置氢对TB8钛合金组织及硬度的影响

利用OM、SEM和XRD等方法研究固态置氢对TB8钛合金微观组织及相变的影响,并且研究置氢后合金的硬度变化规律。结果表明:随着氢含量的增加,合金中β相逐渐增多,并且氢的加入降低了生成ω相的临界冷却速度;TB8钛合金的显微硬度随氢含量的增加先增加后降低,这是由置氢后生成硬化相ω,氢化物δ,软化相β以及氢的固溶强化共同作用的结果。     

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。     

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。     

氢处理对TC21合金显微组织的影响

利用XRD、OM和TEM研究两相钛合金TC21置氢前后以及除氢后的显微组织变化.研究发现:随着氢含量的增加,TC21合金中的β相逐渐增加,当氢含量达到0.319%(质量分数,下同)以上时,试样中出现面心立方的氢化物δ.氢化物主要是在高温置氢后冷却过程中通过扩散方式发生共析反应形成的.由于共析反应所造成的晶格畸变,除氢后发生了再结晶,晶粒组织更加细化.     

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TC4钛合金室温变形行为研究

通过压缩试验研究了置氢TC4合金的室温变形行为,采用OM、TEM、XRD等分析手段研究了氢处理对TC4钛合金室温组织和变形机制的影响.结果表明,氢作为β相稳定化元素,改善了TC4钛合金淬火的亚稳相结构,促进了斜方α″马氏体和体心β相的生成.氢含量0.45%(质量分数,下同)时,合金中以α″相为主,变形方式为孪晶变形,变形能力提高幅度较小;氢含量超过0.59%时,合金中保留了大量β相,变形方式以滑移为主,变形极限大大提高.     

置氢Ti-55钛合金变形本构方程及高温增塑机理研究

钛合金的热氢工艺能够有效改善合金的热加工性能,进一步优化钛合金超塑变形条件。以Ti-55钛合金为研究对象,通过高温拉伸、金相观察等方法,建立了原始合金及置氢合金的高温变形本构方程,研究了原始合金和置氢合金的超塑变形行为以及变形后的微观组织,得出了合金氢致高温增塑的微观机理。研究发现,置氢能够降低合金的热变形激活能,置氢0.1 wt%合金相较于原始合金和置氢0.3 wt%合金具有更高的应变速率敏感性指数,达到了0.516;置氢0.1 wt%合金在变形过程中β相含量稳定,且在α相晶界上保持均匀分布,协调变形能力较强,能够抑制颈缩的形成,有利于提高伸长率,改善材料力学性能。     

氢对TA15钛合金微观组织的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对不同氢含量TA15钛合金的微观组织进行观察,研究氢元素对其微观组织的影响.结果表明:氢是β相稳定元素,随着氢含量的增加,TA15组织中残留β相的含量随之增加;氢的存在能够促进TA15钛合金中孪晶的生长,随着氢含量的增加,孪晶数量随之增大;充氢后,TA15钛合金组织中生成氢化物,氢化物的形成方式有3种,一是以α相为基体、按α→α+δ方式析出面心立方结构的δ氢化物;二是在α相内部析出的层片状氢化物;三是按β→δ+α方式在β相内部共析转变生成的层状交替分布的δ氢化物.     

热氢处理对两相钛合金及β钛合金加工态组织的影响

研究了热氢处理对两相钛合金TC21和β型钛合金Ti40加工态组织的影响。研究结果表明：两合金渗氢后β相的数量增加，渗氢量达到一定程度后，有氢化物生成，优先在晶界或位错处聚集，后逐渐扩散到晶粒内部；TC21合金氢处理后，微观组织得到了明显的细化，当氢含量为0．4％（质量分数）时，其细化效果最佳；对于Ti40合金，其细化效果不明显。     

置氢TC4钛合金线性摩擦焊接头组织

采用线性摩擦焊技术对置氢TC4钛合金进行了焊接。利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等对不同氢含量试样接头各区的显微组织进行分析,并探讨氢致钛合金高温塑性的微观机理。结果表明:置氢钛合金试样接头的焊缝宽度比未置氢试样的明显减小;随着氢含量的增加,试样母材和热力影响区组织中β相的含量增加;氢使得钛合金试样焊缝附近的位错密度降低,说明氢促进了位错运动;置氢钛合金接头组织中层错和孪晶的数量明显增加;在氢含量为0.4%和0.6%(质量分数)的TC4钛合金接头组织中发现了面心立方结构(FCC)的片状氢化物δ。氢主要是通过改变钛合金中的两相比例,促进位错运动和动态再结晶等机制来增强钛合金的高温塑性,从而改善线性摩擦焊的连接性能。     

置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结组织性能研究

采用置氢TC21钛合金粉末模压成形+保护气氛烧结工艺,研究置氢TC21钛合金粉末模压成形-烧结合金的组织性能的变化规律.结果表明:置氢量0.22%(质量分数,下同)和0.39%的TC21粉末烧结体组织较细,致密化程度也较高,置氢量0.39%的TC21粉末烧结体退火后的抗压强度和屈服强度最高.随着置氢量的增加,置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体片层组织尺寸变薄、针状的组织变细,晶粒尺寸变小;置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的均匀化和细化;烧结体真空退火后氢含量达到安全状态,其中,置氢量0.39%的TC21钛合金粉末烧结体致密效果较好、综合力学性能较高.     

Microstructure and properties of hydrogenated TB8 alloy

Thermohydrogen processing can enhance workability, decrease flow stress and deforming temperature of titanium alloys. In this study, thermohydrogen processing was carried out for metastable b-type TB8 alloy. The microstructures of hydrogenated TB8 alloy were investigated based on scanning electron microscopy(SEM), transmission electronic microscopy(TEM) as well as X-ray diffraction(XRD) analysis. The results reveal that d hydride phase forms in the hydrogenated TB8 alloy, but the amount of b phase increases with hydrogen content increasing. Single b phase appears when the hydrogen content reaches 0.7 wt%. The alloying elements redistribute in the hydrogenated TB8 alloy, and hydrogen leads to the reduction of the alloying elements in b phase. The room-temperature compression tests were performed on a MTS809 machine. It is found that the room-temperature yield strength of hydrogenated TB8 alloy decreases. And minimum yield strength is obtained at a hydrogen content of 0.5 wt%. The ductility does not decrease within 0.7 wt%hydrogen content. These results provide theoretical basis for improving the formability and promoting the applications of TB8 alloy.     

时效温度对TB15钛合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等研究了不同时效温度对固溶态TB15钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着时效温度从520 ℃升高到540 ℃,TB15钛合金的拉伸强度和屈服强度先增加后减小,在530 ℃时效处理后可以获得最高的抗拉强度和屈服强度;时效处理后合金塑性偏低,其变化规律与强度相反。在断裂韧性方面,随着时效温度的上升,TB15钛合金的断裂韧性逐渐提高。固溶态TB15钛合金经不同温度时效处理后,析出大量的次生α片层相,等轴β组织转变为片层α和β转变组织。     

氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。     

轧制温度与变形量对TB2钛合金微观组织和力学性能的影响

通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度计以及万能拉伸试验机等研究了不同轧制温度及变形量对TB2钛合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明,在600℃轧制处理后,TB2钛合金由β相和α相组成。同一轧制温度下,随着变形量的增加,晶粒被明显拉长,基体中的β晶粒部分破碎,并在晶界处出现大量再结晶晶粒。当轧制温度为600℃,变形量为60%时,合金的抗拉强度最大,可达到1360 MPa,伸长率为5.7%;而当轧制温度为600℃,变形量为40%时,合金的抗拉强度最大,可达到1270 MPa,伸长率为10.9%,综合力学性能较好。     

Ti6Al4V合金吸氢行为研究

研究了Ti6Al4V合金在不同置氢温度、保温时间和氢压下的吸氢行为,利用光学显微镜研究了氢在钛合金中的分布规律。研究结果表明,Ti6Al4V合金的氢含量是由置氢温度、保温时间和氢压来控制的。随着置氢温度的升高,氢含量先增加后降低。随着氢压的增加,氢含量直线增加。钛合金的吸氢过程实质上是氢的扩散过程,随着保温时间的增加,合金中的氢分布逐渐趋于一致。     

热处理对激光立体成形TB18钛合金组织和力学性能的影响

采用BLT-C1000型激光立体成形设备制备了沉积态的TB18钛合金,然后采用OM、SEM和拉伸试验机等方法研究了不同热处理工艺对TB18钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态试验合金的宏观组织以长条形β晶粒为主,晶内由亚稳β相和针状次生α相组成,且存在贯穿β晶粒的沉积层线。随着直接时效温度的升高,原始β晶粒形状变化不大,内部次生α相厚度增加,在形貌上次生α相从针状向片状转变。直接时效温度高于550 ℃时,沉积层线消失,直接固溶温度高于830 ℃时显微组织以全β晶粒组成。固溶+时效处理后,微观组织以纵横交错的细层片状α相为主。随着直接时效温度的升高,抗拉强度和屈服强度降低,伸长率增加。固溶+时效后析出次生α相,抗拉强度和屈服强度显著增加,同时伸长率下降。综合考虑,实际生产中沉积态的TB18钛合金的最佳热处理工艺为直接时效500 ℃×4 h,此时强度和伸长率均高于指标要求。     

HIP温度对SLM制备TC4钛合金组织和力学性能的影响

以激光选区熔化技术(SLM)成型TC4钛合金为研究对象,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机等测试分析方法,研究了热等静压处理温度对TC4钛合金材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,SLM态TC4钛合金横截面微观组织由等轴状初生β晶粒组成,纵截面微观组织由呈外延生长的柱状初生β晶粒组成。晶粒内部以不同取向的针状α'马氏体相为主,纳米点状β相在初生马氏体间形核生长。在α+β两相区温度进行热等静压处理,TC4钛合金的组织由α相和β相组成。随着热等静压处理温度的升高,板条状α相粗化成短棒状,β相含量增加且发生一定粗化。随着热等静压处理温度的升高,材料的抗拉强度和屈服强度呈现降低的趋势,断面收缩率也呈下降趋势。热等静压处理工艺为910 ℃-110 MPa-2 h的TC4钛合金可获得最优的强韧性匹配。     

固溶时效处理对Ti-5.43Al-3.11Mo-1.41V合金显微组织和力学性能的影响

对BT14钛合金(Ti-5.43Al-3.11Mo-1.41V)进行不同温度固溶+时效热处理,研究了固溶温度对合金的显微组织、元素分布和硬度和压缩性能的影响。结果表明,在β相转变温度以下固溶后,随固溶温度上升,初生α相含量不断减少,初生α相和基体相(α′、α″或亚稳β相)中的Al含量均增加,Mo和V含量均下降,显微硬度上升。890、940、990 ℃固溶+540 ℃×6 h时效处理后,基体相分解形成弥散细小的α+β相,起到显著的强化作用,导致显微硬度整体提高,且随着固溶温度的升高,显微硬度和压缩屈服强度提高。     

钛合金热氢处理技术及其应用前景

钛合金热氢处理技术是利用氢致塑性、氢致相变以及钛合金中氢的可逆合金化作用以实现钛氢系统最佳组织结构、改善加工性能的一种新体系、新方法和新手段，利用该技术不仅可以改善钛合金的加工性能，而且可以提高钛制件的使用性能，降低钛产品的制造成本，提高钛合金的加工效率。综述了钛合金中氢对改善压力加工、扩散加工、机械加工和铸造钛合金变质加工的组织、力学性能和加工性能的作用，简要分析了其改性机理，展望了钛合金热氢处理技术的应用前景。