工业纯钛TA1板材的研制

攀长钢经过几轮的研制,成功打通了工业纯钛的工艺路线,并生产出了符合GB/T3621-94的TA1板材。针对TA1研制过程中主要的技术难点进行了研究,结合攀长钢的现有实际情况:探索出了合理可行的电极制备、真空自耗熔炼、锻造开坯等工艺;得到了杂质含量是影响工业纯钛的主要因素的结论,并分析了杂质的来源,提出了相应的控制措施。通过这些措施,保证了TA1研制过程的顺利进行。     

工业纯钛TA2热变形过程的流变行为本构方程

利用Gleeble-3800热模拟实验机研究了工业纯钛TA2的热变形行为.变形温度为750~1000℃，步长50℃，应变速率分别为0.01、0.1、1和10 s-1.实验结果表明，TA2在热压缩变形过程中发生了加工硬化以及动态回复、动态再结晶.随着变形温度的降低和应变速率的增加，流变应力逐渐增加.为了准确预测TA2的高温流变行为，基于实验数据和双曲正弦Arrhenius模型构建了考虑应变影响的本构方程，本构方程中材料常数α、n、Q、lnA与应变之间存在6阶多项式关系.本文所提出考虑应变影响的本构方程可以用于研究工业纯钛TA2的高温流变行为.      

平面应变压缩工业纯钛的动态再结晶研究

利用Gleeble—3800型热模拟实验机,在变形温度650~800℃、应变速率1s~(-1)和5s~(-1)条件下对工业纯钛进行多道次平面应变压缩实验,模拟实际热轧生产。通过真应力、应变、软化率和加工硬化率等数据,研究工业纯钛多道次变形过程的软化现象和动态再结晶临界应变。结果表明,工业纯钛间歇时间内的软化率随着变形温度升高和应变速率降低而增加;再结晶临界应变量随着变形温度升高而减小,且动态再结晶临界应变ε_c与峰值应变ε_p存在线性关系:ε_c=0.467 6ε_p。     

TA1工业纯钛热物性参数测量及应用研究

为了实现纯钛板坯在钢铁工业加热炉中的加热过程自动化控制,测量了 TA1工业纯钛在21.6～975℃的密度、比热、热扩散系数等参数,计算了导热系数,分析了这些参数的变化规律,得到纯钛的晶格结构转变温度约为885℃,并在此基础上开发了 TA1钛坯加热自动控制模型,实现了在钢铁工业加热炉中高质量加热钛坯.工业试验结果表明,模...     

攀钢首批船舶用TA2无缝管通过用户初步验收

正2016年11月21日消息,攀钢开发的TA2无缝管通过了用户初步验收,目前正在用户试验平台上进行装机试验。据介绍,TA2钛合金被称为2号工业纯钛。工业纯钛多用做制造各种耐蚀部件,如热交换器等。目前,世界钛合金加工材年产量已达4万余t,钛合金牌号近30种,使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC_4)、Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。TA2无缝管属船舶用材,和不锈钢管材相比,TA2无缝管     

纯钛TA1热变形行为及加工图

采用Gleeble-3800热模拟机对一种纯钛TA1进行了等温等应变速率热压缩试验,变形温度范围为650~850℃,应变速率范围为1~20 s~(-1),变形量为60%。研究结果表明:纯钛的流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率升高而升高;采用Arrhenius本构模型构建了纯钛的本构方程,该方程可为纯钛热加工的数值模拟提供模型参考;根据动态材料模型构建了纯钛的热加工图,并通过纯钛的显微组织对热加工图进行了验证,结果表明纯钛热加工图的预测与组织演变规律一致。研究结果为纯钛热加工工艺的制定和优化提供了理论依据。     

短流程制备的TA1和TA10冷轧钛带组织与性能研究

利用电子束冷床(EB)炉熔铸TA1纯钛和TA10钛合金扁锭,通过直接热轧+冷轧的短流程工艺制备出厚度为0.3 mm的冷轧钛带,研究了TA1和TA10冷轧钛带退火后的显微组织、力学性能及电化学腐蚀性能。结果表明：TA1冷轧钛带由等轴α相组成,而TA10冷轧钛带由等轴α相、少量β转变组织及Ti₂Ni链状颗粒相组成;TA1冷轧钛带具有良好的强度和塑性,TA10冷轧钛带的强度提高而塑性降低;2种钛带在模拟海水介质中都显示出良好的耐腐蚀性能,TA10冷轧钛带具有更高的腐蚀电位、更大的极化电阻以及更小的腐蚀电流和钝化电流密度,耐海水腐蚀性能更为优异。     

TA2纯钛激光同轴送丝增材制造组织和性能研究

探讨了单向平行、蛇形往复和蛇形正交3种不同路径下利用激光同轴送丝增材制造技术制备的TA2纯钛试件微观组织和力学性能的差异。结果表明,在合适的工艺参数下,可以实现TA2纯钛激光同轴送丝增材制造的良好成形,试件表面呈银白色,其横、纵向力学性能均可达到GB/T 3621—2022对TA2纯钛板材的要求;3种路径下制造过程的热输入和散热条件类似,焊缝微观组织均为锯齿状α相。不同增材路径下的焊道熔合形貌不同,力学性能差异较大,其中单向平行和蛇形往复路径试件的各向异性较强,蛇形正交路径试件的各向同性较强;单向平行路径试件的纵向抗拉强度和屈服强度均最高,蛇形正交路径试件的横向断后伸长率较高,塑性较好。     

拉伸条件下纯钛力学性能的各向异性

<正>室温下,钛为密排六方结构(HCP),其c/a值为1.587。一般来说,HCP金属的力学性能表现为高度的各向异性。与各向同性的立方结构金属不同,HCP金属并不具备足够的滑移系统来实现形状的任意改变,并且往往因涉及机械孪生和位错滑移的交互作用,其塑性变形过程更为复杂。法国学者研究了纯钛在不同方向拉伸时应变速率(·εa)对其微观组织及力学性能的影响。实验材料为工业纯钛板材,平均晶粒尺寸为9μm。沿纯钛板材     

纯钛精轧过程的高温变形行为及本构方程

为了研究高温变形参数对热轧纯钛卷精轧段高温变形行为的影响,利用Gleeble-3800热模拟机对纯钛进行高温热压缩试验。根据热轧纯钛卷精轧过程的轧制工艺要求,考虑变形温度范围为700~800℃,应变速率范围为0.01~10 s-1,变形量为80%。结果表明:纯钛的流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率升高而升高;在700~775℃时发生了动态回复,在800℃下且应变速率小于1 s-1时还会发生动态再结晶。基于Arrhenius双曲正弦模型,利用线性回归方法建立了纯钛的本构方程,为纯钛的数值模拟和热加工工艺的制定提供了理论基础。     

攀钢集团江油长城特殊钢成功试制出舰船用TA2纯钛管

正4月19日,从攀钢集团江油长城特殊钢有限公司获悉,该公司特材厂经过多方努力,成功试制出3个规格的舰船用TA2纯钛管样管,这标志着攀长特已打通纯钛管TA2生产工艺路线,为该产品后续生产、接单提供了技术支撑。     

工业纯钛的性能测试

(一)实验 1.材料 工业纯钛板材、棒材、管材的品种规格见表1。     

钛及钛合金热氧化行为研究

对TA2纯钛和TA18钛合金试样在500～850℃温度范围内进行热氧化处理,采用静态增重法研究氧化速率,并采用XRD分析表层氧化物物相,探讨合金元素对热氧化动力学的影响机理。结果表明,TA2纯钛和TA18钛合金氧化增重都随温度提高而增大,在相同的热氧化温度和时间下,TA18钛合金的单位面积氧化增重曲线比TA2纯钛的平缓,增重比TA2纯钛慢;TA18钛合金的抛物线速率常数比TA2纯钛小,即TAl8钛合金的抗氧化性比TA2纯钛更好。TA2纯钛在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为1．24774×10、6．75902×10-2mg2·cm-4·h-1;TA18钛合金在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为7．853×10、3．66128×10-2mg2·cm-4·h-1。TA18钛合金抗氧化性比TA2纯钛更好的原因是：TA18钛合金氧化层由TiO2和A12O3组成,TA2纯钛氧化层完全由TiO2组成,A12O3比TiO2更致密,具有更好的阻挡氧向内层渗透的作用。     

反复轧制过程中TA1纯钛板的组织演化及强化机制

采用反复轧制工艺制备了超细晶TA1纯钛板。通过金相、透射电镜、X射线衍射、扫描电镜等手段,分析了纯钛板在反复轧制过程中,不同的应变量所对应的组织形貌特点,并测试了强度、塑性,观察了宏观断口与微观形貌。结果表明:纯钛在常规轧机上经过反复轧制可显著细化晶粒,晶粒尺寸由轧制前的80μm降至120 nm;强度则随着轧制应变量的增加而提高,当Von Mises等效应变为2.4时,平均屈服强度提高到678 MPa,是轧制前粗晶的3倍多;位错及其交互作用是细化晶粒的主要机制,在高密度位错区域由于位错的交互作用而形成了位错胞和亚晶粒,最终演变成超细晶粒;细晶强化和加工硬化是导致纯钛轧制后强度显著提高的主要原因。     

反复轧制过程中TA1纯钛板的组织演化及强化机制

采用反复轧制工艺制备了超细晶TA1纯钛板。通过金相、透射电镜、X射线衍射、扫描电镜等手段,分析了纯钛板在反复轧制过程中,不同的应变量所对应的组织形貌特点,并测试了强度、塑性,观察了宏观断口与微观形貌。结果表明:纯钛在常规轧机上经过反复轧制可显著细化晶粒,晶粒尺寸由轧制前的80μm降至120 nm;强度则随着轧制应变量的增加而提高,当Von Mises等效应变为2.4时,平均屈服强度提高到678 MPa,是轧制前粗晶的3倍多;位错及其交互作用是细化晶粒的主要机制,在高密度位错区域由于位错的交互作用而形成了位错胞和亚晶粒,最终演变成超细晶粒;细晶强化和加工硬化是导致纯钛轧制后强度显著提高的主要原因。     

高应变率下纯钛动态压缩力学性能各向异性

利用Instron电子拉伸机和分离式霍普金生（SHPB）压杠实验装置,研究了准静态和动态压缩条件下织构多晶纯钛板TA2的力学性能,对织构多晶纯钛板法向ND、轧向RD、横向TD等三个方向进行了压缩实验,得到了不同应变率下的应力-应变曲线。结果表明对于轧制和退火纯钛板,准静态和动态压缩力学性能均表现出明显的各向异性,且规律一致：均为ND方向屈服强度最大,TD次之,RD方向最小。     

纯钛TA2激光气体氮化涂层的组织与性能

使用快速横流的CO2连续激光器在工业纯钛TA2表面进行激光气体氮化改性处理,制备形成致密、无裂纹缺陷的改性层。用扫描电镜和能谱分析仪对激光气体氮化改性层的色泽、宏观形貌和微观组织进行分析;利用显微硬度计对氮化区域的显微硬度进行测试。研究结果表明:经过激光表面氮化处理后,在基体纯钛TA2表面发生了化合反应,生成以TiN为增强相的金黄色耐磨涂层。氮化改性层的组织主要是由细小的、枝晶状的TiN构成。随着激光输出功率的增加,TiN涂层的色泽特征由浅变深,表面形态由平整变为皱状。工业纯钛TA2显微硬度提高,表面强化明显。     

工业纯钛TA2冷轧板再结晶过程的研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机对工业纯钛TA2冷轧板进行退火实验,结合硬度法与金相法测定了TA2的再结晶温度,根据Arrhenius公式计算了TA2的再结晶激活能,并对冷轧退火板进行力学性能测试。结果表明保温时间为9 min时,TA2的再结晶温度在520～600℃之间,恒温700℃时,再结晶时间为1.84 min;再结晶激活能Q为5.6578×104 kJ.mol-1;当再结晶退火温度在680～700℃,保温时间在30min左右,钛板可以保持良好的力学性能。     

预应变对Zr702/TA2/Q345R复合板低周疲劳行为的影响

研究了预应变对Zr702/TA2/Q345R复合板低周疲劳行为的影响。研究表明,预应变对Zr702/TA2/Q345R复合板微观组织的影响与各层材料的晶体结构有关。在Zr702纯锆和TA2纯钛层中,随着预应变水平提高,滑移带和孪晶明显增多。预应变促进了Zr702/TA2/Q345R复合板的循环软化变形,使应变范围、循环塑性变形程度提高而疲劳寿命降低。预应变后,材料的反向屈服极限降低,棘轮损伤程度因此降低。尽管预应变提高了复合板组成材料的抗裂纹扩展阻力,但复合板在预应变后应变幅提高,加剧了塑性损伤累积,因此疲劳寿命降低。     

压下率对冷轧及退火纯钛板材织构的影响

冷轧纯钛的典型织构类型是以■为主要织构组分的棱锥织构。棱锥织构属于非对称织构,会使得纯钛板材呈现明显的力学性能各向异性。对纯钛板材进行多道次冷轧变形和再结晶退火处理,然后分别用X射线衍射仪(XRD)测试织构极密度及取向变化。结果表明：纯钛冷轧后主要存在的织构类型为■、■和■棱锥织构。经580℃/2 h退火,遗传了冷轧后主要的棱锥织构类型,其中■和■织构的极密度随压下率变化较退火前明显减小,而基面织构虽然强度高但组分少,加剧了纯钛板材的各向异性。