低温环境下Ti6Al4V合金超塑性拉伸变形行为分析

通过在低温(700⁸50℃)环境下,对未经预处理的Ti6Al4V合金板材进行超塑性拉伸变形,分析其超塑性变形能力和力学行为,并对其低温超塑性变形机制进行了研究。结果表明:Ti6Al4V合金在常压空气中具有优异的的低温超塑性变形性能;在700850℃)环境下,对未经预处理的Ti6Al4V合金板材进行超塑性拉伸变形,分析其超塑性变形能力和力学行为,并对其低温超塑性变形机制进行了研究。结果表明:Ti6Al4V合金在常压空气中具有优异的的低温超塑性变形性能;在700⁸50℃温区内应变速率敏感性指数约为0.3;850℃条件下,Ti6Al4V合金的超塑性变形机制为晶界滑动;700850℃温区内应变速率敏感性指数约为0.3;850℃条件下,Ti6Al4V合金的超塑性变形机制为晶界滑动;700⁷50℃时合金发生非典型超塑性变形。     

Al对原位自生Ti基复合材料中TiB晶须增强相生成的作用

借助于X射线衍射(XRD)，差示量热分析(DSC)以及扫描电镜(SEM)研究了A1对Ti基复合材料中TiB晶须增强相生成的作用。研究结果表明：无论在Ti—B体系，还是在Ti—B—A1体系中，生成的增强相均为TiB，A1的加入并没有导致新相的产生；Ti—B体系中加入A1后，促进了TiB的生成反应，使TiB的初始生成温度从1262℃降低到856℃；并且TiB增强相得以细化，分布均匀。     

SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料的界面行为及力学性能

采用箔-纤维-箔法制备SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料,研究Ti6Al4V在连续SiC纤维增强Cu基复合材料中作界面改性涂层时的界面反应结合特征.利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析复合材料显微组织、断口形貌以及SiC_f/Ti6Al4V界面和Ti6A14WCu界面的反应扩散特征.结果表明:该复合材料的抗拉强度并没有显著提高;SiC_f/Ti6Al4V界面反应非常微弱;而Ti6Al4V/Cu界面反应非常明显,主要是Ti原子与Cu原子之间的反应,反应层厚度约为20 μm;反应产物主要呈4层分布,分别为CuTi_2、CuTi、Cu_4Ti_3和Cu_4Ti.     

Ti6Al4V钛合金的变形组织及织构

在温度850~930°C、应变速率0.01~1 s-1的条件下,对初始组织为等轴组织的Ti6Al4V钛合金进行变形程度为70%的热压缩变形实验,研究合金的变形组织及织构。结果表明,当温度低于900°C、应变速率高于0.1 s-1时,合金的组织主要是拉长的α晶粒;而在高于900°C以及低应变速率下,则会发生动态再结晶。电子背散射衍射（EBSD）结果显示,合金在再结晶过程中亚晶界吸收位错,最终形成大角晶界。在930°C时动态再结晶已基本完成,水冷至室温时形成针状α相。与原始组织相比,合金在930°C变形时织构得到增强,低于930°C变形时织构变弱。     

钎焊间隙对C/SiC复合材料与Ti6Al4V合金接头组织和性能的影响

采用AgCuTi+ SiC连接材料对C/SiC复合材料与Ti6Al4V钛合金进行钎焊,并对钎焊接头进行了室温抗剪强度测试和室温至600℃热震试验.使用扫描电镜(SEM)观察了0.10～0.90 mm钎焊间隙范围内,钎焊接头的界面微观组织情况.结果表明,钎焊间隙为(0.55±0.05) mm时,接头平均抗剪强度值最高,达到141 MPa,且未发现热震裂纹.     

氢对Ti—6Al—4V合金的高温增塑作用

测定了各种氢含量对Ti-6Al-4V合金的流变应力(σ),应变速率敏感指数(m)和延伸率(δ)的影响,并对其微观结构进行了观察研究。结果表明,适量的氢对该合金在800—860℃范围内具有减少流变应力和降低超塑温度以及增加塑性的作用。     

Ti6Al7Nb和Ti6Al4V合金的热氧化行为

在600～900℃温度下,0.5～72 h时间范围内空气气氛下对Ti6Al7Nb进行热氧化,根据增重曲线计算其氧化动力学规律,利用XRD、XPS分析表面氧化层的相组成、成分和价态,并以Ti6Al4V合金做为比照.结果表明,Ti6Al7Nb合金较Ti6Al4V合金抗氧化能力更强.同等氧化条件下,Ti6Al7Nb合金的氧化速率常数(k)更小.对短时间(1 h)氧化的样品的表面分析显示:各合金元素均以最高价态或稳定价态存在,其中Al和V被富集,而Nb则贫化;另外,Ti6Al7Nb合金和Ti6Al4V合金氧化层主要由金红石型TiO2(R-TiO2)组成,Al2O3相仅出现在900 ℃Ti6Al4V合金样品中.     

压痕诱发的Ti6Al4V合金塑性变形行为

采用有限元软件研究了Ti6Al4V合金的压痕塑性变形行为,得到压头尖端与工件接触面正下方区域的等效应力和等效应变分布.在有限元模拟中,网格划分越细密,精确度越高,但会消耗极大的计算资源.因此,在本模拟试验中,采用由稀疏到细密的网格划分方式,先对整体进行划分,随后对需要进行详细分析的局部区域进行网格细化,从而达到优化模型...     

微量硼元素添加对Ti6Al4V-xB组织及性能的影响

采用高真空非自耗熔炼及吸铸方法制备不同硼含量的Ti6Al4V-xB(x=0,0.05,0.1,0.5,质量分数,%)合金,将合金在900℃下进行2 h保温退火。研究了不同微量硼元素添加对Ti6Al4V-xB的铸造显微组织及力学性能的影响。结果表明,微量硼元素的添加影响了钛合金高温形核过程,在固-液前沿富集B元素阻碍初始β-Ti长大,有效细化钛合金晶粒,当硼含量超过0.1%时,则有TiB相的析出。Ti6Al4V-xB合金的强度极限随硼含量的增加单调上升,由893 MPa变为966 MPa,这是细晶强化和析出强化共同作用的结果;合金的塑性则是先升高后降低,Ti6Al4V-0.05B的塑性提高了15%,而Ti6Al4V-0.1B与Ti6Al4V-0.5B的塑性则降低了50%,是因为析出脆性的Ti B相,形成脆性断裂敏感带。     

氟化物A-TIG焊接Ti6Al4V的电弧行为

试验选用MF型氟盐(LiF，NaF，KF)、MF2型氟盐(MgF2，CaF2，BaF2)和KN型钾盐(KF，KCl，KBr)对氟化物A-TIG焊接Ti6Al4V的电弧行为进行了研究. 结果表明，LiF和KBr活性剂不会影响A-TIG焊电弧行为；KF和CaF2活性剂会显著收缩电弧，增加电弧温度，但不会影响电弧力；MgF2活性剂能显著收缩电弧，增加电弧温度，并能增大电弧力；BaF2活性剂不会影响电弧形态，但能增加电弧温度，减小电弧力；NaF和KCl活性剂可以不同程度地收缩电弧，增加电弧温度，但不会影响电弧力. 此外，A-TIG焊接Ti6Al4V应优先选用氟化物作为活性剂，在MF型氟盐中应优先选用KF，在MF2型氟盐中应优先选用MgF2.     

In-situ tensile deformation behavior of powder metallurgy Ti6Al4V alloys

In this study, in-situ tensile deformation behavior of powder metallurgy (PM) Ti6Al4V alloys was investigated to analyze the crack initiation and propagation. Accordingly, the fracture mechanisms of the as-sintered and forged PM alloys were summarized. At the initial stage of plastic deformation, cracks appeared in the stress concentration area of pores in the as-sintered Ti6Al4V alloy, and the crack propagation direction was along the phase boundary. Due to the existence of pores, early fracture was obtained, resulting in low elongation of 6.3%. After forging, the crack initiation occurred between α lamellar structure, and the propagation direction was along the lamellar direction. The fine lamellar structure in different directions in the forged PM Ti6Al4V alloy can hinder the crack propagation, thus improving the plasticity. As a result, better comprehensive mechanical performance was obtained in the forged sample, with UTS of 960 MPa, YS of 850 MPa, and EL of 16%.     

Oxidation behavior of in situ TiCp/Ti6Al4V composite with self-assembled network microstructure fabricated by reaction hot pressing

This study focuses on an attempt to improve the oxidation resistance of titanium matrix composites (TMCs) by tailoring an in situ TiC particles reinforced Ti6Al4V (TiCp/Ti64) composites with a novel three-dimensional (3D) network microstructure. The oxidation behavior of the novel composite was investigated in air, between a temperature range of 873–1073 K for 100 h. Oxidation kinetics and microstructural observation reveal that the novel composite exhibits a superior oxidation resistance due to the 3D network microstructure and a self-assembled TiCp wall. The networked microstructure not only effectively blocks oxygen diffusion but also decreases growth and spallation of the oxidation scales.     

Ti6Al4V合金吸氢行为研究

研究了Ti6Al4V合金在不同置氢温度、保温时间和氢压下的吸氢行为,利用光学显微镜研究了氢在钛合金中的分布规律。研究结果表明,Ti6Al4V合金的氢含量是由置氢温度、保温时间和氢压来控制的。随着置氢温度的升高,氢含量先增加后降低。随着氢压的增加,氢含量直线增加。钛合金的吸氢过程实质上是氢的扩散过程,随着保温时间的增加,合金中的氢分布逐渐趋于一致。     

Plasma nitriding behavior of Ti6Al4V orthopedic alloy

The influence of plasma nitriding on mechanical, corrosion and tribological properties of Ti6Al4V has been investigated using X-ray diffraction, microhardness tester, scanning electron microscopy, pin-on-disc tribotester, electrochemical polarization and impedance spectroscopy. Plasma nitriding treatment of Ti6Al4V has been performed in 25%Ar-75%N₂ gas mixture, for treatment times of 1-4 h at the temperatures of 650-750 °C. The corrosion tests were carried out in Ringer solution at 37 °C, and the wear tests were performed in dry sliding conditions. XRD analyses confirm the formation of δ-TiN and tetragonal ?-Ti₂N phases in the modified layer. It was observed that the surface hardness and wear resistance increase as the treatment time and temperature increase. The electrochemical impedance measurements indicate a decrease in double layer capacitance value and increase in charge transfer resistance for the nitrided specimens compared to the untreated ones.     

Ti6Al4V合金整体叶盘热等静压近净成形研究

本研究结合模具工艺与热等静压方法,整体近净成形出了复杂叶盘零件,并对模具变形、成形精度以及组织性能进行系统分析。结果表明,整体近净成形叶盘相对致密度达到99.5%。SEM结果显示:零件内部为均匀细小的α+β长条状组织,无明显孔隙和裂纹;组织致密,微观组织出现"分层"现象;同炉拉伸件抗拉强度可达920 MPa,性能优于同规模铸件,与锻件性能相当;分析断口微观形貌得出试样为韧性断裂;该方法成形零件材料利用率高,工艺成本低,成形周期较长。本研究为叶盘类零件热等静压近净成形提供了参考依据。     

轧制变形对网状结构TiB_w/Ti复合材料组织与力学性能的影响(英文)

通过反应热压技术成功制备出网状结构TiB晶须增强纯钛(TiBw/Ti)复合材料。原位合成的TiB晶须分布在大尺寸Ti基体颗粒周围形成网状结构。这种新型的网状结构TiBw/Ti复合材料表现出优异的综合力学性能。为了进一步改善力学性能及指导后续塑形变形加工,研究这种新型复合材料的轧制变形行为。结果表明:由于基体的形变强化,这种新型TiBw/Ti复合材料的强度可以通过轧制变形得到有效的提高,并且强度水平随着变形量的增加而增加。其中,通过轧制变形,可以使8.5%TiBw/Ti复合材料的强度从842MPa提高到 1030 MPa。需要指出的是,随着变形量的增加,TiB晶须的断裂程度也增加,这一点对复合材料的力学性能是不利的。     

水基凝胶注Ti-6Al-4V合金坯体

将凝胶注模工艺应用于金属Ti6Al4V合金粉末的成形,研究了高固相含量的Ti6Al4V合金粉末的料浆的制备,比较了金属浆料与陶瓷浆料的不同。结果表明粉末的颗粒形状是影响浆料固相含量的重要因素,浆料的固相含量随分散剂的增加而增加。最后制备出了固相含量为54%(体积分数,下同)的钛合金粉末浆料和形状复杂的坯体。坯体的抗弯强度随气雾化(GA)Ti6Al4V含量增加先增大后减小,随着坯体的固相含量增大而减小。当GA-Ti6Al4V含量为80%,固相含量为50%时生坯抗弯强度最大,为18.5 MPa。