α钛合金在室温和低温的冲击韧性

为了考察Al,Sn,Zr,Mo合金元素对α钛合金在室温和77 K低温(液氮)下的缺口冲击韧性(冲击值Ak)的影响,采用示波冲击试验机测试了Ti-2Al,Ti-2Sn,Ti-2Zr和Ti-1Mo 4种α钛合金在室温和77K下的Ak值,并计算了表征其冲击韧性的弹性变形功、塑性变形功和裂纹扩展撕裂功.用扫描电镜观察了4种合金冲击试样断口的形貌.计算数据和显微组织表明,4种合金均显示韧性特征,4种合金元素对冲击韧性贡献的顺序为:Mo＞Zr＞Sn＞Al.     

钛合金抗热强度的提高

美国“装甲研究院”公司的试验室确定,含7％以下的Al和3％左右Mo的钛合金,在室温和较高温度下,具有非常良好的性能。于是研究成功了添加其它元素的Ti-Al-Mo系合金。 目前,正在研究中的有以下各种成分的钛台金: 6％Al—3％Mo—2％或4％Be;6％Al—3％Mo—4％Sn或4％Zr;6％Al—3％Mo—2％Sn—2％Zr;6％Al—2％Mo—1％Cr或1％Mn或1％V;6％Al—1％     

Al、Mo含量对铸造钛合金力学性能的影响

运用正交实验 ,考察了Al、Mo含量对Ti Al Mo 1Zr系铸造钛合金力学性能的影响。试验结果表明 :随Al、Mo含量提高 ,铸造合金的强度增加 ,塑性和冲击韧性降低 ,但Al、Mo的交互作用却使合金塑性提高 ,强度和冲击韧性降低     

Nb、Cr和Mo对新型β/γ-TiAl合金组织与相变的影响

为了研究TiAl合金中β相稳定元素对显微组织及相变温度的影响,本文在Ti-43Al合金的基础上,通过单独与复合添加Nb、Cr、Mo 3种合金元素,获得了新型β/γ-TiAl合金,并系统研究了3种元素的作用规律.结果发现:Nb促使合金形成片层结构,Cr、Mo使合金分别形成近γ组织和针状魏氏组织;3种元素对β相的稳定能力为Mo>Nb>Cr;复合添加Nb、Cr、Mo元素对β相的稳定作用比单一添加更为显著;3种不同元素对α+β+γ三相区范围有显著影响,对α2+γ→α转变的共析温度(te)影响较大,而对γ→α的转变温度(tα)影响较小,Ti-43Al-4Nb-2Mo-0.2B合金的α+β+γ三相区最窄约为15℃,而Ti-43Al-6Nb-0.2B合金的α+β+γ三相区最宽约为95℃,Ti-43Al-4Nb-1Cr-1Mo-0.2B合金的α+β+γ三相区为55℃.     

生物医用Ti-Nb-Sn合金的超弹性

通过室温下拉伸实验研究了Ti-14Nb-4Sn和Ti-16Nb-4Sn（at．％）合金的超弹性。发现锻造态和400℃冰水淬火态的Ti-16Nb-4Sn合金超弹性良好,通过4％变形量循环拉伸三次即可获得完全的超弹性;而400℃冰水淬火态的Ti-14Nb-4Sn合金通过3％变形量循环拉伸两次即可完全回复。Ti-14Nb-4Sn合金和Ti-16Nb-4Sn合金均以700℃冰水淬火态断裂延伸率为最大,分别为14．42％和12．02％。锻造态Ti-14Nb-4Sn合金的马氏体逆相变回复温度As为134．8℃。XRD分析结果表明室温下Ti-16Nb-4Sn合金的组织为β相和＋α″马氏体相;而Ti-14Nb-4Sn合金的室温组织除β和α″外,还存在α相。     

SPS烧结参数对Ti3Al2Mo5Nb室温及低温力学性能的影响

目的 研究SPS烧结温度、保温时间等工艺参数对Ti3Al2Mo5Nb在不同温度下力学性能的影响规律.方法 利用放电等离子烧结(SPS)技术快速烧结,得到致密度较高的Ti3Al2Mo5Nb低温钛合金,通过设置不同的烧结温度及保温时间,结合室温及77 K低温力学性能测试,对不同参数得到的合金的室温及低温性能进行表征,探究SPS烧结过程中工艺参数对Ti3Al2Mo5Nb合金室温及低温力学性能的影响规律.结果 随着烧结温度的升高,合金的致密度、硬度逐渐提高,室温条件下的抗拉强度逐渐提高,伸长率逐渐降低,而77 K条件下合金的抗拉强度逐渐增加,伸长率先增加后减少.随着保温时间的增加,合金的致密度及硬度变化不大,无论在室温还是在77 K低温条件下,合金的强度均先减小后增加,伸长率逐渐减少.微观组织显示,随着烧结温度的增加,β相含量逐渐减少,与伸长率的变化相同,这可能是由于β相的存在促进了室温变形过程中晶界滑移及低温条件下产生孪晶;随着保温时间的增加,析出的强化相含量先减少后增加,这可能是导致合金强度变化的原因,同时β相含量减少,从而导致合金在273 K及77 K条件下的塑性均降低.结论 对低温条件下使用的钛合金而言,在50 MPa压力下,当温度为1050℃时,保温5 min得到的样品力学性能最好,过高的烧结温度及保温时间会减少合金中β相含量,降低低温塑性.     

用于冠脉支架的Ti3Mo2Sn3Zr25Nb合金研究

血管支架植入术是冠心病介入治疗的常用手段,钛合金由于具有比强度高、耐蚀性好、生物-力学相容性优良等优点,因此是金属类冠脉支架产品的首选材料。针对不含毒性元素的新型生物医用β型Ti3Mo2Sn3Zr25Nb合金进行了较为系统的研究,同时阐述了该合金的塑性变形与强化机制,分析了不同形变下合金的应力-应变曲线,讨论了热处理工艺对Ti3Mo2Sn3Zr25Nb合金微观组织和性能的影响,明确了冠脉支架用Ti3Mo2Sn3Zr25Nb合金的加工工艺,也为其他β型钛合金加工提供参考和借鉴。同时,还开展了Ti3Mo2Sn3Zr25Nb合金的生化腐蚀率、溶血率和细胞毒性的检测,以及材料在动物体内的试验,较为全面的评价了该合金的生物相容性,为其在生物医学领域的应用起到了积极的推进作用。     

Ti-10Mo-XNb合金铸态组织和机械性能的研究

为了研究Nb元素对Ti-10Mo合金组织和性能的影响,采用钨电极熔化、离心浇注工艺制备了4种钛合金(Ti-10Mo-XNb,X=0,3,7,10),分析并测试了Nb元素对Ti-10Mo合金铸态组织和力学性能的影响.研究结果表明:随着Nb含量的增加,3种Ti-Mo-Nb合金的铸态组织和相组成发生了改变,Ti-10Mo-3Nb合金由等轴的α+β晶粒组成,Ti-10Mo-7Nb合金由等轴的β晶粒组成,Ti-10Mo-10Nb合金由少量等轴和大量枝状的β晶粒组成.另外,随着Nb含量的增加,3种Ti-Mo-Nb合金的维氏硬度、压缩强度、弹性模量降低,压缩率和抗弯强度升高,压缩断口和弯曲断口由脆性断裂向韧性断裂转变.Ti-Mo-Nb合金有望成为新型的生物医用材料.     

1200MPa级新型高强韧钛合金

随着飞机结构件用钛量的大幅度增加,对钛合金的性能要求也随飞机设计概念的改变而改变,在追求钛合金高强度的同时,也要求合金具有高的韧性。为设计一种强度高于1200 MPa、断裂韧性大于65 MPa·m~(1/2)的新型高强高韧钛合金,在计算合金Mo当量的基础上,合金设计时综合考虑了合金元素对α相、β相的强化和韧化的影响,以及微观组织对强韧性的影响,设计获得一种新型高强高韧富β型的钛合金Ti-5321。实验室条件下30 kg铸锭和中试条件下500 kg铸锭试制的棒材在较理想的显微组织下,新设计的合金室温抗拉强度大于1200 MPa、延伸率大于8%、断裂韧性大于65 MPa·m~(1/2),相比于现有高强高韧钛合金,显示出明显优势。     

Ti-2Al-2.5Zr和Ti-4Al-2V合金在300℃水蒸气中的氧化层特点

在300℃水蒸气中的氧化层特点Ti-2Al-2.5Zr和Ti-4Al-2V合金是2种新型的α钛合金,主要用于航空、核反应等特殊领域的管线系统.目前,对该合金的研究多集中于变形后的组织、变形应力-应变特性、织构、结晶动力学及注入N+后的表面改性.