直接能量沉积Ti-XV-15Cr(X=20,25,30,35)合金的组织和阻燃性能（英文）

使用直接能量沉积技术,以纯Ti、纯V和纯Cr粉末为原料制备一系列Ti-XV-15Cr(X=20,25,30,35)合金。研究了V含量对Ti-XV-15Cr合金的晶粒形貌、显微硬度、弹性模量及阻燃性能的影响。结果表明,Ti-20V-15Cr、Ti-25V-15Cr和Ti-30V-15Cr合金的显微组织由外延生长的柱状晶和顶部细小的等轴晶组成,随着V含量的增加,柱状晶粒的长/宽比逐渐减小。而Ti-35V-15Cr合金的显微组织与Ti-20V-15Cr,Ti-25V-15Cr和Ti-30V-15Cr有很大的不同,除了顶部是细小的等轴晶,几乎全由近等轴晶组成。结合柱状晶向等轴晶转变(CET)模型以及柱状晶层的高度与Z轴抬升量(ΔZ)之间的关系,解释了微观组织的形成机理。Ti-XV-15Cr合金的平均显微硬度随V含量的增加而略有增加,其弹性模量在123.8与137.6 GPa之间。阻燃测试表明,Ti-35V-15Cr合金具有最佳的阻燃性能。     

激光立体成形Ti-25V-15Cr合金的阻燃性能研究

本研究针对激光立体成形 Ti-25V-15Cr合金的阻燃性能展开,采用直流电弧激发燃烧法测试其阻燃性能并与锻造Ti40合金进行比较,在此基础上,基于二者原始组织分析、燃烧产物的观察与分析揭示其阻燃机理。结果表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr合金的燃烧速率略低于锻造Ti40合金。燃烧后各区域组织分析结果表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr和锻造Ti40合金燃烧产物区均由Ti的氧化物、V的氧化物以及基体组成,Ti-25V-15Cr燃烧产物区氧化物面积略小于锻造Ti40合金,同时燃烧热影响区的晶界和亚晶界处发现明显的V、Cr元素的偏聚。激光立体成形Ti-25V-15Cr合金中局部枝晶组织以及亚晶粒的形成增加了微观结构的缺陷,在受热条件下使得V、Cr元素的扩散能力增强,是其抗燃烧性能略优于锻造Ti40合金的原因。     

激光立体成形Ti-25V-15Cr合金的阻燃性能

研究了激光立体成形(laser solid forming,LSF)Ti-25V-15Cr合金的阻燃性能。采用直流电弧激发燃烧法(direct current simulation burning,DCSB)测试其阻燃性能并与锻造Ti40合金进行比较。基于二者原始组织、燃烧产物的观察与分析揭示其阻燃机理。结果表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr合金的燃烧速率略低于锻造Ti40合金。燃烧后各区域组织分析表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr合金和锻造Ti40合金燃烧产物区均由Ti的氧化物、V的氧化物以及基体组成,Ti-25V-15Cr合金燃烧产物区氧化物面积略小于锻造Ti40合金,同时燃烧热影响区的晶界和亚晶界处发现明显的V、Cr元素的偏聚。激光立体成形Ti-25V-15Cr合金中局部枝晶组织以及亚晶粒的形成增加了微观结构的缺陷,在受热条件下使得V、Cr元素的扩散能力增强,是其抗燃烧性能略优于锻造Ti40合金的原因。     

Ti-V-Cr系阻燃钛合金显微组织研究

本文通过SEM和TEM研究了Ti-35V-15Cr和Ti-25V-15Cr阻燃合金在不同热处理制度下的微观组织变化.实验结果表明固溶和时效温度对Ti-25V-15Cr和Ti-35V-15Cr合金热暴露组织中α相析出量、形态和晶界偏聚程度有明显的影响.为获取较好热稳定性和室温性能,建议两合金的热处理制度为820-870℃/0.5 h,WQ+600℃/5 h,AC.     

Ti-V-Cr和Ti-V-Cr-Al系合金的相变和析出

美国普拉特· 惠特尼公司将β钛合金的研究范围扩大到β稳定剂含量超过25wt%(质量分数)，目的使其能够应用在航空发动机中。该公司提出了Ti-22V-13Cr、Ti-22V-36Cr和Ti-40V-13Cr三种合金。Ti-35V-15Cr(Alloy-C)是另一种β钛合金，其特点是具有阻燃特性并在低于600℃的温度下具有良好的机械性能。 英国人发现，人们尚未查明高度合金化的β钛合金显微组织和相组成，所以他们以Ti-V-Cr和Ti-V-Cr-Al系为主在这方面做了对比研究。 采用等离子将原料熔炼成重750g~1200g、φ100mm的钮扣锭，除了Ti-35V-15Cr合金的碳含量较高(0.075%)外，…     

不同类型激光器对激光多层沉积Ti-35V-15Cr合金显微组织及性能的影响

目的 探讨半导体激光器与CO2激光器对激光多层沉积合金显微组织及性能的影响机理。方法 以充分混合的Ti、V、Cr粉末为原料,于预先打磨后的Ti-6Al-4V基板上使用CO2和半导体两种激光器进行激光多层沉积Ti-35V-15Cr,通过光学显微镜和扫描电镜、激光点火法、显微硬度测试和Jmat-Pro软件计算分别评价不同激光器下沉积试样的显微组织特点、抗阻燃性能对比和组织形成机理分析。结果 半导体激光器与CO2激光器沉积的试样显微组织存在很大差别,前者为全等轴组织,等轴晶平均尺寸为100 μm,晶粒大小与形状基本一致,沉积区与基材之间的过渡区域存在平均宽度为200 µm、长度为526 µm、长宽比为2.6的类等轴晶,通过扫描电镜观察发现在部分等轴晶内部存在亚晶结构;后者主要为平均尺寸120~200 µm的柱状晶组织,沉积试样顶部为平均直径为52 µm的细小等轴晶,通过扫描电镜观察发现枝晶偏析组织,枝晶间的距离为5~10 µm。抗阻燃性方面,半导体激光器制备的Ti-35V-15Cr试样的抗阻燃性能略优于CO2激光器制备的Ti-35V-15Cr试样,平均显微硬度前者为375HV,后者为363HV。结论 由于激光多层沉积Ti-35V-15Cr对半导体激光器与CO2激光器产生的激光吸收率不同而使二者形成完全不同的显微组织,由半导体激光器制备的Ti-35V-15Cr试样显微硬度更高、抗阻燃性能更好。     

元素添加方式对激光熔覆沉积Ti-25V-15Cr成形性的影响

目的以阻燃钛合金Ti-25V-15Cr为研究对象,主要研究V、Cr元素粉末的添加方式对激光熔覆沉积Ti-25V-15Cr合金的显微组织及成形性的影响。方法分别以经过粘结包覆Ti(150mm)+V(15mm)+Cr(15mm)、直接混合Ti(150mm)+V(15mm)+Cr(15mm)以及直接混合Ti(150mm)+V(100mm)+Cr(150mm)的元素混合粉末为原料,进行激光熔覆沉积实验,对沉积试样的高度、宽度以及显微组织特征进行研究。结果以粘结包覆Ti(150mm)+V(15mm)+Cr(15mm)和直接混合Ti(150mm)+V(100mm)+Cr(150mm)为原料获得的沉积试样,其沉积效率显著高于直接混合Ti(150mm)+V(15mm)+Cr(15mm)为原料的沉积试样,且沉积试样组织由相对细小的等轴晶和类等轴晶组成,而直接混合Ti(150mm)+V(15mm)+Cr(15mm)为原料的试样组织主要由外延生长的柱状晶组成。结论以粘结包覆Ti(150mm)+V(15mm)+Cr(15mm)为原材料时,在提高沉积效率的同时能够一定程度上细化晶粒。该方法对激光熔覆沉积材料的成形性、成分均匀性及显微组织具有显著影响。     

Al-5Ti-1B晶粒细化剂对V-Al氢分离合金显微组织和硬度的影响

在纯V中分别添加质量分数5%的Al和5%Al-5Ti-1B(ATB)中间合金(晶粒细化剂)电弧熔炼形成V-5Al和V-5ATB合金铸锭。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和显微硬度仪等测试手段分析晶粒细化前后V-Al合金的显微组织和硬度变化。结果表明:V-5ATB合金组织中析出长针状第二相TiB使晶粒尺寸明显减小,相比V-5Al合金,V-5ATB合金由于固溶、细晶和硬质TiB第二相等强化效应导致硬度提高。     

Cr元素对Ti-V-Cr系阻燃钛合金热暴露力学性能的影响

研究了Ti-25V-15Cr-0.2Si和Ti-25V-10Cr-0.2Si两种阻燃钛合金在不同热暴露条件下的热稳定性能.结果表明:Cr元素对Ti-V-Cr系阻燃钛合金的组织有较强细化作用,强化合金室温力学性能;随Cr元素含量的降低,合金在热暴露过程中析出的第二相减少,合金热稳定性能优化.此实验现象与Cr元素在钛合金中属于共析元素的性质有关.     

Ti-6Al-4Mo(Cr,V)合金的组织特征及拉伸性能

比较分析了Ti-6Al4Mo、Ti-6Al-4Cr、Ti-6Al-4V钛合金经热处理后的显微组织及拉伸性能.结果表明,在相同的热处理状态下,Ti-6Al-4Mo、Ti-6Al-4Cr、Ti-6Al-4V钛合金中的α相尺寸呈现Mo、Cr、V依次增大的趋势.而不论热处理状态是否相同时,单位质量合金元素的强化效果均按照Cr、Mo、V的顺序降低.三种合金在α+β两相区退火后,具有较好的塑性且塑性基本相当,但Ti-6Al-4Mo合金经β退火后拉伸塑性较低.     

放电等离子体烧结制备钨-钒-铬合金及性能表征

利用机械球磨、放电等离子体烧结法制备了质量分数(%,下同)为W-(10~30)V-(10~30)Cr的三元合金,对烧结后的合金进行了显微结构和室温力学性能研究。结果表明,采用放电等离子体烧结可以制得相对密度为99.7%的W-30V-20Cr合金,其实际密度比烧结纯钨降低了49.74%;显微结构分析表明V、Cr可以很好地合金化,形成塑性连续相,包裹在钨分散相的周围,很好地改善了钨合金的力学性能,W-30V-20Cr的抗弯强度为437.13 MPa,比烧结纯钨增加了25%,HV硬度为6154 MPa;W-30V-20Cr合金具有较高的断裂韧性值,为15.51 MPa·m1/2。     

混合焓对激光多层沉积Ti-6Al-4V合金凝固组织的影响

分别以预合金粉末和混合元素粉末为原料进行激光多层沉积Ti-6A-4V合金,采用XRD研究了预合金粉末、混合元素粉末和沉积试样的相组成,采用金相显微镜研究了沉积试样的凝固组织.结果表明,预合金法激光多层沉积Ti-6Al-4V合金的凝固组织由外延生长的柱状晶组成,且随激光功率的提高,合金凝固组织倾向于由柱状晶转变为等轴晶;随着激光功率由1600 W增加至2700 W,混合元素法激光多层沉积Ti-6Al-4V合金的凝固组织则由粗大等轴晶逐渐转变为外延生长的柱状晶.扫描速率对合金凝固组织的影响较小.对混合焓对合金凝固组织的影响进行了讨论.     

Effects of Microstructural Factors on Adiabatic Shear Behaviors of Ti6441 Alloys

针对Ti-6Al-4V-4Zr-Mo(Ti6441)合金采用不同的热处理工艺得到等轴和片层2种微观组织,使用分离式Hopkinson Bar技术对2种组织的试样进行动态剪切试验,研究微观组织对该合金绝热剪切敏感性的影响。结果表明:相同加载条件下,片层组织绝热剪切敏感性较等轴组织低;2种组织动态强度接近,但片层组织较等轴组织具有更好的动态延展性;片层组织试样中的绝热剪切带出现分叉现象,从而可以消耗更多的变形能。     

Design for Ti-Al-V-Mo-Nb alloys for laser additive manufacturing based on a cluster model and on their microstructure and properties

In this study, α+β Ti-Al-V-Mo-Nb alloys with the addition of multiple elements that are suitable for laser additive manufacturing (LAM) were designed according to a Ti-6Al-4V cluster formula. This formula can be expressed as 12[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+5[Al-Ti₁₄]((Mo, V, Nb)₂Ti), in which Mo and Nb were added into the alloys partially instead of V to give alloys with nominal compositions of Ti-6.01Al-3.13V-1.43Nb, Ti-5.97Al-2.33V-2.93Mo, and Ti-5.97Al-2.33V-2.20Mo-0.71Nb (wt.%). The microstructures and mechanical properties of the as-deposited and heat-treated samples prepared via LAM were examined. The sizes of the β columnar grains and α laths in the Nb-containing samples are found to be larger than those of the Ti-6Al-4V alloy, whereas Mo- or Mo/Nb-added alloys contain finer grains. It indicates that Nb gives rise to coarsened β columnar grains and α laths, while Mo significantly refines them. Furthermore, the single addition of Nb improves the elongation, whereas the single addition of Mo enhances the strength of the alloys. The simultaneous addition of Mo/Nb significantly improves the comprehensive mechanical properties of the alloys, leading to the best properties with an ultimate tensile strength of 1,070 MPa, a yield strength of 1,004 MPa, an elongation of 9%, and micro-hardness of 355 HV. The fracture modes of all the alloys are ductile-brittle mixed fracture.     

Equalization of Ti-6Al-4 V alloy welded joint by scanning electron beam welding

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｕｃｈａｓｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈＡｌａｌｌｏｙ,Ｔｉａｌｌｏｙａｎｄｓｕｐｅｒｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ,ｔｈｅｉｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｄｕｅｔｏｗｅｌｄｉｎｇ［１,２］,ｔｈｅｉｒｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｄｕｃｔｉｌｉｔｙｗｅｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｏ６０％～８０％ａｓｍｕｃｈａｓｔｈａｔｏｆｂａｓｅｍｅｔａｌ［３］．Ｔｏｒｅｔｒｉｅｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｒｇｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｉｓｌｉｍｉｔ…     

Fine equiaxed β grains and superior tensile property in Ti-6Al-4V alloy deposited by coaxial electron beam wire feeding additive manufacturing

Coarse columnar β grains result in anisotropic mechanical properties in Ti alloys deposited by additive manufacturing. This study reports that Ti-6Al-4V alloy fabricated by coaxial electron beam wire feeding additive manufacturing presents a weak anisotropy, high strength and ductility. The superior tensile property arises from a microstructure with fine equiaxed β grains (EGβ), discontinuous grain boundary α phase and short intragranular α lamellae. A large region of fine EGβ arises from a special combination of the temperature gradient and solidification rate, and attractive α morphology is caused by solid phase transformations during interpass thermal cycling and post heat treatments.     

热处理对激光立体成形TC11钛合金组织的影响

通过对TC11钛合金激光立体成形件沉积态和热处理态组织进行对比研究,探索改善TC11钛合金激光立体成形组织,提高材料高温综合性能的途径.结果表明,TC11钛合金的沉积态组织由贯穿多个熔覆层粗大柱状晶和粗大等轴晶组成,原始柱状β-Ti晶内的微观组织是由条状α和残留β组成.沉积态试样在950 ℃热处理后组织为等轴α、条状α和β转变基体组成的近似三态组织,晶界α大部分破碎球化消失,部分未破碎的晶界上镶嵌有α集束.粗大β晶内等轴α的产生与亚晶有关.在970 ℃热处理后为网篮组织,等轴α较少,α板条有粗化趋势;在1030 ℃再结晶后再经950 ℃热处理的组织是由粗大α板条组成的魏氏组织,在α边界和α内部残留有大量细小β,晶界α基本没有破碎消失.     

Thermal stability and creep behavior of Ti–V–Cr burn-resistant alloys

The thermal stability and creep behavior of Ti–35V–15Cr (35V alloy) and Ti–25V–15Cr (25V alloy) burn-resistant titanium alloys are researched. The results show that post-exposure tensile properties deteriorated with the increase in exposure temperature (450–600 °C). The decrease in tensile properties of the 35V alloy results from the combination of surface oxidation and microstructural changes and the decrease in tensile properties of the 25V alloy results from surface oxidation. The main change of the microstructure during thermal exposure is the heterogeneous precipitation of α phase on β grain boundaries. Increased vanadium content in the alloy shows an adverse effect on alloys’ thermal stability. The creep resistance of the 35V alloy is little better that that of the 25V alloy. During creep exposure at 540 °C for 100 h, the heterogeneous precipitation of α phase on β grain boundaries in 35V alloy strengthens the grain boundary, leading to increases in the creep resistance, while the heterogeneous precipitation of α phase in grains and grain boundaries in the 25V alloy is rod-like, leading to decreases in the creep resistance.