工艺为810 ℃×1 h(油冷)+510 ℃×8 h(空冷)。     

初生及次生α相对Ti-1023合金拉伸性能和断裂韧性的影响

Ti-1023合金中初生α相(αp)的体积分数对材料性能影响较大:在固溶(ST)条件下,αp相体积分数减少,材料强度降低;在固溶时效(STA)条件下,αp相体积分数减少,材料强度和断裂韧度(K1C)呈升高趋势,但后者增加的趋势没有前者明显.αp相对材料性能的影响与其体积分数的变化改变亚稳β晶粒内溶质原子浓度和亚稳β晶粒尺寸有关.时效过程中析出的次生α相(αs)可明显影响材料的力学性能,随αs的长大和数量的减少强化效应减弱,但KIC和塑性明显提高.对Ti-1023合金,减少αp相的体积分数、控制合适的αs相数量和尺寸并尽可能减少连续晶界α相数量与尺寸,可以获得较高的强韧性匹配.     

氢对Ti-4Al-2V合金焊缝区组织与性能的影响

选择Ti-4Al-2V合金板材焊接试样进行渗氢实验,研究了合金焊缝渗氢后的吸氢特征及其对组织和性能的影响规律.研究表明,焊缝区氢化物析出无明显方向性,其形态分别呈现点状、线状、蚯蚓状和树枝状.低浓度时,氢化物析出以TiH为主;浓度升高向TiH2转化.随着氢含量增加,焊接接头塑性逐渐降低,加载速率对合金力学性能影响较大.拉伸断口呈现脆断特征,可见大量晶间断裂、二次裂纹和解理刻面.