激光沉积及热处理工艺对TC11钛合金组织和性能的影响

采用激光沉积工艺制备了TC11钛合金,研究了激光功率及固溶温度对其组织和力学性能的影响.结果 表明:随着激光功率的提高,合金的强度增加,塑性降低;随着固溶温度的升高,从950℃提高到970℃,固溶时效后合金横纵向的组织和性能逐渐趋于均匀一致,固溶温度提高至990℃时,合金的各向异性加大;采用970℃保温1h空冷+530...     

热处理对激光沉积TC4组织和性能的影响

通过对激光沉积TC4钛合金沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能及显微硬度进行对比研究,探索改善激光沉积TC4钛合金组织,进而提高综合力学性能的途径。研究结果表明,沉积态试样在970 ℃热处理后初始连续的晶界α相已经彻底破碎;随着固溶时间的延长,球状α相进一步长大且增多,α板条充分生长且显著增大;在970℃固溶2h后再进行时效热处理后,组织是一种由等轴α,网篮α和转变β相构成的三重混合组织,使得组织参数达到最优化。与沉积态和退火态相比,固溶时效处理后的试样,由于组织中的等轴组织起着变形协调的作用,网篮组织可以降低位错的塞积作用进而提高塑性,使得塑性有很大的提高且强度又降低不多,综合力学性能得到显著的提高。激光沉积制造TC4钛合金的沉积态、退火态、固溶时效态和固溶态（固溶温度相同）的显微硬度依次升高,但是当固溶温度进一步提高至相变点以上进行热处理时,由于再结晶后的晶内组织发生了重排,试样的显微硬度将会明显下降。     

热处理工艺对TC4钛合金组织和性能的影响

研究了不同热处理条件下TC4合金的微观组织和力学性能.结果表明,退火处理后,组织由α相与α相晶粒间弥散的细小等轴状β所组成,强度、硬度降低,韧性提高;在TC4两相区进行固溶处理,初生α相含量减少,形成了针状的马氏体α"组织,β相则由细小的等轴状逐渐转变为层片状,使得合金强度、硬度提高,伸长率呈下降趋势;时效处理后,针状的马氏体α"和亚稳态的β相将发生分解,转变成稳定的弥散的α相和β相,使合金综合性能得到改善.     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α''相。退火后,晶内的针状α''相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

热处理对激光沉积TC4/TC11组织和性能的影响

通过对激光沉积TC4/TC11钛合金直接过渡件沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能、拉伸断口及显微硬度进行对比研究,探索改善激光沉积TC4/TC11钛合金组织,进而提高综合力学性能的途径。研究结果表明,沉积态试样在970 ℃热处理后α板条的长宽比小于沉积态和退火态,两侧组织均呈现典型的网篮组织特征且更为均匀,晶界α相彻底消失,过渡界面基本消失,使得TC4/TC11组织参数最优化;沉积态、去应力退火和固溶时效(最优热处理参数)热处理后试样的拉伸断口为韧性断口且均断在了TC4侧,其中固溶时效热处理后试样强度没有明显降低,塑性得到显著提高,具有良好的综合力学性能;当热处理温度提高到970 ℃(最优热处理参数),该试样沿着整个过渡界面显微硬度值分布最均匀、差异最小,基体与过渡界面处显微硬度值变化也最小。     

激光微熔覆沉积成形工艺参数对TC4钛合金沉积组织的影响

通过改变激光微熔覆沉积制造过程中的激光功率和扫描速度,研究了成形工艺参数对TC4合金组织和显微硬度的影响。结果表明:激光微熔覆沉积组织可以为贯穿整个熔覆层的外延生长的柱状晶,也可能下部晶粒延续着前一层的柱状晶生长,最上部为快速凝固的枝晶薄层。宏观上存在明暗2个组织区域,当P/V值小于40 W·s·mm~(-1)时,成形试样的显微组织顶部区域为明区,下部为暗区。2个区域的组织都为细长针状马氏体,明区组织更细密。同时,明区的硬度要比暗区高,并且随着激光功率的增加或扫描速度的减小,顶部明区的宽度增加,而明区和暗区的硬度都呈下降趋势。反之为暗区在上,明区在下。此时,明区的组织仍然是细针状的马氏体组织。暗区是由于发生了固溶时效处理,细针状马氏体组织粗化,同时暗区的硬度要高于明区的硬度。     

低高温双重热处理对激光选区熔化TC4钛合金断裂韧性影响

研究了低高温双重热处理对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形TC4钛合金组织特征及断裂韧性的影响规律。结果表明：低温退火成形态合金横截面显微组织表现为大量针状马氏体α′相和β相,纵截面表现为沿成形方向生长的柱状晶,晶内针状马氏体α′相板条与成形方向的夹角成45o左右。热处理后,针状α′相转变为板条α相,形成α+β的板条组织。随着热处理温度的升高,α片层逐渐粗化,裂纹扩展路径曲折程度增加,断裂韧性由成形态的43.1 MPa?m1/2,逐渐提高至109 MPa?m1/2。     

热处理工艺对TC4-DT钛合金厚板组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对TC4-DT合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4-DT合金在α+β两相区固溶处理时,随着固溶温度的降低,初生α相含量逐渐增多,强度降低,塑性增加;固溶冷却速率越慢,获得的α’马氏体越少,随后的时效强化效果越小。随着时效温度的提高及时效时间的延长,析出的次生α相数量增多,晶粒粗化,屈服强度出现先增加后下降趋势,塑性变化不大。因此,最佳热处理工艺为955℃×1 h,AC+550℃×8 h,AC,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。     

激光熔化沉积TC2钛合金显微组织及力学性能

采用激光熔化沉积直接成形技术制备了TC2钛合金中空薄壁盒,通过光学显微镜和X射线衍射仪分别分析了显微组织和相组成,并测试了室温拉伸性能.结果表明,激光熔化沉积TC2钛合金具有细小的网篮组织和优异的室温拉伸性能,但其塑性存在明显的各向异性,纵向伸长率较横向提高约42.5%.     

再扫描对选区激光熔化成形TC4钛合金组织与性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)设备制备了TC4(Ti-6Al-4V)合金制件,研究了再扫描激光功率对合金组织及性能的影响。利用光学显微镜对组织进行了分析,通过排水法、白光干涉仪及硬度计等对合金的密实度、缺陷尺寸及硬度进行了测量。结果发现,85 W 激光功率的再扫描会使合金β相晶粒粗化,晶粒宽度最大可达150 μm;随着再扫描功率进一步提高,晶粒宽度降低到120 μm。再扫描会显著提升合金制件的密实度,经过145 W的再扫描,合金制件的密实度提高到99.6%。再扫描使合金缺陷开口宽度下降,平均宽度从25 μm降低到7 μm左右,但对缺陷深度影响不大。再扫描对合金孔隙率的降低使合金的硬度有所提高。     

热处理工艺对TC4钛合金组织及硬度的影响

研究了TC4钛合金在不同保温温度和冷却速度下热处理后的显微组织及硬度。结果表明,在970 ℃保温冷却后,由于温度稍低于相转变温度,α相并没有完全转变为β相,冷却后的组织仍有初生α相。在1020 ℃以上加热保温后,炉冷和空冷时由于冷却速度较慢,转变生成的α相比较粗短且排列紧密,冷却速度越慢α相越粗大;油冷和水冷下主要获得片状和针状马氏体组织。TC4钛合金的硬度随着冷速的增加而增加,但增加幅度不大。在1020 ℃以上保温时,温度对硬度没有明显的影响。     

热处理工艺对TC4钛合金组织和力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、维氏硬度计和拉伸试验机等手段研究了不同热处理工艺对TC4钛合金组织和性能的影响。结果表明:热处理工艺对TC4钛合金的晶粒形态、尺寸和各相占比产生很大影响。经920℃固溶1 h后空冷加530℃时效4 h后空冷获得的双态组织和700℃退火2 h后空冷获得的等轴组织的抗拉强度分别高达986 MPa和987 MPa,且两种组织均具有良好的塑性,经1030℃固溶1 h后空冷加530℃时效4 h后空冷获得的魏氏体组织的抗拉强度低(949 MPa)、塑性差;魏氏体组织的断口SEM照片表现为脆性穿晶断裂为主导,双态组织和等轴组织表现为韧性断裂。魏氏体组织的硬度值最高,等轴组织的硬度值最低,两者的维氏硬度值分别为358 HV0. 1和331 HV0. 1。     

热处理对TC4钛合金电子束焊接件组织性能的影响

对分别处于退火和固溶时效态的TC4钛合金进行电子束焊接,焊后采用不同的热处理工艺,利用光学显微镜(OM)及X射线衍射(XRD)的方法对这两种TC4焊接件的微观组织及相组成进行了分析,并进行力学性能试验.结果表明,两组试件母材组织均为α相和β相转变组织的机械混合物,但状态和分布不同;退火态试件的热影响区为粗而短的针状α相和少量初生α相,焊缝为单一板条α'马氏体,粗大且分布均匀,属于典型的网篮状组织,而固溶态试件热影响区中的针状α马氏体细小且分布不均;焊缝主要为粗大原始β晶粒内针状回火α'马氏体及晶界α相.这两组试件的抗拉强度及冲击韧度均高于母材,但退火态试件抗拉强度高于固溶态试件,冲击韧度略低于后者.     

热处理对TC4钛合金厚板组织和性能的影响

采用正交试验方法,研究了不同热处理制度对TC4钛合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对合金显微组织、室温拉伸强度、塑性和断裂韧性影响很大。相变点下固溶时合金组织为双态组织,相变点上固溶时合金组织为魏氏组织;当固溶温度从975℃相变点下增加到1045℃相变点上时合金的强度变化不大,合金的塑性大幅下降,而合金的断裂韧性逐渐升高;TC4钛合金厚板在975℃/10 min+670℃/1 h热处理,可获得最佳强度-塑性匹配,在995℃固溶处理,670~760℃时效处理可获得最佳强度-韧性匹配。     

热处理工艺对TC18钛合金组织和性能的影响

采用不同的固溶温度、固溶后冷却速度以及时效温度,通过性能检测、电子显薇镜观察：较系统地研究了TCl8钛合金热处理工艺对组织和性能的影响。结果表明,于830℃固溶并缓冷至750℃后空冷,然后在600℃时效,锻件的强度和断裂韧性可得到最佳的匹配。     

热处理工艺对TC11钛合金组织与性能的影响

采用正交试验法研究固溶温度和固溶时间、时效温度和时效时间4个因素对TC11钛合金力学性能和组织的影响。结果表明采用固溶温度960℃,固溶时间30 min,时效温度530℃,时效时间8 h的热处理制度,TC11钛合金可以得到最优的强塑性组合,抗拉强度1133 MPa,屈服强度1045 MPa,伸长率18.84%,断面收缩率56.49%。     

热处理工艺对TC11钛合金组织及性能的影响

研究了热处理温度和冷却方式对初始组织为等轴组织的TC11钛合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,对于TC11钛合金,在空冷条件下,随热处理温度的升高,等轴α相含量逐渐减少;当热处理温度超过980 ℃,合金开始发生组织形态的改变,由初始的等轴态转变为α β双态组织,随温度的继续升高,等轴组织完全转变成片层状组织;热处理温度在980 ℃以上时,随冷却速度的增加,β转变组织的片层厚度逐渐减小,冷却速度较快时(水冷),形成淬火马氏体.拉伸试验研究表明,热处理温度为980～1020 ℃,空冷(或油冷)条件下,得到的组织具有较好的高温综合力学性能,其中热处理温度在980～1000 ℃之间得到的组织由于等轴α相含量约为50%,具有最佳的力学性能.     

固溶时效对激光熔化沉积TC17钛合金显微组织的影响

研究了激光熔化沉积TC17钛合金原态及固溶时效后的显微组织,分析了一重固溶+时效和两重固溶+时效热处理对初生α相含量、长宽比的影响。结果表明,激光熔化沉积态TC17钛合金凝固组织为粗大的柱状β晶,显微组织为细密的片层α+β两相网篮组织。当固溶温度从800℃升高到835℃时,初生α相体积分数由53%减少到34%,宽0.4～0.5μm,长宽比约从9∶1减小到5∶1;时效后初生α相片层显著粗化,宽0.7～0.8μm,次生α相极其细密,均匀分布于初生α片层之间,含量随固溶温度升高逐渐增多。当进行两重固溶处理时,第一步固溶温度决定初生α相含量,而对初生α相的宽度及长宽比几乎没有影响,第二步固溶时间主要影响初生α相的长宽比,而对初生α相的含量及宽度几乎没有影响。     

激光熔化沉积TC18钛合金组织及缺口高周疲劳性能

研究了激光熔化沉积TC18钛合金沉积态及热处理后的组织,以及室温缺口高周疲劳裂纹萌生和扩展特性.激光熔化沉积态组织由具有沿沉积方向定向生长特征的短柱晶及等轴晶组成,晶粒内部为超细的网篮组织;通过双重退火处理后,组织转变为较粗大的片层状网篮组织.研究表明,随着试样最大循环应力的升高,主裂纹长度降低,疲劳寿命也降低;激光熔化沉积TC18钛合金缺口疲劳裂纹源唯一,且起源于缺口根部表面处;疲劳裂纹扩展区发现两种类型的二次裂纹,二次裂纹有助于消耗裂纹扩展能,有助于提高疲劳极限.     

准β热处理工艺对TC4-DT钛合金组织和性能的影响

通过改变单相区保温时间,研究了5种准β热处理工艺对TC4-DT钛合金组织和力学性能的影响。结果表明：保温40 min及以下时,为网篮组织,而保温50 min及以上时,组织呈现魏氏组织特征,随保温时间延长,晶粒尺寸增大,片状α相更细更长;合金强度和断裂韧性随保温时间的延长呈递增趋势,而塑性逐渐变差。TC4-DT钛合金在单相区保温50 min时,具有较好的强度、塑性以及断裂韧性匹配,强度可达865 MPa,断面收缩率可达31%,而断裂韧性能够达到99 MPa·m~（1/2）。