Ti-6．5Al—3．5Mo-0．3Si及其改进型钛合金

介绍了Ti-6．5Al-3．5Mo-0．3Si及其改进型钛合金的成分、加工和热处理工艺及性能等，为合理选择其加工和热处理工艺及使用该合金提供依据。     

Study of δ-hydrides in Ti-2Al-2.5Zr and Ti-4Al-2V alloys

The α alloy Ti-2Al-2.5Zr and near α alloy Ti-4Al-2V were hydrogenated to various levels. The morphology, orientation relation （OR）, and habit plane of the hydrides were studied by means of transmission electron microscopy （TEM）. It was found that in the two alloys most of the precipitates are δ-hydrides which have fcc structure with the lattice parameter a = 0.44 nm. Two basic orientation relationships and habit planes of the precipitates are determined. Twin structure was observed in both alloys.     

Al-5Zr中间合金初生Al_3Zr相三维形貌及其对浇注温度的依赖性

采用熔盐反应法制备了Al-5Zr中间合金并利用强碱腐蚀获得了初生Al_3Zr相的三维形貌,分析了Al_3Zr相的长大机理,研究了降温过程中浇注温度(1250、1050、950、800℃)对合金中初生Al_3Zr相三维形貌、尺寸及数量的影响,利用JMat Pro软件和面积法分别计算了Al-5Zr中间合金的理论固相率和实际固相率。结果表明:Al-5Zr中间合金中,Al_3Zr相的三维形貌呈现厚板状、薄片状、花瓣状及搭桥状等形貌,这些形貌的形成可以追溯到二维晶核和成分过冷综合作用机制。随着浇注温度降低,Al_3Zr相形貌由薄片状逐渐转化为厚板状,薄片相尺寸减小、数量减少;厚板相尺寸增大、数量增多,两种形貌相的总数量减少。利用JMat Pro软件计算的合金理论固相率与面积法计算的合金实际固相率基本吻合。从合金固相率看,随着浇注温度降低,厚板Al_3Zr相的相对含量增多。     

浇注温度对Al-5Zr中间合金初生Al_3Zr相影响机理研究

基于"固体与分子经验电子理论"(EET),计算了Al-5Zr中间合金熔体的价电子结构参数统计值,构建了高温与低温浇注时铝锆熔体中Al3Zr相的结晶过程模型,研究了浇注温度对Al-5Zr中间合金初生Al3Zr相形貌、尺寸及数量的影响。结果表明:随着浇注温度的升高,Al3Zr晶体的形貌由小块状逐渐长成长条状,平均尺寸增加,数量减少;当温度低于1000℃时,数量较多、A E?值较大的Al-Zr、Zr-Zr原子团簇不断聚集形核,最终形成大量小块状Al3Zr晶体;温度高于1000℃时,数量少、A E?值较大的Zr-Zr原子团簇聚集形核,从而形成数量较少的长条状Al3Zr晶体。建立的模型与实验结果符合较好。     

Al—12%Si合金α—Al晶粒细化剂的研究

研究了Ａｌ－５Ｔｉ－１Ｂ和Ａｌ－３Ｂ中间合金对铸造铝合金Ａｌ－１２％Ｓｉ的α－Ａｌ晶粒的细化效果。结果表明，Ａｌ－３Ｂ中间合金的细化能力和抗延时衰减性能皆优于Ａｌ－５Ｔｉ－１Ｂ中间合金。分析认为，ＡｌＢ２和ＴｉＢ２相质点均为铸造Ａｌ－Ｓｉ合金中α－Ａｌ潜在的结晶核心，而Ａｌ３Ｔｉ相易被Ｓｉ原子毒化，失去作为结晶核心的作用。     

Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr钛合金动态性能与弹道行为（英文）

通过抗7.62 mm口径穿甲燃烧弹试验评估Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr(Ti-55531)合金抗弹行为,采用分离式霍普金森压杆试验(SHPB)研究合金动态性能。Ti-55531钛合金板通过2种热处理制度得到高强板和高韧板。SHPB试验结果表明:高强板在2200 s1应变速率加载条件下,最大冲击吸收功为270 MJ/m3;高韧板在4900 s1应变速率加载条件下,最大冲击吸收功为710 MJ/m3。8 mm厚高强板和高韧板的弹道极限速度分别为330 m/s和390 m/s。本实验条件下,Ti-55531合金良好的动态性能导致其具有优异的抗弹性能。通过不同侵彻速度下组织演化探讨了合金板的失效机制。     

船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金的微弧氧化陶瓷膜

采用微弧氧化技术,在磷酸盐溶液体系中在船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面制备陶瓷膜层.利用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对陶瓷膜的表面和截面形貌、氧化层厚度、相结构以及显微硬度进行观察测试,用电子万能材料试验机和数字万用表研究膜层的结合强度和绝缘性,并用MMS-1G高温高速销盘摩擦磨损试验机和YWX/Q-750盐雾试验机考察膜层的摩擦学性能和腐蚀性能.结果表明:膜层厚度可达到20 μm以上,陶瓷膜主要由金红石TiO2相和锐钛矿TiO2相构成,膜层与基体的结合强度达到30 MPa以上,膜层绝缘性和耐蚀性良好,耐磨性得到明显改善,膜层的磨损机制表现为轻微的磨粒磨损与粘着磨损,且以磨粒磨损为主.     

锻造工艺对Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr合金大规格棒材的组织与性能的影响

研究三种锻造工艺条件下 Ti?6.5Al?1Mo?1V?2Zr 合金大规格棒材的力学性能、微观组织和拉伸断口。结果表明：采用拔长方式在β区高温和低温分别进行开坯锻造和成品锻造,获得的棒材的组织为粗大的魏氏组织,力学性能特别是塑性差,室温拉伸断口为脆性断口;采用镦拔方式在β区高温进行开坯锻造,再采用拔长方式在α+β区进行成品锻造,获得棒材的组织为双态组织,具有最佳的综合力学性能,室温拉伸断口为塑性断口。要获得合格的 Ti?6.5Al?1Mo?1V?2Zr 棒材,关键是开在坯锻造阶段进行充分镦拔以破碎铸锭原始组织,并在成品锻造阶段控制锻造温度和变形量。     

α相形貌对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金疲劳裂纹扩展行为的影响（英文）

采用疲劳裂纹扩展测试、金相显微镜分析和扫描电子显微镜分析方法研究不同α相形貌对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金的疲劳裂纹扩展敏感性及断裂特征的影响。通过热处理制备的显微组织包括细小和粗大的次生α相组织、魏氏组织和网篮组织。具有粗大次生α相的组织具有最好的综合性能,包括良好的裂纹扩展抗性(Paris区为15～60MPa·m^1/2)、高的屈服强度(1113MPa)和抗拉强度(1150MPa),以及良好的伸长率(11.6%)。良好的裂纹扩展抗性归因于粗大次生α相引起的裂纹偏折、长二次裂纹和曲折的裂纹路径。     

含Zr的Ni3Al合金中形成的低熔点富Zr相

在含Zr(1.2at-％)的Ni_3Al合金中发现了富Zr低熔点相Ni_5Zr。在1300℃均匀化退火时引起初熔,给粗大凝固组织的消除带来困难,限制了合金性能的进一步提高。     

Ti5Mo5V2Cr3Al合金中绝热剪切带的微观结构演化

利用分离式Hopkinson压杆,对Ti5Mo5V2Cr3Al(TB10)合金帽形试样进行强迫剪切试验,通过光学显微镜和透射电镜技术观测其绝热剪切带(ASB)内的微观结构。结果表明,ASB的过渡区由具有高位错密度的沿着剪切方向的宽度为20～50nm的拉长组织构成;剪切带中心由大量低位错密度(相对ASB的过渡区)的直径为50～100nm的晶粒组成,具有典型的再结晶组织特征。在绝热剪切变形过程中ASB内的平均绝热温升约为784℃。ASB内发生了动态再结晶,晶粒尺寸为50～100nm。     

细晶Ti-2Al-2．5Zr合金室温／低温低周疲劳行为及微观结构

对细晶Ti-2A;-2.5Zr合金进行了室温/低温(77 K)疲劳实验及微观组织观察.结果表明:室温低应变幅Δεt/2(=0.5%,1.0%)下,合金表现为循环软化;室温高应变幅(1.5%,2.0%)下,则表现为循环应力饱和;77 K时,不同应变幅下均表现为循环硬化,且随应变幅升高,循环硬化程度增强.疲劳寿命测试结果表明:低温疲劳寿命始终高于室温.断口SEM观察表明,室温和低温下,疲劳裂纹扩展区均有明显的疲劳条纹,疲劳裂纹以穿晶方式扩展,室温下伴随有大量二次裂纹,低温下的二次裂纹数量明显减少.TEM观察表明:低温下孪生是合金主要的变形方式,包括{1011}和{1121}型孪晶.疲劳变形位错组态为:室温较低应变幅(0.5%,1.0%)下,形成位错线和局部位错缠结;室温下应变幅提高到1.5%和2.0%时,{1010}柱面和{1121}锥面滑移同时开动,位错组态演化为亚晶和明显的位错胞.77 K下,应变幅2.0%时形成沿柱面平行分布的位错带;77 K下应变幅升高到4.5%时,多滑移形成相互垂直的位错线.低温诱发形变孪晶是Ti-2Al-2.5Zr低温疲劳寿命升高的原因.     

Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe钛合金板材加工与性能

Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe钛合金是一种α+β两相钛合金,有优良的加工性,其冷轧加工率可达到70%.在很宽的热处理条件下,它的组织非常细,初生α晶粒尺寸不大于3μm.细的组织结构使它具有优良的综合力学性能,在700℃具有良好的超塑性.     

固溶时效对Ti-5Al-3V-1Mo-1Zr钛合金钻杆组织演变及力学性能的影响EI北大核心CSCD

利用激光共聚焦显微镜(CLSM)、电子扫描显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和力学性能测试等手段分析相变点上两阶段固溶时效(TSSA)对Ti-5Al-3V-1Mo-1Zr钛合金钻杆片层组织演变规律及力学性能的影响。结果表明:通过采用相变点上TSSA工艺获得了全片层转变组织,随时效温度的升高,全片层转变组织的晶界α相平均宽度由5.5μm增至9.0μm,集束内的α片层平均宽度由2.75μm增至3.95μm,材料抗拉和屈服强度变化幅度均小于0.15 MPa/℃;与原始挤压态相比,钛合金的冲击功增加74.07%,材料冲击功与α片宽度满足Hall-Petch关系;经(1000℃, 1 h,炉冷(FC))→(600℃, 1 h,空冷(AC))+(550℃, 6 h,AC)热处理后钛合金具有良好的综合性能匹配,其屈服强度为894 MPa,夏比V型缺口冲击功(-20℃)为46 J,伸长率为7.5%。     

Ti-5A1-5Mo-5V-3Cr-1Zr近β钛合金在不同α/β界面取向条件下的针状α亚结构形成与破碎行为

对初始针状α组织的Ti-5A1-5Mo-5V-3Cr-1Zr近β钛合金在750~775 ℃、10_-3~10_-1 s_-1下热压缩,研究针状α的微观破碎行为。结果表明,随着应变量的增加,针状α经历了旋转位移、部分破碎、完全破碎成等轴形貌的演变阶段。在针状α破碎过程中,当相邻α和β之间符合Burgers取向关系时,β基体内位错通过α/β界面滑移传递切入α内,形成高密度位错,并演化成亚晶结构。当不符合Burgers取向关系时,β基体位错容易在一些取向差异较大的α/β界面塞积、出现局部应力集中,导致在对应针状α内形成局部剪切带相关的亚结构。随后,β基体沿亚结构界面契入针状α内,最终导致针状α相分离破碎。提升温度会加剧β基体动态回复,位错密度大幅下降,不利于在针状α内形成亚结构;提升变形速率使得变形时间大幅缩短,针状α内形成高密度位错、进而转变成亚结构等微观过程无法充分进行,因此均会降低针状α的破碎程度。     

Ti-2．5Cu，Ti-3Fe，Ti-3Cr合金铸锭的偏析

通过对Ti-2．5Cu，Ti-3Fe，Ti-3Cr钛合金进行微区成分和宏观成分的对比研究，得出了3种合金铸锭中合金元素宏观和微观偏析规律。在等轴晶内，3种元素含量均沿晶粒生长方向增加，其中Cu，Fe元素偏析明显，Cr元素偏析程度小；柱状晶内，Cu，Fe，Cr的含量均沿晶粒生长方向增加，但偏析均不明显；晶界处的平均Cu，Fe含量明显低于晶内，而Cr含量则远远高于晶内，Cr在晶界偏析明显。宏观方面，3种元素均向铸锭的顶部和中心富集，其中Cu和Fe的偏析程度较大而Cr的偏析程度小，径向的偏析程度比轴向严重。     

Al-5．8Mg—Mn-Sc—Zr合金的再结晶行为

采用活性熔剂保护熔炼,水冷铜模激冷铸造技术制备了Al-5.8Mg-0.4Mn-0.25Sc-0.1Zr（质量分数,%）合金板材。通过显微硬度测试、光学显微镜和透射电镜观察等分析手段研究了该合金的再结晶温度和再结晶形核机制。结果表明：通过添加微量的Sc和Zr元素使Al-Mg-Mn合金的抗再结晶能力得到显著提高,即添加了Sc和Zr的Al-Mg-Mn合金再结晶温度（450℃）比没有添加的合金（150℃）的高。Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的再结晶温度较高的主要原因是细小、弥散的Al 3（Sc,Zr）粒子对位错和亚晶界的钉扎作用。合金的再结晶形核机制为亚晶合并和亚晶长大的双重机制。     

Ti-2Al-2．5Zr钛合金丝材的普通退火工艺

研究了退火温度对Ti-2Al-2.5Zr钛合金丝材力学性能、显微组织的影响规律,并分析了该合金丝材退火后的织构.结果表明,在相变点之下,合金力学性能、显微组织只与再结晶有关;经(700～750)℃×1h·AC的真空退火,可获得均匀细小的等轴组织,强度、塑性达到最佳匹配.在相变点之上,获得锯齿状的粗大晶粒,强度较高,而塑性较差.退火后可获得两种织构,一种为在相变点之下,经完全再结品退火可获得2,-1,-1,0丝织构;另一种为在相变点之上获得,该织构除了具有前一种丝织构外,还具有相对较弱的2,-1,-1,3丝织构.     

Al-5%Ti-5%(MnFeC)合金中的过渡相

研究了Al-5%Ti-5%(MnFeC)合金的显微组织,并对其形成原因进行了探讨.试验结果表明:Al-5%Ti-5%(MnFeC)合金的富Fe相呈灰色多面体状,且存在浓度有差异的两相;富Fe相是以长条状的TiAl3相为结晶基底析出的,或分布于该相两侧或分布于其端点处;在TiAl3相与外围富Fe相之间存在一过渡相(内层富Fe相),该过渡相是在液态下依附于TiAl3相析出的,它的存在是高锰高铁铝合金中铁相球化的根本原因;内层富Fe相形态较完整,而外围富Fe相有较多的裂纹.