碳对高温钛合金Ti-60组织和性能的影响

在Ti-60合金中碳的加入量大于0.17%时,组织中析出TiC结构的碳化物.在α β相区再结晶,碳偏聚于初生α(αp)相,导致碳化物主要在β转变组织中析出,其析出的百分数取决于αp体积分数.在β相区热处理,析出的碳化物钉扎β原始晶界,阻碍β晶粒的长大.β晶粒尺寸D、碳化物颗粒直径d和体积分数f三者遵循D/d∝f-1/3关系.随着碳含量的增加,β晶粒尺寸减小,α'片层通过界面迁移迅速长大以及形成α片层的合金元素的扩散速度加快,导致α'或α片层的厚度增加.碳的加入量小于0.09%时,碳完全固溶于基体中,产生固溶强化,β晶粒细小,导致合金的强度和蠕变抗力提高.碳含量增加导致粗大碳化物颗粒的析出,变形时产生应力集中使合金的塑性和蠕变性能降低.     

固溶温度对亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn的组织和拉伸性能的影响

对自主设计的新型亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn(%,质量分数)在不同温度进行固溶和固溶时效处理,观察其显微组织和测试室温拉伸性能。结果表明：随着固溶温度的提高固溶态组织中的初生α相减少,当固溶温度高于相变点后初生α相完全消失,几乎全部为明显长大的粗大β晶粒。固溶温度为900℃的固溶态合金具有良好的强度和塑性匹配,屈服强度为898.7 MPa、抗拉强度为962.5 MPa、断裂伸长率为12.7%。在不同温度固溶处理的时效态合金,均析出了细小的次生α相。固溶温度低于相变点时,在初生α相间析出的细小次生α相呈60°或者平行交错排列;固溶温度高于相变点时初生α相几乎完全消失,随着固溶温度的提高析出的次生α相片层间距变大并粗化。在所有固溶温度下,时效态组织中沿原始β晶界处均析出了连续的晶界α相,合金的塑性均较差。经过750℃/0.5 h固溶和500℃/4 h时效的合金具有良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1282 MPa,屈服强度为1210.6 MPa,断裂伸长率为5.3%。     

固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材组织和性能的影响规律

研究了固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,钛合金固溶处理温度在相变点以下,空冷后,显微组织由β相、初生α相以及次生α相组成。随着固溶温度的升高,显微组织中β相晶粒尺寸增大,晶界α相厚度减小,产生有序化现象,而次生α相数量和尺寸减小,使合金的强度降低,塑性升高,但固溶处理温度为800℃时,网状晶界α相使塑性迅速下降;当固溶处理温度在相变点以上,Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金重新形核并长大,随着固溶温度的升高,β相晶粒尺寸增大,初生α相数量减少,强度和塑性都下降,过冷β相晶粒发生应力诱发马氏体现象。     

激光增材制造近β钛合金显微组织与力学性能研究

研究了激光沉积打印Ti55511钛合金的显微组织和室温拉伸性能,表征了打印态、热处理态Ti55511合金的晶粒形态及晶体学织构,分析了不同退火热处理温度对激光增材制造钛合金强塑性的影响。结果表明,原始打印态Ti55511钛合金由粗大的β晶粒组成,并且β晶粒以柱状晶和等轴晶两种类型的晶粒交替生长,呈现竹节状形态。在打印态Ti55511组织中,β基体析出的α片层提供了大量的界面,有效阻碍了位错运动,使合金具有高强度和低塑性。580℃退火热处理后,合金的屈服强度、抗拉强度变化不明显,伸长率有一定的提升。进一步提高退火温度至620℃后,合金的屈服强度、抗拉强度降低,但强度值依然大于1 000 MPa,同时伸长率大幅提升。因此,可通过退火热处理调控α晶粒的尺寸和体积分数,以提高合金的强塑性匹配。当应力平行于Z方向时,样品的屈服强度、抗拉强度略低于垂直于Z方向的,而伸长率显著高于应力垂直于Z方向的。     

杂质对新型β型钛合金显微组织及其硬度的影响

β型钛合金具有良好的强度、耐腐蚀性和优越的加工性能,尤其高强度和强耐腐蚀性在核电领域有着广泛应用,本文主要通过金相显微镜、扫描电镜、X-衍射和能谱等工具来分析杂质元素C、O等对β型Ti-Nb-Zr合金的组织和硬度影响。C、O等杂质使得合金在α相转变成β相的相变温度提高,扩大α相相区范围,均匀化热处理后将析出α相和微量脆性ω相,使合金的硬度提高,塑性降低,加工性能恶化。     

新型TC21钛合金相变行为和相组成研究

采用X射线衍射(XRD)对TC21钛合金β热处理后,经不同冷却速率冷却及双重退火后的相结构进行了分析,并用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对显微组织和相的形貌特征进行了观察研究.结果得出,TC21钛合金在β处理时经炉冷和水冷后,合金由α和β两相组成.空冷状态下,合金主相为α+β,并有少量Nb3Si相析出.实验证明,冷却速率主要影响α和β相含量的比例,相的组成基本不受冷却速率的影响.合金经970.,30min,空冷+600℃,4h退火后,仍由α相和β相组成,没有发现新的析出相,但观察到转变β相中存在次生析出的细小针状α相.     

超高强β钛合金等温相转变特性及力学性能

近β钛合金的等温相转变具有多样性和复杂性的特点,对温度敏感性强,直接影响其时效后的力学性能.本工作所用合金为自主研发的Ti-Al-V-Mo-Cr-Zr-Fe-Nb超高强β钛合金,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、硬度计等分析表征手段对等温处理后合金的微观组织演变及力学性能进行系统研究.结果表明,合金300℃时效时只析出等温ω相,等温ω相随时效时间的延长发生长大.合金400℃时效时先析出等温ω相,随着时效时间的延长,α相依附于ω/β界面处形核.合金500℃时效时无ω相析出,针状α相直接从β基体中析出,呈"V"字形均匀分布在β基体中.400℃时效12 h时抗拉强度为1716.1 MPa,伸长率为2％.500℃时效12 h时抗拉强度为1439.8 MPa,伸长率为9.84％,具有良好的强塑性匹配.     

预时效对TB8钛合金超塑性的影响

研究了预时效对TB8钛合金的显微组织和超塑性的影响。结果表明,当预时效温度为520℃预时效时间为1 h时TB8钛合金的超塑性能最佳,伸长率达到362%,比未经时效的伸长率提高了165%。时效处理后在亚稳态β相晶界和晶内析出一定量的细小α相,变形时α相既能抑制基体组织的晶粒过分长大,又能在一定程度上使脱溶组织发生应变集中而破碎,使晶粒细化从而提高TB8钛合金的超塑性。在预时效温度一定的条件下,随着时效时间的延长断口组织的晶粒度先减小后增大,在时效时间约为1 h的晶粒最细小,伸长率最高。时效时间一定时,时效温度约为520℃的断口组织最为均匀,伸长率最高。     

热处理对Ti2448合金冷轧板组织和性能的影响

研究了热处理对Ti-24Nb-4Zr-8Sn(Ti2448)合金冷轧板材的显微组织和力学性能的影响,结果表明:Ti2448合金的杨氏模量和力学性能对其显微组织很敏感.在550-850℃,随着退火处理温度的升高Ti2448合金板材的晶粒长大,强度和杨氏模量降低而塑性提高;在400-500℃时效处理,合金中析出α相.控制时效时析出α相的形貌、含量和析出位置,可以调节合金强度、杨氏模量和塑性之间的匹配关系;控制热处理温度和时间可以实现高强度、低杨氏模量和良好室温塑性的匹配.     

热处理工艺对BT22钛合金组织和性能的影响

研究了两级退火工艺参数对BT22钛合金显微组织和室温拉伸性能的影响.研究发现:热处理后的显微组织为α+β的两相组织,晶粒形状较为规则,晶界上有连续和不连续的α相,晶内分布着点状、球状和短杆状的α相;BT22钛合金强度在830℃(T1)出现极大值,随着等温淬火温度(T2)的升高及时效温度(T3)的降低而增高,塑性的变化规律与强度相反;等温淬火的冷却方式(υ2)对合金的性能影响不大,BT22合金具有低速冷却的淬火性能,淬透性能极好.     

热处理对Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金的组织与性能影响

依据钛合金相关设计理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性的新型生物医用近β型Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金,研究了固溶温度和时效温度对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,α相逐渐溶解,合金的强度和弹性模量尚未发生明显变化。在低温时效时析出脆性ω相;随着时效温度升高,逐渐析出α相,且α相逐渐粗化;合金的强度与弹性模量先升高,达到峰值后下降;延伸率先降低后升高。合金经750℃固溶和450℃时效后综合力学性能优良,可以满足生物植入材料力学性能的要求。     

热处理对Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金组织及力学性能的影响

以真空非自耗电弧炉制备的低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金为对象,研究了不同冷却速率下固溶及时效温度对合金组织及性能的影响,发现固溶温度主要影响初生α相的含量.固溶冷却方式影响α的类型.单相区固溶时,初生α相消失,β晶粒内出现α片层集束,固溶淬火组织主要由残余未转变的β相以及针状的α';随着固溶温度的升高,针状马氏体α'相增多;两相区固溶后,时效组织均有固溶时产生的α相、时效α相以及残留的β相.时效温度较低时,α相形核能较低,元素扩散困难,需借助过饱和β相析出弥散相形核,因而针状α相细小而弥散;时效温度升高,α相形核以及长大驱动力大,时效α相易长大变粗.经固溶时效处理,合金强度随着温度升高先小幅升高后显著降低,塑性先增大后因晶界粗化以及粗片状α集束而降低.     

热处理条件对锻造ZK60-Y镁合金力学性能的影响

研究了不同热处理条件下锻造ZK60-Y镁合金微观组织的变化对其力学性能的影响.结果表明,直接进行人工时效的合金具有优越的强度和塑性.XRD分析表明,析出相主要有Mg2Zn3、Mg24Y5、Zn2Zr3和w-Mg3Y2Zn3.Mg2Zn3和w-Mg3Y2Zn3等析出相的尺寸、数量及其在基体中的分布状态对合金的力学性能影响很大.锻造态下大块破碎呈带状分布的Mg3Y2Zn3相及T4和T6态下粗化呈片层状的Mg2Zn3相是合金力学性能降低的主要原因.细小呈带状分布的Mg3Y2Zn3相和细层片状分布的Mg2Zn3相及其在此状态下细小的晶粒使T5态合金具有优越的抗拉强度和塑性.     

热处理对Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr合金拉伸性能的影响

研究了固溶+单级时效处理、固溶+双级时效处理、固溶+随炉冷却处理对新型亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr的显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：与固溶+单级时效处理相比,固溶+双级时效处理析出的晶内次生α相间距减小和体积分数增大而使合金的强度提高。两种热处理都使合金中生成连续的晶界α相,导致合金的塑性降低;与上述两种热处理相比,固溶+随炉冷却处理使合金中析出的晶内次生α相的间距明显减小且沿晶界生成向晶内生长的α_wgb相,使合金的强度和塑性显著提高,其抗拉强度达到1421 MPa,断后伸长率为7.7%;与次生α相的体积分数相比,其间距是影响合金强度的主要因素。随着次生α相间距的减小,合金的强度提高。     

TC16钛合金不同退火制度的显微组织研究

对TC16钛合金棒材各种退火制度下的显微组织进行了X射线及显微组织分析.结果表明:不同温度、保温时间及冷却条件下退火后的合金均由α + β两相组成.α + β两相区退火时,组织为片状α和等轴α分布在β基体上.随退火温度升高,α相等轴化程度提高,α晶粒尺寸明显增大;随退火保温时间延长,等轴α含量增加且晶粒尺寸增大;空冷条件下,组织中片状α和等轴α更细小.β单相区退火时,组织为粗大的β晶粒内分布着不同取向α片域,α片间为β中间层,原始β晶粒的晶界为α.     

TC18钛合金的组织和性能与热处理制度的关系

通过三因素三水平正交设计方法研究了两阶段退火热处理制度的三个温度阶段对TC18钛合金性能、组织的影响,定量分析了合金热处理温度变化对总体性能的影响,结果表明,在本文试验条件下可通过提高中温温度、降低低温温度来提高合金的强度,降低高温温度、提高低温温度可改善合金的塑性,通过降低高温温度或中温温度可提高合金的冲击韧性,显微组织分析表明,TC18钛合金的强度主要受未转变β组织及在其上产生的次生αs相的总的含量、次生αs相的含量、形状的控制;合金的塑性受初生αp相形状及次生αs相的数量、形状控制;合金的冲击韧性受初生αp相的含量及形状控制.     

晶界相对高温合金中高温塑性的影响

采用晶界萃取碳复型技术研究了不同强化强度的铁基，镍基高温合金晶界析出相随成分和晶粒度的变化规律及其对中高温塑性的影响，结果表明，合金的中高温拉伸塑性的高低主要取决于晶界析出相的种，形貌，密度和分布等因素，随晶粒长大合金中高温塑性降低的主要原因是晶界相的析出量增多、分布密度增大而使之脆化所致，单纯晶粒几何尺寸的变化对拉伸塑性影响不明显。     

模锻变形速率对TC18钛合金锻件组织及力学性能影响研究

研究了TC18钛合金不同模锻变形速率条件对显微组织及力学性能的影响规律。结果表明:较低模锻变形速率促进TC18钛合金β晶粒的动态再结晶过程,形成具有破碎的晶界α相的网篮组织,该组织断口具有韧性断裂组织特征,具有优异的塑性和断裂韧性;在较高变形速率条件下仅发生动态回复过程,形成具有平直的晶界α相的网篮组织,该组织塑性和断裂韧性均较低,断口呈冰糖状解理断裂组织特征; TC18钛合金强度性能对变形速率不敏感。     

热处理对GH742合金组织和力学性能的影响

研究了不同热处理制度对ＧＨ７４２高温合金组织和力学性能的影响。结果表明,调整固溶处理制度可明显改变晶粒度和γ＇形态。控制固溶处理温度,供γ＇相不完全溶解,可以阻止晶粒长大,而这种粗大γ＇相和时效过程中形成的细小γ＇相共存的组织具有良好的综合性能。时效处理可以改变γ＇相的数量和分布,时效温度越低,时间越长,则γ＇相数量越多,尺寸越小,使合金的强度上升,塑性降低。     

高强高韧Mg-8.5Gd-2.0Y-1.0Ag-0.4Zr合金的组织与性能

研究了高强高韧Mg-8.5Gd-2.0Y-1.0Ag-0.4Zr(wt.%)合金的显微组织和力学性能。结果表明,该合金铸态组织细小,主要由α-Mg固溶体、晶界析出相Mg5(GdY)以及分布在晶粒内部的Zr核组成;T4态时晶界析出相基本完全消失,但出现了一些方块相γ;合金具有明显的时效硬化效果,且随着时效温度的提高,合金的峰值时效硬度下降,峰值时间相应缩短。经200℃峰值时效处理后表现出极为优异的室温力学性能,抗拉强度(UTS)和延伸率分别达到396MPa和9.1%,显著的时效强化是该合金具有优异力学性能的主要原因。如此优异的强度和塑性在常规铸造镁合金中是极为罕见的,对于推广镁合金的应用具有重要意义。