含氢热加工技术在耐热钛合金中的应用前景

俄罗斯、美国、英国等国家的一些耐热钛合金 ,如 BT18Y,BT36 ,BT2 5 Y,IMI834,Ti110 0 ,Ti 6 2 4 2等的工作温度水平、机械与使用综合性能的提高靠采用传统的热处理和热加工方法已没有什么潜力可挖了 ,以金属间化合物 Ti3 Al为基的耐更高温度的钛合金由于大量使用 Nb,Mo和 V进行合金化 ,价格贵、密度大 ,且常温与热加工时塑性又低 ,因而限制了它的应用。 Ti3 Al(α2 相 )可在α和α+β为基的耐热合金中作强化相 ,但是在5 0 0℃～ 6 0 0℃长时间保温过程中 (>10 0 h)α2 会析出而导致塑性、断裂韧性和抗裂性的急剧下降 ,因此在传统上…     

热加工对TB3钛合金棒材组织的影响

对Φ55 mm的TB3钛合金棒材进行了两火次轧制,第一火轧制成Φ30 mm,第二火轧制成Φ8 mm轧条。随后,Φ8 mm轧条经3道次热拉拔至Φ3.0 mm。研究了轧制和热拉拔过程对TB3钛合金加工态、固溶态、时效态显微组织的影响。研究结果表明:大变形率下的轧制工艺可以强烈细化TB3钛合金加工态的组织;由于热拉拔过程变形率较小,使合金晶粒趋于长大;热轧和热拉拔过程对TB3钛合金的固溶态、时效态显微组织影响不大。     

钛合金含氢热加工技术的应用范围和前景

含氢热加工技术 (TBO)是把含氢钛合金的可逆合金化和热作用相结合的一种新工艺。氢作为合金化元素是因为它有着很高的吸附能力和扩散迁移能力 ,对相变过程和组织结构的形成有着强烈的影响 ,保证能实现可逆合金化而不改变材料的整体状态。研究表明 ,在工艺过程中改变温度、压力和氢的浓度 ,材料中会产生相变和组织结构的变化 ,即有可能人为地控制这些参数来达到最好的工艺效果。可以把 TBO看作是能创造金属-氢系统最佳组织结构的定向方法 ,是利用氢合金化的所有工艺过程的基础。这种工艺用一个统一的名称即氢工艺 (BT)。 BT是钛合金金相…     

高强韧钛合金热加工变形特征及其影响因素

高强韧钛合金作为结构材料在航空、航天等领域中具有不可或缺的地位,是钛合金发展最为重要的方向之一。综述了几种典型高强韧钛合金热加工过程中热变形激活能(Q_D)、流变应力及再结晶特征等最新研究进展,总结了合金成分、热加工参数及初始显微组织等因素对高强韧钛合金热加工变形的影响规律。最后,针对高强韧钛合金的热加工研究提出了建议,以期为现有高强韧钛合金的广泛应用及新型合金的研制提供参考。     

新型Ti-6554钛合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500热模拟实验机研究了新型Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金在740～950℃,应变速率0. 01～10. 00 s^-1条件下的热变形行为。通过真应力-真应变曲线分析了合金在高温变形时的应力随温度及应变速率的变化规律,之后对数据进行回归分析得到了合金的本构方程,最后绘制合金的热加工图并结合微观组织观察研究该合金的热变形机制。结果如下:合金的流变应力对温度和应变速率都十分敏感。在相同的应变速率下,随温度升高,流变应力降低;而在相同温度下,应变速率升高,流变应力也升高。计算得到合金的动态激活能Q为246. 551 kJ·mol^-1。高温变形的本构方程为ε=4. 51×10¹⁰[sinh(0. 0058σ)]^{4. 85272}exp(-246551/RT)。根据热加工图可知,两相区变形时,合金在温度740～770℃、应变速率0. 01～0. 03 s^-1的区域内具有最高的功率耗散系数,达到44%,变形机制为动态回复;β单相区变形时,在温度780～890℃、应...     

热加工对β-CEZ钛合金组织和力学性能的影响

研究了镦拔工艺、挤压温度以及热处理对β-CEZ钛合金挤压管材显微组织和力学性能的影响,并讨论了热加工工艺与合金组织性能之间的联系规律。结果表明:多次镦拔细化了棒坯的显微组织,且相变点之下挤压获得的β-CEZ钛合金管材具有更好的强塑性匹配。随着固溶温度的升高,β-CEZ钛合金管材的强度增大、塑性降低,尤其断面收缩率下降明显;随着时效温度的升高,管材的强度降低,塑性增大。830℃挤压获得的β-CEZ钛合金管材经800℃×1 h/AC+600℃×8 h/AC热处理后,显微组织为细小均匀的等轴组织,且拉伸强度大于1 250 MPa,延伸率大于15%,强塑性匹配良好。     

应变对β-CEZ钛合金热加工图的影响研究

基于β-CEZ钛合金的热模拟压缩实验,以动态材料模型为基础,建立了不同应变下的β-CEZ钛合金热加工图。从能量耗散率、非稳定参数和非稳定变形区三个方面分析了应变对β-CEZ钛合金热加工图的影响规律。分析结果表明:随着应变的增大,β-CEZ钛合金能量耗散率对应的等值线越来越密集,高能量耗散率对应的区域逐渐减小,而非稳定变形区越来越大,由小应变时的两个非稳定变形区变为大应变时贯穿整个温度范围的一个大非稳定变形区;不同应变下,应变速率为0.01~0.018 s-1、变形温度为820~920℃时,能量耗散率都大于0.45且没有发生塑性失稳,该范围内的工艺参数最适合β-CEZ钛合金的锻造。     

热加工工艺对Beta-C钛合金组织和力学性能的影响

利用Gleeble-3800热模拟试验机在应变速率为20 s~(-1)、变形温度为780~920℃的条件下对Beta-C钛合金试样进行热模拟实验,分析该合金的热变形行为,并在此基础上研究一次镦拔和多次镦拔对Beta-C钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明:当压缩温度为780℃时,热压缩试样出现剪切开裂;当压缩温度为830~920℃时,热压缩试样表面完好,可进行热加工。在相变点以上100℃的β相区进行多次镦拔后,Beta-C钛合金棒材的显微组织可得到明显改善,晶粒更加细化、均匀,综合力学性能得到提高。     

热加工工艺对TA11钛合金棒材特性的影响

分别采用锻造和轧制工艺得到规格为Ф40mm的TA11钛合金棒材,对比分析了两种加工工艺下TA11钛合金棒材的显微组织、力学性能和超声波探伤结果。结果表明:在本次实验条件下,经轧制的TA11钛合金棒材组织为等轴组织,组织细小,分布均匀。锻造的TA11钛合金棒材显微组织为双态组织,棒材整体组织均匀性较好,但初生α相分布存在局部"群集"的现象;两种热加工工艺得到的棒材力学性能差异不大,均能满足标准要求。轧制棒材探伤杂波水平低于-12d B,可完全满足标准要求;锻造棒材探伤杂波水平不能完全达标。     

Ti-6Al-7Nb钛合金热加工与热处理工艺研究

研究了Ti-6Al-7Nb合金不同热加工与热处理工艺引起的显微组织和力学性能变化，探讨该合金组织变化的特点和性能变化的内在规律。结果表明，在工业化生产条件下，Nb元素添加采用铌钛中间合金，选用适宜的铸锭熔炼工艺参数，可以获得成分均匀、无富Nb偏析的优质铸锭。在两相区锻造或轧制后坯料在700℃～800℃范围内退火，合金组织与性能均能满足ASTM和ISO标准要求。     

TC18钛合金热加工图构建、分析及有效性验证

基于动态材料模型,建立了TC18钛合金的热加工图,分析了能量耗散率、非稳定参数和热加工图随应变速率、变形温度的变化规律。结果表明,在800~900℃范围内,应变速率对TC18钛合金的热变形能量分配影响较为显著。不同应变下的能量耗散率峰值对应的变形工艺参数均为变形温度800~820℃、应变速率5×10-4~1×10-3s-1,该参数即为TC18钛合金等温压缩变形的最佳工艺参数范围。随着应变增大,820℃/1×10-2s-1附近的非稳定变形区域逐渐缩小,当应变达到0.3时消失;而(860~900)℃/(1~10)s-1的非稳定区随应变增大而逐渐扩大,并向低温区域扩展。     

雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究

研究了惰性气体雾化法和等离子旋转电极法两种雾化法制备工艺所得TA15钛合金粉末的化学成分、粒度分布、颗粒形貌及微观组织。结果表明,雾化法制备的粉末间隙元素增量低,而且颗粒球形度高,颗粒内部是细小的胞状显微组织;惰性气体雾化法制备的粉末细粉收得率较高,有较多的吸附颗粒,颗粒内部有气孔;等离子旋转电极法制备的粉末粒度分布范围窄,颗粒呈规则的球形,表面光亮、圆滑。     

惰性气体雾化法制取钛和钛合金粉末

本文叙述了采用无坩锅感应加热Ar气雾化制取钛与钛合金粉末的装置与工艺 ,讨论了气雾化钛与钛合金粉末的物理和化学特性以及粉末的粒度分布。结果表明 ,气雾化钛与钛合金粉末的物理、化学特性与PREP工艺粉末相同 ,粉末粒度分布特性优于PREP工艺粉末。气雾化小于 0 2 46mm (-6 0目 )粉末收得率可达 82 %以上 ,成本比PREP工艺低得多。     

热加工对Ti53311s钛合金显微组织和力学性能的影响

Ti53311s合金是一种适于550℃使用的耐热钛合金,本文对该合金在不同热加工条件下的显微组织进行了研究。结果表明,Ti53311s合金在β→α＋β转变温度以下,经单向拔长锻造的棒材的室温、高温性能与镦拔锻造的棒材相当。     

TA19钛合金高温变形热加工图构建和微观组织演变

利用Gleeble-3500热模拟压缩试验机,在变形温度820～980℃和应变速率0.01～10 s~(-1)的变形条件下,对TA19钛合金进行热模拟压缩试验,并根据动态材料模型(DMM)建立了其热加工图。同时,结合TA19钛合金微观组织分析,揭示了热变形工艺参数影响热加工图的内在原因。结果表明:变形工艺参数与能量耗散率和非稳态区密切相关。应变速率为0.01～1 s~(-1)时,能量耗散率较大,且随着变形温度的升高,能量耗散率先增大后减小,在940℃附近获得最大值。同时,变形失稳区包括2个典型区域,其中I区为(820～900)℃/(0.01～1) s~(-1),II区为(960～980)℃/(1～10) s~(-1)。变形温度为940℃时,较多的等轴α相和较高的再结晶驱动温度使得再结晶程度加强,因此能量耗散率获得最大值。绝热剪切带、片层α相与等轴α相之间的变形不协调以及β晶粒的剧烈长大是TA19钛合金高温变形失稳的主要原因。     

热处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响

研究了常规固溶+时效、双时效及固溶+预时效+时效处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响。显微组织研究表明:通过增加低温预时效工艺,可以使经热处理后的TB2钛合金中析出的次生α相较经常规固溶+时效处理后的更加均匀、细小。力学性能分析表明:经常规固溶+时效处理后,TB2钛合金的塑性较好,但强度偏低;双时效处理可以提高TB2钛合金的强度,但塑性较差;固溶+预时效+时效处理后,TB2钛合金的强度与塑性匹配良好。进一步热处理工艺研究表明:经780℃×1 h/AC+350℃×6 h/AC+560℃×8 h/AC热处理后,TB2钛合金的强度与塑性达到最优匹配,抗拉强度为1 190 MPa,延伸率为14%。     

热加工工艺对叶片用TC4钛合金棒材组织与性能的影响

为优化发动机叶片用TC4钛合金棒材热加工工艺,对比研究了相同条件下精锻和轧制工艺对棒材组织与性能的影响,以及精锻温度和精锻变形量对棒材组织与性能的影响。结果表明：与精锻相比,轧制变形时间短、温升明显,导致轧制棒材初生α相含量低,室温强度和高温强度明显低于精锻棒材,但组织更加均匀,超声探伤杂波水平低。此外,随着精锻温度的升高,棒材初生α相含量减少,室温强度和高温强度下降,但超声探伤杂波水平降低;随着精锻变形量的增大,棒材变形不均匀性加剧,室温强度和高温强度逐渐提高,但超声探伤杂波水平增大。精锻温度为940℃时,TC4钛合金棒材的组织与性能匹配较好。     

β-钛合金材料的热处理

由14～16wt％V、2.5～3.5wt％Cr、2.5～3.5wt％Sn、2.5～3.5wt％Al作为主要成分,其余为钛及伴生杂质组成的钛合金材料的加工和热处理包括:以至少10％的压缩率冷轧后进行退火,第一步退火于500～700℃进行2～60min,接着第二步退火于350～550℃至少进行2h。     

热加工及热处理工艺对TC21钛合金板材微观组织和力学性能的影响

对TC21钛合金板材进行不同工艺的热轧制及热处理试验,阐明了不同工艺条件下微观组织的演变规律,明确了板材强塑性、冲击功以及断裂行为与不同显微组织之间的对应关系。研究表明,随着轧制温度从930℃升高至1060℃,板材显微组织依次由板条组织变为等轴组织再变为双态组织,该过程中板材强度降低,塑性变化不大,冲击韧性无明显的规律性,960℃和1060℃轧制时板材冲击韧性较高;通过热处理同样可以有效调控显微组织,随着固溶温度从900℃升高至960℃,再经相同工艺时效处理后,原始的α相向β相转变,并在固溶温度为960℃时析出细小的α板条,该过程中强度先升高后降低,塑性和冲击韧性则先降低后升高。960℃轧制得到的TC21钛合金板材经过960℃×2 h/AC+590℃×4 h/AC热处理后,可获得较好的强韧匹配。