高强韧钛合金热加工变形特征及其影响因素

高强韧钛合金作为结构材料在航空、航天等领域中具有不可或缺的地位,是钛合金发展最为重要的方向之一。综述了几种典型高强韧钛合金热加工过程中热变形激活能(Q_D)、流变应力及再结晶特征等最新研究进展,总结了合金成分、热加工参数及初始显微组织等因素对高强韧钛合金热加工变形的影响规律。最后,针对高强韧钛合金的热加工研究提出了建议,以期为现有高强韧钛合金的广泛应用及新型合金的研制提供参考。     

间隙原子掺杂高熵合金的研究进展

分析了间隙原子C、N、O、B对高熵合金组织和性能的影响;总结了四种间隙原子含量及其产生的固溶强化、晶粒细化、第二相强化作用对高熵合金组织及性能等方面影响,大量的研究表明,在高熵合金体系中掺杂间隙原子不仅可以调控相结构组成（促进/抑制相变,析出第二相颗粒）,还可以改变其形变机制（TWIP、TRIP效应）以实现材料的强韧化.其有效利用既可以拓宽高熵合金的设计思路,也可以有效降低航空材料的制备成本.最后提出了含间隙原子的高强高韧高熵合金组织结构设计研究的新方向：（1）了解不同类型高熵合金的掺杂机理,建立更适合高熵合金体系的固溶强化模型;（2）找出合适的间隙原子及其掺杂量来调节高熵合金微观结构和力学性能.研究设计掺杂不同间隙原子的高熵合金有望揭示不同间隙原子对其相结构、形变机制和力学性能的影响,具有重要的科学及工程实践意义.     

新型低密度高强高韧热轧层状钢研发

 鉴于能源短缺与高安全性要求,钢铁材料的低密度化与高强韧化成为高强钢的研发热点。大量报道证明,铝等元素合金化可以显著降低钢材密度,层状复合组织大幅度提高钢铁材料的韧性。在介绍国内外传统等轴晶粒高强韧钢、层状复合钢铁材料及低密度钢研发结果的基础上,提出了Fe-Al-Mn-C低密度双相钢的低中等合金质量分数（4%～12%）的合金化设计和高温铁素体和奥氏体的几何扁平化组织调控思路,制备出具有铁素体与马氏体相间排列的层片复合双相钢组织结构的高强韧钢研发思路。初步研究结果证明,层片双相钢的组织结构设计是可行的,实现了钢铁材料的高强度化（抗拉强度为1 000～1 500 MPa）、低密度化（6.5～7.5 g/cm3）和高韧性化（室温V型冲击韧性为200～400 J）,突破了传统等轴结构材料的强韧化机制制约,形成了新型层状复合结构强韧化的钢铁材料研发方向。强调未来需要对层片双相钢材料进行深入研究,以实现对化学成分、层片组织结构参数与材料强度、韧性和材料密度关系的定量研究,深入探讨低密度层状双相钢的层状组织调控机制及其强韧化机理,为未来高强韧金属材料研发及应用开辟出创新发展方向。     

高强高韧钛合金研究与应用进展

航空航天业的发展对高强度、高断裂韧性的新型钛合金的需求越来越迫切,研究具有自主知识产权并用于航空大型结构件的新型高强高韧钛合金得到世界各国的重视.综合评述了国外传统的Ti-1023、BT22合金、β-21S合金、β-C合金,新型Timetal555和VST55531合金以及我国的TB2和TB10合金等7种高强高韧钛合金研究及应用现状,分析了合金的成分、组织、强度、塑性、断裂韧性等特点.根据国内外高强高韧钛合金发展现状,提出发展方向:研制Rm≥1300 MPa,K(IC)≥55 Pa·m(1/2)新型高强韧钛合金;新型合金成分应以Ti-Al-Mo-V-Cr系为主;探索加工工艺与高强高韧钛合金合金组织及性能的关系;发展具有优异的淬透性及良好的锻造性能为主的大型锻件用高强高韧钛合金.     

微合金非调质钢的强韧化及优化设计

徽合金非调质钢是应用微合金化理论和强韧化理论发展起来的一类钢种。本文简述微合金非调质钢的发展概况,分析了微合金强韧化的机制,探讨了微合金非调质钢成分、工艺、组织和性能间关系的数学模型以及钢种设计和工艺的优化问题     

形变热处理对TC11钛合金热稳定性的影响

采用正交设计方法研究了形变热处理的变形温度、变形度、矫正温度及时效温度对TC11钛合金热稳定性的影响;探讨了合金在500℃、100b热暴露过程中β转变组织内部的相变行为及对合金塑性产生不利作用的机制。试验结果表明:合适的形变热处理工艺可使合金获得较好的热稳定性;残余β相的进一步分解及次生α的粗化是使合金在热暴露过程中塑性降低的主要原因。     

中子/同步辐射衍射表征技术及其在工程材料研究中的应用

以先进钢铁、高温合金、钛合金、铝合金为代表的工程材料研究,亟待发展先进的原位微结构与应力表征技术,以揭示材料与工程部件在制备与服役过程中晶体结构与多尺度微观组织／应力场的演化规律,阐明温度、应力、电、磁等复杂多外场作用下包括形变损伤、相变微观机制在内的工程材料微观力学行为。在评述了中子与同步辐射先进原位表征技术的方法原理、装置发展与各自优势特点的基础之上,总结了其在金属材料形变与相变基础与应用研究中的新进展及展望。      

Inconel600合金高温微动磨损特性

采用SRV-Ⅳ高精度微动磨损试验机研究核电材料Inconel600合金的高温微动磨损行为和机制.温度升高有利于黏着区的形成,抑制微滑区的产生,促使摩擦系数和磨损量逐渐减小.摩擦氧化主要发生在环状滑动区,中心黏着区相对很少.高温下氧元素分布较室温下的更加聚集.中心黏着区表面氧含量较低,表层大量存在Ni、Cr和Fe的单质.磨痕表面氧化物由NiO、Cr₂O₃和Fe₃O₄组成.室温和高温条件下磨痕表面中心黏着区和环状滑动区交界处产生了微裂纹,高温下裂纹萌生在微滑区,与室温下相比,高温下裂纹萌生的数量更少,长度更短.      

氧化铈对轧制钼合金板力学性能的影响

采用俄歇电子能谱仪,扫描电子显微镜(SEM),维氏硬度计, 电子万能材料试验机研究了钼铈合金的结构、形貌、高温屈服强度、韧化作用等.结果表明,在钼中添加适量的Ce2O3,可起到室温强韧化和高温强化作用.从钼铈合金板的力学性能上反映了Ce2O3在该材料的细晶强韧化机制和杂质在第二相粒子表面的吸附机制.     

TA15ELI显微组织及损伤容限性能研究

采用一火β区热轧和一火两相区上部温度热轧获得了片状组织的TA15ELI钛合金厚板，通过两相区900℃、930℃、950℃和β区980℃退火热处理进一步调整合金显微组织和损伤容限性能，测定了不同热处理状态下合金的显微组织特征参数和室温拉伸性能、断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率，分析了显微组织对损伤容限性能的影响关系。研究发现：两相区退火，随着退火温度的升高，TA15ELI钛合金组织中初始β晶粒尺寸和α集束尺寸基本不变，α片平均厚度有所增加，合金强度和塑性均有所下降，da／dN降低，KIC提高；合金在β区980℃退火较两相区退火具有更好的损伤容限性能和综合性能。     

TiNbMoZrSn合金的性能、组织与表面处理

文章以TiNbMoZrSn钛合金为研究对象,对该合金进行了较为系统的研究,阐述了合金的塑性变形与强化机制,分析了不同热处理制度对材料微观组织和力学性能的影响,并探索了电解抛光和水浴处理的手段对合金表面形貌及力学性能的作用,明确了TiNbMoZrSn钛合金的热处理和表面处理工艺,也为其他β型钛合金材料加工提供参考和借鉴。     

钢铁结构材料的组织细化

采用组织超细化提高钢铁结构材料的强细性和使用寿命是上个世纪90年代中期以来的发展趋势。介绍了我国973第一批项目之一“新一代钢铁材料重大基础研究”的主要5种超细化方法，适用于不同强度和显微组织的钢类：具有铁素体 珠光体(F P)的碳素或低合金钢，采用强力轧制和形变诱导铁素体相交(DIFT)技术；在薄板坯连铸连轧现代流程下，采用第二相(析出相)的纳米化控制；具有低碳贝氏体或针状铁素体的微合金钢采用形变诱导析出(DIP)和中温相交控制；采用调质处理的合金结构钢，应用新的合金设计思路以提高界面温度，增加氢陷阱和二次硬化路线，快速超细晶热处理的综合技术；发展无碳化物贝／马组织和富碳残奥薄膜以做到中低温回火合结钢的强韧化优良配合。     

Nb微合金化汽车用TWIP钢的研究进展

汽车是日常生活中主要交通工具之一,其用钢质量的优劣直接关系到汽车本身及乘坐人员的安全,因此研发高性能汽车用钢至关重要。微合金化是有效改善汽车用钢性能的手段之一,微合金元素铌可细化晶粒,提高材料的强韧性及氢致延迟断裂性能,备受研究者的青睐。总结了微合金元素铌对汽车用TWIP钢组织的影响,综述了铌对汽车TWIP钢力学性能、耐磨性能及抗氢致延迟断裂性能等的作用及相应机制,并提出了现阶段铌微合金化汽车用TWIP钢研究过程中存在的问题,为后续低成本、高效地发挥铌元素在高强度汽车钢中的应用提供参考依据。     

中国微合金钢研究的现状

本文简要介绍了自1958年以来中国含Nb、V和Ti高强度低合金钢的发展现状,总结了在改进现有钢种过程中开展的微合金化研究和微合金钢生产中的一些经验。鉴于中国能源开发、交通运输、轻工农机等领域对节能高效材料的迫切要求,近期内计划大力加强微合金化的基础研究工作,其重点是Nb、V、Ti和REM复合微合金化机制和作为钢的强韧化主要因素的微合金C-N化合物在热形变和冷却过程中溶解析出规律。对于发展适于中国冶金装备状况的微合金钢控轧新工艺也有很大的兴趣。中-西德之间在这领域的技术合作具有广阔的前途。     

一种新型超高强钛合金材料初探

设计了一种九元系α+β两相新型超高强钛合金。探讨了3种极端合金元素含量的新型钛合金经VAR熔炼+常规锻造+热轧制备14 mm棒材的工艺。研究了合金元素含量和热处理对该新型钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,该合金在极端元素含量波动情况下具有不同的组织形貌特征;在室温下该材料具有1 200～1 700 MPa的抗拉强度和一般低于5%的延伸率,可以进行真空电子束焊接,但韧性较低;在600℃下具有一定的高温短时强度。根据以上特点,该新型钛合金有望被应用于有特种服役条件要求的场合。     

Ti-2Al-2.5Zr合金焊丝低倍组织坑痕形貌形成原因分析

Ti-2Al-2.5Zr合金焊丝的低倍组织中普遍存在细小坑痕形貌。为判定焊丝坑痕的缺陷性质,通过对显微组织和能谱成分的综合分析,初步判断钛合金焊丝低倍组织中出现的细小坑痕为金相腐蚀造成的腐蚀坑,再通过观察不同腐蚀时间的显微组织发现坑痕直径随着金相腐蚀时间增加而不断变大,从而验证了低倍坑痕为金相检验过程中的点腐蚀所致。Ti-2Al-2.5Zr合金铸锭制备过程中不可避免地存在微区成分的差异,加上热加工过程中动态再结晶对成分的再分配效应,引发了材料局部微区成分及组织不均匀,这是金相腐蚀后呈现坑痕形貌的原因。由此可见,低倍组织中的腐蚀坑痕不属于冶金缺陷,不会影响钛合金焊丝的整体冶金质量和性能水平。     

循环热处理对激光复合制造TA15合金组织及性能影响

以TA15钛合金粉末为原料,锻造TA15钛合金板料为基材,采用激光复合制造技术制备实验试样。利用光学显微镜(OM)及扫描电子显微镜(SEM)等方法观察试样显微组织及断口形貌,对试样室温拉伸性能进行测试,以探究循环热处理对激光复合制造TA15钛合金试样拉伸性能和显微组织的影响,并分析xy向及z向试样在不同热处理制度下的断裂机制。研究结果表明:激光复合制造试样包括锻造基材区、激光沉积区和热影响区3部分,在热影响区内随着逐渐向沉积区靠近,等轴状初生α相体积分数减少,β相体积分数增加;循环热处理会降低材料强度,提高材料塑性;由于不同取样方向试件β晶界受力状态不同使xy向及z向试样室温拉伸性能呈现各向异性,循环热处理会弱化抗拉强度的各向异性特征,加强塑性的各向异性特征;循环热处理使xy向试样断裂机制由半解理半韧性断裂变为完全韧性断裂。     

亚稳定β钛合金中等温斜方马氏体a”相的形成

在钛合金中由于β-Ti基体化学成分的差异,其马氏体相以密排六方晶系或斜方晶系的晶体结构呈现。目前钛合金中形成斜方马氏体a”相的途径主要有两种,一种是合金在口相区固溶然后快速冷却到室温的过程中形成斜方马氏体a”相,另一种是合金亚稳定β相在室温下的变形过程中形成斜方马氏体a”相。     

金钼股份高性能钼合金材料制备项目获国家技术发明二等奖

由金堆城钼业股份有限公司和西安交通大学共同承担的“高性能钼合金材料制备关键技术及其应用”项目获国家技术发明奖二等奖。该项目以提高国内钼合金结构材料强韧性能为目标,历时10余年研发,揭示了多尺度稀土氧化物掺杂钼合金的形变断裂机理与主导因素,提出了纳米掺杂强韧化的新思路,突破了钼合金中稀土氧化物的纳米化及均匀弥散分布等关键技术瓶颈,发明了高性能钼合金材料制备关键技术,大幅度提高了钼合金强度与延、韧性及使用寿命。     

西北有色金属研究院钛合金研究进展

概述了西北有色金属研究院（NIN）研发的部分高温、高强、低成本、超塑性及低温钛合金近年来的研究进展。指出：使用温度在550～650℃之间的高温钛合金中，550℃高温钛合金已获得应用，Ti-600合金因室温和600℃下综合性能优异，尤其是极佳的蠕变性能，可以用做高推重比发动机压气机轮盘和叶片，具有较好的应用前景；在强度级别为1000～1600MPa的高强钛合金中，Ti—B20合金和Ti-1300合金适宜制作高强或超高强钛合金弹簧；低成本钛合金、超塑性温度较低且应变速率较高的超塑性钛合金、低温钛合金的研究从未间断过，某些合金也已得到应用；NIN今后研究重点是建立已研发合金的规范体系，降低其制造成本，提高其使用性能，最终使其获得广泛应用。