真空去应力退火对TC21钛合金残余应力的影响

采用盲孔法测定了TC21钛合金在不同真空去应力退火理制度下的残余应力,真空去应力退火温度分别为500、550、600和650℃,退火时间分别为2h 和4h.结果表明:随退火温度升高、时间延长,残余应力呈明显下降趋势.600℃保温2h后空冷的残余应力降幅达到80％,约为34 Mpa,与显微组织分析相吻合.因此,TC21合金最佳热处理制度为加热至600℃保温2h后空冷.     

去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响

在井式空气炉内按GJB 3763A—2004标准的最高温度和最长保温时间对TC18和TC21钛合金进行了去应力退火,研究了空气炉去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响。结果表明:与去应力退火前相比,TC18钛合金经空气炉去应力退火后氢含量有所增加,而TC21钛合金氢含量反而降低。经去应力退火后,TC18和TC21钛合金的氢含量分别为0.0029%和0.0025%,远小于材料规范要求的氢含量(＜0.015%);随表层至中心(深度变化),氢含量未见明显的规律性变化,里层氢含量与表层氢含量相差不大。从吸氢量考虑,该两种钛合金均可采用空气炉进行消除应力热处理。     

退火温度对TC25钛合金板材组织和性能的影响

采用三火次热轧工艺制备出厚度为6.0mm的TC25钛合金板材,研究了退火温度对TC25钛合金板材显微组织、室温力学性能和高温力学性能的影响。结果表明：在760～840℃范围内,随着退火温度的升高,TC25钛合金板材热加工形成的等轴组织中初生α相长大;当退火温度升高至880℃时,显微组织由等轴组织向双态组织转变;温度进一步升高至920℃时,呈现双态组织;当退火温度达到960℃时,双态组织中的初生α相含量明显减少,次生α相含量显著增多。双态组织的TC25钛合金板材相比等轴组织的TC25钛合金板材具有更好的室温力学性能和高温力学性能。TC25钛合金板材在920～960℃退火时可获得双态组织,且具有良好的室温和高温拉伸性能。     

退火对TC25G钛合金组织和性能的影响

研究了不同退火处理对TC25G钛合金棒材组织和性能的影响。结果表明,初生α相的含量对一次退火温度非常敏感,且随着一次退火温度的升高,其强度呈缓慢上升趋势,塑性先升高后降低。随着一次退火保温时间的延长,初生α相的尺寸有增加的趋势,同时β转变组织逐渐粗化,保温时间对其塑性影响较为明显。随着冷却速度的提高,塑性明显下降,强度明显升高。二次退火温度对棒材的强度和塑性均有影响,当二次退火温度超过600℃后,其强度轻微升高而伸长率和断面收缩率明显下降。二次退火温度对TC25G钛合金棒材的冲击性能影响显著,二次退火温度超过600℃时,与技术条件规定的≥24 J相比,不能满足要求,二次退火温度不超过560℃时,试样的冲击性能明显提高,达到技术要求。     

退火工艺对增材制造TC18钛合金力学性能和组织的影响

采用显微组织观察和力学性能测试等方法研究了退火工艺参数对增材制造TC18钛合金力学性能和组织的影响。结果表明,增材制造TC18钛合金试块宏观形貌平整,表面没有裂纹等缺陷,表面呈均匀的银白色。试样经600 ℃退火保温2 h后的各项力学性能均满足GJB 2744A—2007指标要求,其规定塑性延伸强度为1036 MPa,抗拉强度为1084 MPa,断后伸长率为9.8%,断面收缩率为30%。增材制造TC18钛合金的组织为典型的柱状晶组织,粗大的β相柱状晶粒内为细长的针状α相及编织细密的α+β相板条组织;随着退火温度的升高,β相柱状晶内的针状α相逐渐粗化。     

喷丸对TC18钛合金拉-拉疲劳性能的影响

分析了TC18钛合金表面喷丸强化所产生的表面形貌、表面粗糙度、表面残余应力和表面层残余压应力场变化及喷丸对拉-拉疲劳性能的影响,并用疲劳裂纹萌生的微细观过程理论合理解释了拉-拉疲劳极限的提高。结果表明:喷丸强化不仅能够明显延长TC18钛合金的高周疲劳寿命,且能使1×107周次下的疲劳极限提高27%。     

双重退火对TC18钛合金等温锻件组织性能的影响

研究了双重退火时不同的退火温度对TC18钛合金等温锻件组织性能的影响。结果表明:随着高温退火温度的升高,初生α相含量明显减少,次生片状α大量增加,合金的强度提高,塑性降低。随着低温退火温度的升高,细小弥散的次生α相不断长大粗化,合金强度不断降低。TC18钛合金等温锻造后采用830℃×2h,炉冷至750℃×2h,空冷+570℃×4h,空冷的双重退火工艺时,可得到较佳的显微组织和良好的综合性能。     

10 mm厚TC11钛合金电子束焊接组织性能和残余应力

利用真空电子束焊机对TC11钛合金进行试验研究。采用光学显微镜及扫描电镜观察并分析接头不同区域的组织特征,并对焊接接头进行了显微硬度和力学性能测试,同时采用盲孔法对试样的残余应力进行测试。结果表明:TC11钛合金电子束焊接头焊缝区的组织特征为典型的柱状晶,晶粒内为交错排列细密的α′相,而热影响区组织为均匀的α′相和原始α+β转相的混合物。显微硬度与组织呈现较好的对应关系,即焊缝及热影响区的显微硬度高于母材。接头的冲击韧性比母材提高了20%,而抗拉强度为母材的98%左右。残余应力为以纵向应力为主的单向拉伸应力状态,横向残余应力数值则较小。     

激光修复TC18钛合金组织及性能特征

利用拉伸试验机、扫描电子显微镜和金相显微镜等手段研究了退火工艺(650℃/2h/AC)对TC18钛合金的激光增材修复TC18钛合金锻件的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性的影响,并且分析了拉伸试样和冲击试样的断口形貌.结果表明:退火处理后,增材修复件的强度从锻件基体到增材修复区逐渐增强,伸长率和断面收缩率从基体到修复区逐渐降...     

TC18超高强度钛合金喷丸残余压应力场的研究

采用X射线衍射及相应交相关定峰法，通过电解抛光逐层测定了TC18超高强度钛合金喷丸的残余压应力，并分析了残余压应力场的特征及规律，同时研究了在交变应力和温度下残余压应力的松弛，结果表明，残余压应力场中的最大值为材料的本征参数，它与喷丸强化工艺无关，这对超高强度钛合金喷丸工艺的制定和应用具有重要意义。     

退火工艺对TC6钛合金棒材显微组织和力学性能的影响

本文对比研究了退火温度、冷却方式及等温退火工艺对TC6钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明：当在800~840 ℃退火空冷后,合金为等轴组织,强度随着温度增加而缓慢下降,当在880 ℃退火空冷后,β相中有次生α相析出,演变为双态组织,此时合金强度最大但塑性稍低,随着退火温度继续升高,组织明显粗化合金强度下降,超过相变点温度后组织演变为细针状魏氏组织,强度有所提高但塑性明显下降。当在800~1000 ℃退火炉冷后,组织演变和空冷试样组织有两处明显不同：首先,在相变点温度以下,形成双态组织的退火温度高于空冷样品,且β相中没有明显的次生α相析出;其次,在相变点温度以上,合金为层片状魏氏组织。炉冷样品的强度随退火温度增加而单调下降,塑性变化和空冷样品趋势一致,此外冲击韧性在880 ℃处理时最大。等温退火(880 ℃,2 h,炉冷到650 ℃,2 h,空冷)样品的力学性能与880 ℃退火炉冷后相近,强度、塑性和冲击韧性匹配较好。     

退火工艺对TC4钛合金板材组织和性能的影响

采用不同的退火工艺对热轧后的TC4板材进行热处理,对比分析了退火温度和退火时间对材料组织和性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,TC4钛合金板材的晶粒等轴化程度提高,抗拉强度和伸长率随温度升高变化不大,但是屈服强度下降明显,同时硬度有较大幅度的提高。温度高于900 ℃后,组织类型由等轴组织向双态组织转变。900 ℃保温4 h,组织中的晶粒迅速长大,延长保温时间可以提升TC4钛合金板材的塑性,对强度影响不大。950 ℃条件下延长保温时间,材料的硬度大幅度提高;低于900 ℃时延长保温时间,材料硬度的提高幅度较小。     

退火工艺对激光立体成形TC21钛合金组织和性能的影响

利用BLT-C1000型激光立体成形设备制备了TC21钛合金块体,并对其分别进行了单级和双级退火处理,研究了单级和双级退火工艺对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,激光立体成形TC21钛合金的沉积态组织主要为网篮状组织。单级退火温度影响初生α相板条尺寸,低于550 ℃退火时,初生α相板条长度和宽度变化较小,高于650 ℃退火时初生α相板条长度明显增加,宽度略微降低。屈服强度和抗拉强度随退火温度升高而降低,断后伸长率和断面收缩率随退火温度升高而增大。双级退火时随第一级退火温度升高,初生α相含量降低,随着第二级退火温度的升高,次生α相尺寸增加。综合考虑,双级退火时宜选择870~900 ℃的第一级退火温度和560 ℃的第二级退火温度。     

退火对海绵钛/电解钛熔炼TC4合金铸锭轧制板材组织性能的影响

以海绵钛和电解钛分别作为熔炼TC4钛合金的原材料,将熔炼后的铸锭进行热轧并退火处理,研究不同原料铸锭轧制的TC4合金板材退火处理后的组织与力学性能。结果表明:去应力退火对电解钛与海绵钛TC4合金板材组织的影响不大。再结晶退火后,电解钛与海绵钛TC4合金板材均有再结晶的等轴α相,而电解钛TC4合金的等轴化程度更高,内部组织更均匀。海绵钛TC4合金板材在经550 ℃退火处理后的应力去除效果比电解钛TC4合金的好,其强度略微降低,而塑性提升更为明显。电解钛TC4合金板材在经过800 ℃退火处理后的再结晶效果比海绵钛TC4合金好,其强度略微降低,而塑性得到极大的提升。两种钛合金板材退火后板材的断裂方式皆为韧性断裂。海绵钛TC4合金板材经退火后硬度降低,而电解钛TC4合金板材经退火后硬度增加。     

深冷处理对TC4钛合金退火过程中微观组织和力学性能的影响

采用液氮直冷法在-196 ℃下分别对10%、20%和40%压下量的TC4双相钛合金进行12 h的深冷处理并进行500 ℃不同时间退火处理。利用光学显微镜对晶粒尺寸进行表征;利用扫描电镜(SEM)对α相和β相体积分数进行表征;利用维氏硬度仪、电子万能试验机分别对硬度和拉伸性能进行表征。通过晶粒尺寸以及α相和β相组织结构的变化,来分析材料的硬度和拉伸性能的变化原因。结果表明,随着退火时间的延长,深冷退火试样晶粒尺寸呈先下降后上升的规律,β相的体积分数逐渐减少,转变为α相。深冷12 h轧制态TC4钛合金经过1 h的退火处理后,晶粒尺寸出现小幅度的下降,这与退火过程中产生的较小晶粒有关,并且材料在轧制后继续深冷使得材料的变形能更高,在退火过程中容易产生更多的小晶粒,同时更有利于促进β相向α相转变,材料在500 ℃退火1 h时综合力学性能表现优异。当退火时间超过1 h后,材料内α相和β相两相体积分数的变化逐渐趋于平缓,并且随着退火时间的延长,晶粒粗化现象比较明显。因此,材料的强度和硬度均低于退火1 h时的强度和硬度。冷轧变形的TC4合金经12 h深冷后在500 ℃退火1 h较为理想,可获得较好的综合力学性能。     

热变形温度对TC18钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了热变形温度从(tβ-25℃)～(tβ 20℃)变化时,对TC18钛合金模锻件显微组织和拉伸、冲击、断裂韧度等主要力学性能的影响.结果表明:合金强度随变形温度升高变化不大,均在1 200 MPa左右;而塑性、冲击韧性以及断裂韧度等性能指标对热变形温度变化反应敏感;两相区变形时获得双态组织,合金的塑性和冲击韧性较高,ψ≥40%,aKU≥40 J/cm2;但断裂韧度偏低,KIc＜50 MPa·m1/2.β区变形时获得片状组织,合金具有较高的断裂韧度,KIc＞50 MPa·m1/2;但塑性和冲击韧性较低,ψ≥20%,aKU≥25 J/cm2.在相变点附近变形时容易导致合金组织和性能出现不均匀性.     

脉冲电流冲击处理对TC11钛合金组织与性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、万能材料试验机和显微硬度计等研究了脉冲电流冲击处理(EST)对TC11钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:不同脉冲数对TC11钛合金微观组织中α相的比例、β转变组织的板条尺寸和残余压应力大小影响明显,随EST脉冲数的提升,α相含量及板条状β转变组织中次生α相含量呈现先增加后减少的趋势。经最佳工艺参数(900 A、50 Hz、25个脉冲)脉冲电流冲击处理后,TC11钛合金中α相细小均匀,β转变组织板条长度、厚度和间距较处理前试样分别减小了51.9%、58.0%和36.8%,此时合金力学性能提升最为明显:伸长率提高了12.7%,显微硬度增加了4.7%,残余压应力增加48.4%。     

双重退火工艺对TC21钛合金力学性能和断口形貌的影响

利用光学金相、扫描电镜以及拉伸、冲击、断裂韧性试验等手段研究了不同双重退火工艺对TC21钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:第一次退火温度一定时,随着第二次退火温度的上升,试样中块状α相更易于形成;第二次退火温度一定时,随着第一次退火温度的上升,试样中形成大块α相的概率变小;TC21钛合金的断面收缩率对不同双重退火工艺最为敏感;900 ℃×2 h+500 ℃×4 h双重退火工艺下制备的试样具有弯折的粗大条状α相及最大的冲击吸收能量;950 ℃×2 h+590 ℃×4 h双重退火工艺下制备的试样能在裂纹扩展中吸收最多的能量,具有最高的断裂韧性。