置氢TC17钛合金组织演变规律及高温变形行为

为了改善了TC17钛合金热加工性能,对TC17钛合金进行了置氢处理,通过金相观察和X射线衍射分析,研究了置氢后TC17钛合金的微观组织及相转变规律,在变形温度800～860℃、应变速率0.001～0.1 s^-1的条件下,对置氢TC17钛合金进行了高温压缩试验,研究了置氢TC17钛合金的热变形行为,并对其热变形激活能进行了计算分析。结果显示,TC17钛合金原始组织为典型的网篮组织,由α+β相组成,随着氢含量的增加,针状α相数量减少,β相增多,当氢含量超过0.40%(质量分数)时,钛合金中依次出现了γ氢化物和δ氢化物。置氢TC17钛合金不仅是温度敏感型材料、速率敏感型材料,也是氢含量敏感型材料,在氢含量0.2%时,峰值应力达到最小值,与原始合金相比,变形温度可降低40℃,应变速率可提高1个数量级。同时,氢含量0.2%的TC17钛合金变形激活能也达到最小值162 kJ/mol,其热变形软化机制为动态回复。     

置氢对TB8钛合金室温压缩性能的影响

通过热氢处理技术在钛合金中引入临时元素氢,可以改变钛合金的相组成,进而改变钛合金的力学性能和加工性能。文章采用压缩实验研究置氢对TB8合金室温压缩性能的影响,并利用OM、XRD和DTA等方法研究固态置氢后TB8钛合金微观组织和相变的演变过程。结果表明,氢降低了TB8合金的β相转变温度,在氢含量为0.7wt%时组织完全转变成β相,置氢后合金中生成了δ氢化物和ω相;氢对TB8合金的塑性影响较小,但由于β相的软化作用,使置氢后合金的屈服强度低于原始合金,应变硬化能力随氢含量的增加而逐渐增强,主要是由氢原子及氢化物对位错的阻碍作用所致。     

置氢对Ti-55高温钛合金超塑变形行为的影响

钛合金的超塑成形技术在工业领域已经得到广泛的应用,但其成形温度高,成形速率低的问题大大限制了该技术的发展。向钛合金中添加适量的氢,可有效改善合金的热加工性能。以Ti-55高温钛合金为对象,通过金相观察、高温拉伸试验等方法,研究了置氢对合金微观组织和超塑变形行为影响,得出了氢含量、变形温度和初始应变速率对其伸长率和峰值应力的影响规律。研究发现,置氢0.1%之后,合金在825℃变形时伸长率提高了95.5%,峰值应力降低了37.8%;置氢0.1%使得Ti-55的最佳超塑成形温度降低了约125℃;置氢后合金对于变形温度和应变速率的变化更加敏感,且最佳超塑性的温度和应变速率范围变窄。     

置氢Ti-6Al-4V钛合金的热压缩变形行为研究

通过热模拟压缩实验,研究了氢对Ti-6Al-4V钛合金热变形行为的影响。结果表明,置氢可以显著降低Ti-6Al-4V钛合金高温压缩时的流动应力,提高Ti-6Al-4V钛合金的热加工变形速率一个数量级以上,并且明显降低了Ti-6Al-4V钛合金的变形温度。在变形温度760℃~800℃范围内,置氢量为0.4wt%的Ti-6Al-4V钛合金的流动应力最小;在变形温度840℃~920℃范围内,置氢量0.2wt%的Ti-6Al-4V钛合金的流动应力最小。同时,置氢前后Ti-6Al-4V钛合金的变形激活能计算结果表明,置氢量为0.4wt%的Ti-6Al-4V钛合金在α+β两相区的变形激活能为208.3kJ/mol,与未置氢Ti-6Al-4V钛合金相比降低了316kJ/mol。     

热氢处理对Ti600钛合金组织和性能的影响

针对近α型Ti600钛合金热加工抗力大、变形困难等问题,通过对实验样品分别进行5种不同氢含量的置氢处理和真空退火除氢,研究热氢处理过程中Ti600钛合金的组织结构演变和高温力学特性,探讨热氢处理对钛合金组织和高温力学行为等热加工工艺塑性的影响规律。研究表明,对于Ti600钛合金,热氢处理后合金出现不同程度的组织细化,置氢量在0.1%～0.5%范围内,热氢处理可有效提高Ti600近α型合金的热加工工艺塑性。     

置氢Ti65钛合金高温流变行为和热加工性能

Ti65钛合金具有优良的高温强度、热稳定性与抗蠕变性能，但其热成形温度高、变形抗力大。热氢处理作为一种钛合金高温增塑工艺，可以显著降低Ti65钛合金高温成形时的变形抗力，改善其热加工性能。为了研究置氢量对Ti65钛合金高温流变行为和热加工性能的影响，探究Ti65钛合金最佳置氢量和成形工艺窗口，对不同置氢量下的Ti65钛合金试样进行热压缩实验。结果表明，置氢Ti65钛合金在790～940℃温度范围内变形时，最佳置氢量(质量分数)为0.25%,与未置氢钛合金相比，峰值应力的降幅约为66.8%。基于真应力-真应变曲线数据，建立了0.25%置氢量时Ti65钛合金的Arrhenius本构方程，以及真应变为0.2、0.4和0.6条件下的热加工图。研究发现，Ti65钛合金在840～880℃、应变速率大于0.01 s^-1区域附近变形时，出现失稳现象，随着应变的增大，失稳区域收缩；而在790～840℃、应变速率为0.01～1 s^-1区域内变形时，具备良好的热加工性能。     

置氢TC16钛合金微观组织与变形行为

通过置氢处理得到不同氢含量的TC16钛合金,采用连续升温法研究了氢含量对TC16钛合金相转变温度的影响,利用光学显微镜研究了置氢TC16钛合金的微观组织,应用准静态压缩试验研究了置氢TC16钛合金的变形行为,通过磁脉冲冷镦试验研究了高应变速率下合金的变形行为。结果表明,TC16钛合金相变温度随氢含量的增加而单调递减,当氢含量达到0.30wt.%时,相变温度大约下降150℃;置氢TC16钛合金微观组织发生变化,低氢时出现了马氏体组织,高氢时主要由等轴β相组织构成;置氢TC16钛合金的应变速率敏感性增加,随着变形速率的提高,其变形性能得到改善,在高应变速率条件下压缩变形极限大于86%,通过冷镦试验制备了表面完好的托板螺母,对变形行为进行了验证。     

置氢Ti-55钛合金在脉冲电流作用下的变形行为

通过热氢处理和电辅助成形工艺相结合来改善钛合金的热加工性能。以Ti-55钛合金为研究对象,通过电塑性拉伸、断口分析、金相观察等方法,研究置氢Ti-55钛合金在脉冲电流作用下的变形行为。研究发现,在施加脉冲电流条件下,随氢含量的增加,置氢合金的伸长率先增加后降低,峰值应力逐渐降低后稍有增加,其中置氢0. 4%合金伸长率最大,为28. 2%,峰值应力最小,为605. 8 MPa,与原始合金相比,其伸长率提高105. 8%,峰值应力降低27. 3%;置氢0. 4%合金中β相体积分数显著增加,有利于变形时晶界和相界的流动,因此表现出较高的伸长率和较低的流动应力。     

高Nb-TiAl合金高温固态置氢组织与高温变形行为

研究了Ti-44Al-8Nb合金高温固态置氢过程中微观组织演化规律,并考察了氢对Ti Al合金高温变形行为的影响。结果表明,Ti-44Al-8Nb合金吸氢过程是一个吸热过程,合金的吸氢量随着置氢温度、置氢时间、氢流量的提高而逐渐提高;置氢合金中的残余B2相含量较高,这归因于氢为beta稳定元素,在高温固态置氢过程中稳定B2相;在T_α温度以上进行固态置氢和等温热处理后,合金微观组织由枝晶向等轴晶转变,且置氢后合金的晶界光滑平直,主要是由氢降低界面能引起的;氢能够大幅降低高Nb-Ti Al合金的高温变形抗力,在变形温度为1200℃和应变速率为0.01 s~(-1)条件下,添加0.043%H(质量分数,下同)后,合金峰值应力降低40%。     

临时合金元素氢对TC4钛合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响

采用钨铼合金搅拌头对置氢0.1%,0.3%和0.5%(质量分数)的α+β双相TC4钛合金进行搅拌摩擦焊,通过焊后真空退火将氢从焊态接头中除去,研究了氢作为临时合金元素对TC4钛合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,氢含量对置氢钛合金焊态接头的微观组织和力学性能有很大影响。氢在焊接过程中几乎未从置氢钛合金中逸出并可以通过焊后真空退火除去。焊态接头中的亚稳相和含氢相在除氢过程中发生分解及转变,除氢后接头只由α及β两相组成,但焊态接头微观组织会影响除氢态接头中α和β两相比例及形态。氢含量越高,置氢钛合金本身的力学性能越低,其焊态接头的力学性能也越低。经过除氢处理后,不同氢含量的置氢钛合金性能得到恢复且趋向一致,其接头的性能差异也明显减小,而且除氢态接头的性能与未置氢钛合金接头的性能相当。