Ti-6A1—4V-0．1B合金热压缩过程中温度和应变速率对变形行为和组织演化的影响

Tamirisakandala等报道了通过在Ti-6A1-4V合金中添加0．1％硼,使合金的口晶粒尺寸由1700μm减小为200μm。然而截至目前,对于添加硼的Ti-6A1-4V合金在热机械加工过程中的变形行为和显微组织演化还不是很清楚。     

变形工艺参数对ZTC4组织的影响

对Ti-6Al-4V钛合金的原始组织进行了分析，得出了原始组织与铸造过程中冷却速度的关系；重点研究了变形速率、变形温度和变形程度对Ti-6Al-4V钛合金内部组织的影响。     

β相稳定元素对TiAl合金高温变形行为的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了Ti-44Al、Ti-44Al-6Nb和Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金在1 100～1 250℃和0. 01 s-1条件下的热变形行为。研究结果表明,添加β相稳定元素可降低TiAl合金的流变应力,在相同变形条件下Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金具有更低的峰值应力。高温变形时,TiAl合金主要发生片层弯曲和拉长协调变形,以及片层团晶界处动态再结晶和B2相协调变形。动态再结晶程度随着变形温度的升高以及β相稳定元素含量的提高而增加,B2相协调变形和促进动态再结晶是TiAl合金的主要软化方式。添加β相稳定元素和控制B2相含量能有效改善TiAl合金热加工性能。     

粉末冶金Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的热变形行为

以元素粉末为原料,通过混料、冷等静压及真空烧结制备Ti-3Al-5Mo-4.5V合金,在应变速率为0.001,0.01,0.1和1s~(-1),变形温度为700,800,900和1 000℃的条件下对合金进行热压缩变形,通过建立热变形本构方程,并绘出热加工图,研究粉末冶金钛合金的热变形行为及热加工性能。结果表明,Ti-3Al-5Mo-4.5V合金在高应变速率下(700~800℃/0.01~1 s~(-1)和800~960℃/0.2~1 s~(-1))变形时发生失稳,失稳机制为局部流变和内部开裂。最佳变形区间为750~900℃/0.001 s~(-1),变形机制为动态再结晶。基于加工图,对Ti-3Al-5Mo-4.5V合金棒材进行高温轧制变形实验,变形量高达98.4%,变形后的合金组织均匀细小。     

铌、钨和硼在TiAl基合金中的分布及其对组织的影响

铌、硼和钨在TiAl基合金中的存：在形式、分布状态与该合金的制备片法、加工工艺及热处理制度有密切的联系，它们对TiAl基合金的性能又有重要影响。为进一步对有关问题进行研究，该文对铌、钨、硼在TiAl基合金中的作用进行了综合分析，对铸造法制得的Ti-Al-Nb-W-B合金进行了热等静压和均匀化处理，并对微观金相组织进行了观察比较。结果表明：Ti-45Al-7Nh合金中添加少量的钨和硼，能使晶团尺寸明冠细化，达40μm。随钨含量的增加，晶团尺寸越来越小，片层间距则越来越大，如Ti-45Al-7Nb-0．15B的晶团尺寸约为100μm，片层间距约为1．2μm；Ti-45Al-7Nb-0．2W-0．15B的晶团尺寸约为70μm，片层间距约为1．6μm；Ti-45Al-7Nb-0．4W-0．15B的晶团尺寸约为50μm，片层间距约为1．7μm；Ti-45Al-7Nb-0.7W-0．15B的晶团尺寸约为40μm，片层间距约为1．8μm。钨含量达到0．4％以后，晶团细化及片层间距增加的效果使渐趋稳定。     

Ti-6Al-4V合金加工 q

Ti-6Al-4V合金是用途最广泛的钛合金,在航空、汽车、能源、舰船、化工、医疗器械及体育用品等所有应用领域中,该合金占到50%以上。在航空业中,Ti-6Al-4V合金用作重要的零部件,从隔板、机翼、机架到压气机盘、发动机、叶片、气瓶。例如,Ti-6Al-4V在美国F22"猛禽"战斗机总重中占36%。因此,对Ti-6Al-4V零部件进行设计并改进热加工工艺有助于大大降低成本。 1 Ti-6Al-4V合金的级别 　　Ti-6Al-4V合金根据间隙元素含量被划分成两种级别,它们之间的主要差异是氧含量不同。工业级Ti-6Al-4V中氧的质量分数为0.16%~0.20%;超低间隙(ELI)级Ti-6Al-4V中氧的质量分数为0.1%~0.13%。ELI级中的铝含量比工业级中的稍低。工业级的比ELI级的强度高,延展性稍低,而ELI级的断裂韧性要高出工业级的约25%。因此,ELI级Ti-6Al-4V更适合用于战斗机中对损伤容限有严格要求的部件。而在材料以抗拉强度为设计依据的其它应用中,则通常选用工业级 Ti-6Al-4V。 Ti-6Al-4V是近α合金,具有α+β双相结构。工业级与ELI级Ti-6Al-4V的β转变温度分别为：1010℃~1020℃和970℃~ 980℃。 　　采用形变热处理,可使合金的显微组织发生变化,从针状组织或片状组织(β转变组织)变成等轴(α+β)组织。等轴组织与针状或片状组织的拉伸强度差异不很明显,而等轴组织的延伸率及疲劳寿命是后者的两倍。因此,等轴组织更适合用于对低周疲劳寿命有严格要求的转动部件,例如压气机盘。然而,β转变组织较(α+β)组织有更好的断裂韧性及高温蠕变强度。 2 热机械加工工艺 　　Ti-6Al-4V合金热机械加工工艺步骤如图1所示。 铸锭的初加工主要是在β转变温度以上的机械加工,包括镦锻、侧压、开坯,这些全部是慢速加工,但它有助于使化学成分分布均匀,并且可以破碎铸态组织(β转变组织)。 　　在β加工后采用空冷等快速冷却方法,在原始β相晶界上析出薄α层的针状组织或魏氏组织(层状组织)。原始β晶粒尺寸最好不超过100μm~200μm,α层厚度小于5μm。为了减小原始β晶粒尺寸,通常的做法是,在β加工时,在(α+β)相区,插入几个开坯步骤,以及降低最终β加工的温度。然而,近期许多研究指出,减少原始β晶粒尺寸并没有给热加工带来更多的益处。     

微量B对铸态TiAl基合金显微组织及热变形行为的影响

采用电弧熔炼法制备含微量B元素的Ti-43Al-4Nb-1.4W-xB(x=0.2,0.4,0.6,0.8。数据为原子分数,%)合金;利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究B含量对该铸态合金显微组织的影响,并通过热模拟压缩试验研究温度为1 050~1 200℃、应变速率为10 3~1 s 1的变形条件下Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B合金的热变形行为,分析该合金在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:当B含量(质量分数)达到0.6%时,合金组织明显细化;Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B合金的高温压缩流变应力随变形速率增加以及变形温度降低而增加;其峰值应力与变形条件之间的函数关系可用双曲正弦函数来描述,并以此求得高温变形激活能为580.68 kJ/mol;加入0.6%B对合金动态再结晶形核起到一定的促进作用,热变形后,合金发生明显的动态再结晶。     

Y_2O_3对Ti-6Al-4V合金显微组织及力学性能的影响

本文以Ti-6Al-4V+x Y_2O_3(x=0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出Ti-6Al-4V+x Y_2O_3合金,利用光学显微镜和透射电镜探究Y_2O_3含量对Ti-6Al-4V合金显微组织和性能的影响。结果表明,添加Y_2O_3后会细化晶粒,当Y_2O_3含量超过0.2%之后,随着Y_2O_3含量的增加晶粒尺寸会逐渐增大;加入Y_2O_3后可以有效改善Ti-6Al-4V的力学性能,添加0.6%Y_2O_3时力学性能最好,屈服强度970 MPa、最大抗压强度1 852 MPa、压缩应变31.4%,较未添加稀土的Ti-6Al-4V合金分别提高7.8%、14.1%、19.4%,致密度提高到99.28%;Y_2O_3主要是通过提高Ti-6Al-4V制品的密度和在合金中的钉扎作用来提高力学性能。     

添加微量硼对Ti-6Al-4V合金拉伸和疲劳性能的影响

Ti-6Al-4V合金具有良好的强度、刚硬度、韧性及疲劳性能匹配,被广泛应用于航空工业。然而,铸态Ti-6Al-4V合金原始β晶粒较大,正常情况下有几个毫米,需要多步热加工才能使其铸态组织破碎。近期研究表明,加入少量的B(约0.1%)可以使合金晶粒尺寸在凝固过程中从2 mm减小到200μm,从而减少高能耗热加工的步骤和时间。B的加入还     

钛合金粉末热等静压数值模拟及性能研究

利用大型的有限元软件MSC.MARC对钛合金粉末在热等静压(HIP)条件下的变形和致密化规律进行研究,并以典型的TC4(Ti-6Al-4V)粉末为原材料,以数值模拟为工艺指导,进行TC4粉末材料热等静压成形试验,全面分析了热等静压成形的钛合金材料的微观组织和力学性能。结果表明:粉末冶金Ti-6Al-4V微观组织均匀细密,主要有片状α相和相间β相组成,在颗粒与颗粒的交界处,有等轴α相组织的存在,这种特殊的微观组织导致粉末冶金Ti-6Al-4V材料具有不低于锻件的力学性能。     

Ti-6Al-4V合金失效行为的微观模拟

Ti-6Al-4V合金具有优异的力学性能、抗腐蚀性能及生物相容性,可被用于众多领域。该合金是典型的两相钛合金,其相尺寸、体积分数和分布情况均会对其失效行为产生影响,S.Katani等人采用有限元方法模拟了微观组织形态对Ti-6Al-4V合金(含55%的α相和45%的β相)力学性能和失效机制的影响。实验选用厚度为0.7 mm、经退火处理的Ti-6Al-4V合金轧制板材,其化学成分(质量分数)为0.016 C、     

热等静压对Ti-6Al-4V粉末冶金件组织和性能的影响

以Ti-6Al-4V合金棒材为原料,采用等离子旋转电极雾化法(PREP)制备出高品质球形钛粉,再通过热等静压近净成形工艺将粉末压制成块,并对Ti-6Al-4V合金块体的组织和性能进行研究。结果表明:Ti-6Al-4V合金粉末经热等静压后,组织主要由等轴α相+片条α相以及少量β相组成。升温升压速率较快时,粉末颗粒内部主要以片条状的α相为主,且同一束域内的α相彼此平行,规则排列成同一取向,颗粒边界处以等轴α相为主,其力学性能超过锻件;升温升压速率较慢时,冶金件组织发生明显粗化,力学性能介于锻件和铸件之间。     

氢处理细晶钛合金的拉伸性能及其在牙科上的应用

正氢处理是能够使钛合金晶粒尺寸达1μm以下的为数较少的方法之一。利用这种方法可以使α+β型钛合金Ti-6Al-4V及富β的α+β型钛合金Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe获得晶粒尺寸小于0.5μm的等轴细晶组织,使合金具有优异的超塑性能。日本学者中東潤对这两种合金进行氢处理,研究其常温性能及超     

ECAP加工中Ti-6Al—7Nb合金晶界取向对其力学性能的影响

<正>Ti-6Al-7Nb合金与Ti-6Al-4V合金相似,但是具有更强的惰性,是专为医疗应用而设计的。然而,与Ti-6Al-4V合金不同的是,该合金为近α型合金,β相含量小于5%,所以不能通过常规热处理进行强化。众所周知,利用大塑性变形(SPD)技术能够获得超细晶(UFG)纳米结构材料,其晶粒尺寸小于1μm,并且具有优良的力学性能。UFG纳米结构的形成可以使Ti-6Al-7Nb合金的强度得到提高,在许     

β热处理对SEBM Ti-6Al-4V Diamond点阵材料显微组织和力学性能的影响

采用电子束选区熔化(SEBM)技术制备Ti-6Al-4V Diamond点阵材料,研究β热处理(1100℃/2 h/FC)对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,经β热处理后,Ti-6Al-4V Diamond点阵材料的显微组织由原始β柱状晶转变为等轴晶,针状马氏体α′相以及α+β细片层组织转变为相互平行的α+β粗片层组织,且α片层平均厚度由0.8μm增加至7.4μm。此外,Ti-6Al-4V Diamond压缩应变增加,最大可达13.1%,但强度降低;热处理对点阵材料的模量影响较小。点阵材料的结构与材料具有独立性,热处理不会改变Ti-6Al-4V Diamond点阵材料强度、模量与相对密度的指数关系。     

通过等通道转角挤压加工的超细晶Ti-6Al-4V的低温超塑性

由于比强度高、耐蚀性好和与超塑性有关的易成形性，α/β钛合金Ti-6Al-4V在宇航工业中广泛用作结构材料。尽管以前对超细晶Ti-6Al-4V的加工进行了许多努力，但还没有对通过等通道转角挤压工艺（ECAP）获得晶粒细化及其超塑性进行过系统的研究。韩国浦项科技大学的科研人员研究发现超细晶Ti-6Al-4V的低温超塑性随温度和应变速率而变化。通过873K等温ECAP时施加-4的有效应变，使初始材料等轴仪晶粒尺寸从11μm减小到0．3μm（体积百分数不变）。因而在退火温度达873K时产生了相对稳定的超细晶显微组织。     

钛电解精炼中阳极过程的研究

本文通过测定金属 Ti、Ti-6Al-4V 合金及氢化-脱氢处理后的 Ti-6Al-4V 合金三种不同阳极的极化曲线,分析了合金组分 Al、V 对金属钛极化行为和阴极产品粒度的影响,并探讨了钛及其合金中钛的溶解过程。     

Ti-6Al-4V-0.1B钛合金的热压缩变形行为

作为一种新型合金,Ti-6Al-4V-0.1B合金显示了较好的塑性成形能力及应用前景。通过真空感应凝壳熔炼方法制备了Ti-6Al-4V-0.1B合金铸锭,随后在850～985℃的温度范围内和0.001～1 s^-1的应变速率范围内对Ti-6Al-4V-0.1B合金进行热压缩测试。运用真应力-真应变曲线研究了合金的流动行为。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射技术(EBSD)对合金显微组织进行了表征。研究结果显示,Ti-6Al-4V-0.1B合金的流动应力对温度和应变速率都是敏感的,且温度对流动应力的影响比应变速率大。与基体合金相比,Ti-6Al-4V-0.1B合金具有更高的应力指数和应变激活能,这归因于分布在晶界处的TiB增加了原子扩散的阻力,减慢了热变形动态软化过程。热压缩过程中,初生α相发生了明显的球化,球化过程也受变形温度和应变速率的影响。由于TiB与基体之间的应变不匹配导致了高应变速率下合金基体的开裂,随后裂纹沿着定向排列的TiB粒子扩展,因此Ti-6Al-4V-0.1B合金的热加工过程应在低应变速率下进行。     

氢化钛粉烧结Ti-6Al-4V性能研究

研究了以氢化钛粉与铝钒合金粉为原料,在冷等静压机压制成型后分别采用真空烧结和气氛烧结制备Ti-6Al-4V合金,并对制备的Ti-6Al-4V合金进行相对密度、微观组织及力学性能进行分析。结果表明:在真空条件或气氛条件下烧结制备Ti-6Al-4V合金的相对密度均大于98%,力学性能满足ASTM B348要求;与真空烧结相比,气氛烧结制备的Ti-6Al-4V合金晶粒尺寸较小,力学性能在真空烧结的基础上提高了8%~10%。     

粉末粒度对热压Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能的影响

以4种不同粒径的球形Ti-6Al-4V粉末为原料,采用真空热压法进行成形固结。利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜、万能材料试验机分别分析粉末Ti-6Al-4V合金的物相组成、微观组织、断口形貌以及力学性能,研究粉末粒度及其组成对烧结体微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:热压烧结Ti-6Al-4V样品致密度均可达到98%以上。不同粒度粉末烧结后的合金均为网篮排列层片状组织。合金塑性主要受原始粉末粒度影响,随原始粉末粒度增大,烧结样品的晶粒尺寸增大,从而导致合金的塑性降低。粉末粗细搭配相比于原始粗粉,有助于提高合金的塑性,从而有效降低粉末钛合金的成本。