热等静压工艺参量对ZTC4钛合金组织的影响规律

通过定量金相方法系统研究了热等静压温度、时间、压力等工艺参量对ZTC4钛合金显微组织的影响规律.结果表明:相对于ZTC4钛合金原始铸态组织,经过热等静压处理后试样的β晶粒尺寸和α片层厚度均明显长大.随着热等静压温度的升高和保温时间的延长,β晶粒尺寸和α片层厚度分别增长了40～70μm和0.6～1μm,并且增长趋势呈近线...     

热等静压工艺参数对ZTC4钛合金力学性能的影响

为了使ZTC4钛合金铸件具有较优的力学性能,系统地研究了热等静压温度、时间、压力等工艺参数对ZTC4钛合金铸板力学性能的影响.结果表明:热等静压工艺参数变化对ZTC4钛合金室温拉伸性能、弯曲性能都有影响,其中对ZTC4钛合金伸长率的影响最为明显,但对冲击性能影响不显著.综合考虑各因素,在920℃/125MPa/2h热等...     

不同工艺下ZTC4钛合金铸件微观组织研究

目的 研究不同浇注工艺下ZTC4大型薄壁复杂结构铸件各部位组织的差异。方法 对大型复杂钛合金铸件结构进行分析,确定选取3种不同浇注工艺参数下典型铸件的厚大区、中厚区、薄壁区和厚薄转接区为研究对象,通过铸造钛合金β晶粒及α片层间距定量分析方法,对ZTC4钛合金铸件微观组织进行定量化检测,分析了铸造钛合金不同位置试样的β晶粒尺寸及α片层间距。结果 铸件各部分的β晶粒尺寸、α片层间距与铸件壁厚相关,随着试样厚度的增加,其β晶粒尺寸、α片层间距呈线性增大的趋势;对比不同工艺下1#,2#,3#铸件在相同位置处试样的β晶粒尺寸,发现2#铸件试样的β晶粒尺寸均存在明显的晶粒粗大现象。结论 通过铸造工艺可以调节改善钛合金铸件微观组织。     

峰值温度和降温速率对TC4钛合金焊接热影响区组织与性能的影响

目的 通过Gleeble 540热模拟试验机模拟TC4钛合金的热影响区,探讨不同热循环条件下TC4钛合金组织性能的演变规律,为钛合金激光焊接工艺的优化提供指导。方法 利用Gleeble 540热模拟试验机对TC4钛合金焊接热影响区进行模拟试验,采用金相显微镜和扫描电镜观察不同热模拟参数下TC4钛合金的显微组织,运用数字式显微硬度计和拉伸试验机对热模拟试样进行硬度和拉伸测试。结果 当峰值温度低于相变温度时,热影响区组织呈块状α相,这种片层较厚且为块状组织的存在使硬度显著提高,拉伸强度大幅下降;当峰值温度升至完全相变温度以上时,热影响区组织逐渐转变为大量的针状α''马氏体,硬度和拉伸强度逐渐提高。当峰值温度为1 100 ℃时,抗拉强度显著高于母材拉伸强度,达到1 248 MPa。降温速率的增大导致针状α''马氏体增多,长针状马氏体破碎形成网篮状马氏体组织,虽然热影响区的硬度没有明显变化,但是拉伸强度略有降低。结论 在TC4钛合金实际焊接中,确保峰值温度高于钛合金组织的完全相变温度,可提高钛合金激光焊接接头的力学性能。     

热处理对TC11钛合金室温力学性能的影响

通过光学显微镜、拉伸性能和冲击性能测试仪,研究TC11钛合金经过不同热处理后的显微组织和力学性能。结果表明,280 mm棒材坯料边缘部位室温性能波动与热变形过程中的摩擦力和温降有关;当固溶温度由940℃提高到970℃时,室温强度和塑性均出现了明显的下降,强度下降约50 MPa,延伸率的相对值下降约为8%;固溶温度由970℃升高到980℃时,强度提高约30 MPa,延伸率和断面收缩率均有所提高;时效时间对TC11钛合金室温拉伸性能影响不显著,但对室温冲击性能影响显著,当时效时间由4 h增加到8 h时,显微组织发生了明显的球化,长条状的初生α相数量显著降低,初生α相和次生α相均有所长大,导致冲击性能显著增强,提高了30.4~33.6 J,但室温拉伸强度和塑性变化不大。     

硼对高铬铸铁铸渗层组织和性能的影响

本工作利用自熔铸渗技术在ZG45钢表面复合不同硼含量的高铬铸铁铸渗层,研究了硼对高铬铸铁铸渗层组织和性能的影响.利用相图计算软件Thermo-Calc计算分析了不同硼含量下铸渗层的凝固过程,并采用SEM-EDS、XRD和显微硬度仪对不同成分铸渗层的微观组织和硬度进行分析.结果表明:铸渗层与ZG45钢基体达到冶金结合,在结合界面处未观察到微孔洞、微裂纹等缺陷,获得了厚度为10～12 mm的铸渗层.不含硼的铸渗层组织由α-Fe和α-Fe+M7 C3共晶组织组成.加入微量的硼元素后,铸渗层组织主要由α-Fe与α-Fe+M7 C3+M2 B共晶组织组成,与相图计算结果基本吻合.随着硼含量的增加,共晶组织逐渐细化,M7 C3碳化物含量减少,M2 B型硼化物增多,铸渗层硬度逐渐增加.当硼含量为0.72％(质量分数)时,铸渗层硬度最高达到1190HV.对铸态试样进行淬火+低温回火热处理后,铸渗层共晶硼化物与碳化物发生聚集长大,同时在铸渗层基体中伴有二次相的析出,试样铸渗层的洛氏硬度均有提升.热处理试样冲击磨损实验表明,铸渗层磨损表面主要以切削犁沟、疲劳剥层和剥落坑为主,并有少量微小的凿坑.硼含量为0.72％(质量分数)时,试样的抗冲击磨损性能最佳.     

Ni合金化球墨铸铁组织和性能研究

为获得兼具较高强度和良好低温冲击韧性的球墨铸铁铸件,向球墨铸铁中加入质量分数约0.5%的Ni进行合金化,并对其进行中温奥氏体化(880℃+3 h)和低温退火(720℃+4 h)处理.采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对铸态和热处理态试样的显微组织和冲击断口形貌进行分析;利用万能试验机、布氏硬度计和摆锤式冲击试验机等对铸态和热处理态试样进行了室温拉伸、硬度检测、低温冲击等力学性能测试.结果表明:铸态球墨铸铁的微观组织由珠光体、铁素体和球状石墨及少量的渗碳体组成,其强度、硬度偏高,塑性、韧性较差;热处理态试样中的珠光体向铁素体转变后为铁素体和球状石墨,试样强度、硬度有所降低,塑性、韧性得到明显的改善;铸态试样呈现典型的脆性断裂特征,热处理态试样冲击断口处存在少量韧窝,断裂模式以解理断裂为主,伴有少量塑性变形的韧脆混合断裂,且在-40℃冲击功达到12.4 J;比较铸态与热处理态的冲击断口形貌可知,试样断裂方式由脆性断裂转变为韧脆混合断裂.     

650℃时效对TA31钛合金组织与性能的影响

对TA31钛合金进行650℃时效处理,分析了固溶后不同制度650℃时效TA31钛合金的显微组织,并进行了拉伸及夏比冲击试验,研究了不同时效工艺对TA31钛合金强度、塑性、冲击韧性及试样断口形貌的影响。结果表明:650℃时效后,固溶态TA31钛合金中的针状马氏体α'和亚稳态β相发生分解,生成弥散稳定的α+β相,提高了TA31钛合金的强度。退火态、淬火态、时效态的TA31钛合金断后伸长率及断面伸缩率变化不大,均具有良好的塑性。退火态TA31钛合金冲击韧性最高,940℃固溶后降低,再经650℃时效后未发生显著变化。     

激光选区熔化成形TC4合金腐蚀行为

采用激光选区熔化成形技术(Selective Laser Melting,SLM)制备TC4钛合金试样,观察其显微组织,并用电化学腐蚀实验测试不同成形面以及粗糙度对TC4钛合金耐蚀性能的影响,并与传统轧制态进行对比。结果表明:成形方式、成形面和粗糙度均影响TC4钛合金的耐蚀性能。激光选区熔化成形技术制备的TC4钛合金纵截面由原始柱状β晶粒和与生长方向成±45°针状α′马氏体组成,横截面上的晶粒呈棋盘状。传统轧制态由片状α+β相以及等轴α相组成。传统轧制态的耐腐蚀性要强于SLM成形的试样,且SLM成形的纵截面的耐腐蚀性要强于横截面。表面粗糙度小的试样耐腐蚀性要强于表面粗糙度大的试样。激光选区熔化成形态试样腐蚀表面都出现明显的腐蚀坑,腐蚀形态均为点蚀。     

ZTC4钛合金电子束焊接接头的组织及力学性能

通过室温拉伸试验、显微硬度测试和金相检验对ZTC4铸造钛合金电子束焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:焊缝区到母材的显微硬度逐渐降低,显微组织由细针状α+β基体过渡到板条状α+β基体;选择适当的焊接参数,可获得性能良好的ZTC4电子束焊接接头,其抗拉强度与母材相当,但不同试样性能数据较为分散,需对接头进行后续处理或提高原材料冶金质量以保证焊接接头性能的稳定性。     

试样直径对TC4钛合金拉伸性能的影响

通过对不同直径的TC4钛合金试样进行室温拉伸试验,研究了试样直径对试验测得TC4钛合金抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及断面收缩率等拉伸性能的影响规律,并探讨了其影响机制。结果表明:试验测得TC4钛合金的抗拉强度和屈服强度随试样直径的增大呈指数函数关系下降,而断后伸长率和断面收缩率随试样直径的增大呈线性函数关系下降;该种变化规律是由不同直径试样TC4钛合金显微组织结构和加工方式等引起的。     

析出相对Ti60钛合金蠕变和持久性能的影响

研究了固溶态的Si、硅化物以及α2相对Ti60高温钛合金蠕变和持久性能的影响.结果表明,α片层之间析出的硅化物能提高Ti60钛合金的600℃蠕变抗力,且当α片层内部有α2相析出时蠕变抗力提高更明显,但是硅化物的大量析出和大颗粒硅化物的存在却降低了Ti60钛合金的600℃持久性能;α2相的析出同时提高材料的蠕变抗力和持久性能;减少硅化物的析出以提高固溶态的Si对低应力下蠕变抗力的作用不显著,但是能改善高应力下的持久性能.在蠕变和持久实验条件下固溶态的硅和硅化物的不同作用,可通过不同外加应力水平下材料变形机制的差异加以解释.     

精密喷射成形HM1钢摩擦磨损性能研究

为了探索提高HM1钢耐磨性能的制备新途径,采用往复式滑动干摩擦实验研究了精密喷射成形HM1钢摩擦磨损性能并对其磨损机制进行了分析,同时还与铸态材料进行了对比.结果表明:不同载荷下,喷射态和喷射回火态HM1钢摩擦系数均低于铸态;当载荷为100 N时,与铸态相比,喷射态磨损量比其低约34%,喷射回火态磨损量比其减少约48%.对磨痕形貌分析表明,当载荷为40 N时,铸态试样以粘着磨损为主,当载荷为100 N时,转换为粘着磨损与磨粒磨损共存,并伴随严重的氧化磨损;对于喷射态和喷射回火态试样,则以磨粒磨损为主,氧化磨损减轻.     

ZTC4（Ti-6Al-4V）铸造钛合金的室温低周疲劳行为

研究了ZTC4钛合金应变控制的室温低周疲劳行为,对循环应力-应变和应变疲劳寿命数据进行了分析,通过双对数线性回归处理,得出了Manson-Coffin处理模型的疲劳参数。结果表明：ZTC4钛合金总应变幅在0.6%～0.8%时,材料存在轻度循环软化的现象;总应变幅为0.4%～0.5%时,循环初期表现出循环硬化的现象,而后循环软化。合金的疲劳裂纹萌生于试样表面,裂纹扩展区存在明显的疲劳条带,合金疲劳断口呈现韧性断裂特征。     

热氢化处理对等轴晶α+β相钛合金组织与性能的影响

长期以来,氢在钛合金行为研究中常被看作有害元素,然而在一定条件下氢对钛合金有积极作用,但相关定量研究较少。以氢作为暂时性合金元素对Ti6Al4V合金进行热氢化处理制备了不同氢含量的氢化试样。采用扫描电镜、X射线衍射仪、硬度测试等研究了氢含量对于Ti6Al4V钛合金组织及性能的影响。结果表明:对于氢含量低于0.7%的氢化试样,α晶内均发现片状细化晶粒,随着氢含量的增加,组织晶粒细化越明显,α相含量逐渐减少,β相逐渐增多;由于晶粒组织的改善,其硬度也得到提高,当氢含量为0.6%时,硬度达到最高值383 HV;但当氢含量超过0.7%时,由于氢化物的析出产生较大内应力,导致氢脆,降低了钛合金的力学性能。     

Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金的制备及其力学性能研究

在Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α合金的基础上,通过改变Sn的含量,制备出了4种不同Sn含量Ti-6Al-xSn-4Zr-1Mo-0.8Si-0.5B高温钛合金(x=2,4,6,8)。采用XRD、SEM和TEM对样品的结构和组成进行表征,采用电子万能材料试验机对样品的力学性能进行测试分析。XRD分析可知,4种不同Sn含量的高温钛合金均由单一的α相组合而成;SEM和TEM分析发现,4种高温钛合金样品均由板条α相组成,随着Sn含量的增加,α板条的宽度从0.3μm左右逐渐增加到0.6μm左右;力学性能分析发现,随着Sn含量的增加,高温钛合金的屈服强度呈现逐渐上升的趋势,抗拉强度呈现先上升后下降的趋势,延伸率呈现逐渐下降的趋势。当Sn含量为8%(质量分数)时,高温钛合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为1 466.74,1 560.38 MPa, 0.68%。     

ZTC4钛合金铸件剖切控制方法

目的 通过比较民航飞机及发动机主要客户对航空用ZTC4钛合金铸件的首件工业化认证和批产周期性剖切的技术要求,提出对首件检测项目、周期剖切频率的建议。方法 总结了ZTC4钛合金化学成分、力学性能、显微金相剖切取样检测方法,并分析了部分铸件剖切测试结果及技术指标合理性。结果 化学成分附铸与铸件剖切测试结果接近,铸件不同取样位置成分均匀一致。力学性能从铸件本体剖切测试更具有代表性,剖切取样的位置及加工试样规格都对力学性能结果有较大影响。结论 应根据航空发动机钛合金铸件的应用及结构特点,制定明确的首件验证及周期剖切方法。化学成分、室温拉伸、沾污层、晶粒度、显微疏松等金相检查即能满足大部分铸件的剖切控制要求。     

热处理方式对TC25钛合金棒材组织和力学性能的影响

研究了试样坯热处理和整体热处理两种热处理方式对TC25钛合金棒材组织和力学性能的影响。结果表明:经两种方式热处理后,棒材的显微组织为双态组织,即初生α相和β转变组织。试样坯热处理后的初生α相呈短棒状,而整体热处理后的α相呈椭球状。两种热处理方式对棒材的室温、高温拉伸性能影响较大。整体热处理的室温拉伸强度、高温拉伸强度比试样坯的低。     

ZTC4钛合金规定残余延伸强度的测定

为了准确检测入厂原材料钛合金的规定残余延伸强度,实现程序自动化控制,依据GB/T 228—2002中的相关规定,采用卸荷法测定了ZTC4钛合金的规定残余延伸强度,研究了循环次数和保荷时间这两个参数对检测结果的影响,探索出了适合钛合金材料测定规定残余延伸强度的试验参数。结果表明:选择循环次数与保荷时间之比即单位时间的循环次数作为表征规定残余延伸强度的参数是合理的,合理的试验参数为保荷时间10～12 s,循环次数4～6次,与GB/T228—2002规定一致;当单位时间的循环次数在0.33～0.60范围内时,ZTC4钛合金的规定残余延伸强度最小,可作为材料的最大许用应力,其工作状态下的应力不能超过此限,否则,工件就可能会发生破坏。     

ZTC4钛合金大型复杂铸件组织及性能均匀性

目的以工程应用的大型复杂结构ZTC4钛合金铸件为研究对象,研究铸件复杂结构特征对组织、化学成分、力学性能分布均匀性的影响规律。方法用金相显微镜和扫描电镜对组织形貌进行观察。结果 Ti,Al元素在铸件各位置的分布比较均匀,V元素不均匀性较高。随铸件壁厚尺寸的增大,β晶粒尺寸和α片层间距成近线性增加的趋势,且β晶粒尺寸增幅较α片层间距大。结论铸件壁厚尺寸增加,宏观硬度和显微硬度呈近线性下降的趋势。