Ti_2AlNb基合金线性摩擦焊研究进展

与传统Ti-Al系合金相比,Ti_2AlNb基合金拥有良好的室温塑性,其优异的综合性能满足航空航天发动机对材料高比强度且轻质耐高温的要求。本文总结了该合金的线性摩擦焊接头连接与组织调控机理的研究进展,发现接头焊缝区几乎为B2单相组织,并表现为亚晶粒的组织特征。固溶时效后二次针状O相的析出数量随着前置固溶处理温度的升高而增多。粗大的板条O相的增多是固溶处理接头塑性提高而强度降低的主要原因。后续时效处理过程中析出的细小针状O相及塑性B2相的减少在提高接头强度的同时降低了塑性。因此,抑制B2晶粒尺寸的同时控制O相的析出形态和数量是获得接头良好力学性能的关键。     

固溶处理对一种新型亚稳定β型钛合金组织与力学性能的影响

研究了固溶处理对一种亚稳β型Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb钛合金组织与力性能的影响。结果表明:经(α+β)固溶后的组织为拉长的β晶粒,晶界和晶内析出球状初生α相;时效后,晶内β基体上均匀析出细小针状的次生α相。β单相区固溶后的组织为等轴β晶粒;时效后,晶界析出取向相近的次生α相片层,晶内析出针状、平行交叉的次生α相。随固溶温度的升高,初生α相体积分数减少,β晶粒度增加。经(α+β)固溶+时效后,析出的次生α相细小;经β单相区固溶+时效后,析出的次生α相较粗大;经固溶后,合金拥有较高的强度和塑性,且随固溶温度的升高,强度减小,塑性增加;(α+β)固溶时效强化大于β单相区固溶时效强化,二者差约60 MPa。     

热处理对B2相区等温锻造Ti-22Al-25Nb合金组织和性能的影响

研究了B2单相区等温锻造Ti-22Al-25Nb(原子分数)合金经不同固溶加时效热处理工艺处理后,其显微组织的演变和力学性能的变化。研究结果表明,随着固溶温度的升高,Ti-22Al-25Nb合金组织中一次板条状O相变短变粗,体积分数减小,有球化的趋势,在随后的时效过程中会析出更多的次生针状板条O相;拉伸强度也随固溶温度升高而增加,塑性略微提高,断裂主要以沿B2晶粒的解理面解理断裂或准解理断裂为主,呈现许多近似层状的解理小刻面,其微观形貌为微孔状的韧窝。     

热处理对体育器械用钛合金组织与力学性能的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射分析(EBSD)、X射线衍射分析(XRD)等手段,对锻造态和固溶时效态Ti合金的显微组织、物相组成和力学性能进行了分析。结果表明,锻造态的Ti合金中主要含有α相和β相,而固溶态Ti合金由单一β相组成;随着时效温度的升高,Ti合金中的次生α相的体积分数减小,而宽度增大;时效处理后Ti合金的强度比固溶态有所增加,而塑性有所降低;随着时效温度的升高合金的抗拉强度和屈服强度减小,而断后伸长率和断面收缩率增加。     

α_2＋B2相区等温锻造及热处理对Ti-22Al-25Nb合金组织和性能的影响

研究了Ti-22Al-25Nb合金在α2＋B2相区等温锻造及不同制度热处理,其显微组织演变规律和室温、高温拉伸性能变化。结果表明：在α2＋B2相区等温锻造后显微组织仍由等轴α2相颗粒、O相包裹着的等轴α2相、细小板条状O相与B2基体组成,与原始锻棒组织的区别在于等轴α2相颗粒发生溶解,数量减少,尺寸下降;等温锻造后再在O＋B2相区固溶处理的,组织中等轴α2相颗粒分解,由等轴α2/O相颗粒、板条O相和B2基体组成,且随固溶温度升高,板条O相溶解,变粗、变短;等温锻造后经固溶加时效处理时,B2基体中析出二次针状O相,且随时效温度升高,二次针状O相变粗、变短,室温及650℃高温拉伸性能也随时效温度升高,表现为强度降低而塑性提高。     

热处理工艺对Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr合金组织和性能的影响

采用OM、SEM和XRD等方法研究了固溶时效热处理对近β型钛合金(Ti-3Al-6Mo-2Fe-Zr)显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,初生α相的含量逐渐降低,经930 ℃固溶处理后,合金为单一β相。固溶温度在830 ℃以下时,随着固溶温度的升高,初生α相逐渐转变为β相,第二相强化作用减弱,合金强度逐渐降低,塑性逐渐提高,断裂方式为微孔聚集型;固溶温度在830 ℃以上时,随着固溶温度的升高,β相晶粒逐渐粗化,合金强度降低,塑性下降,断裂方式由微孔聚集型断裂向解理断裂转变。随着固溶温度从780 ℃升高至930 ℃,初生α相的含量降低,β/α相界逐渐减少,耐腐蚀性能提升。经780 ℃固溶1 h(水冷),500 ℃ 时效6 h(随炉冷却)处理后,细小针状的次生α相于亚稳β相中沉淀析出,合金强度显著提高,但塑性下降。     

β锻造Ti-22Al-25Nb合金的组织转变与拉伸性能

采用SEM等方法观察经β相区温度锻造的Ti-22Al-25Nb合金在β相转变点以下不同热处理过程中的微观组织转变,测试所得组织状态下的合金拉伸性能。对该合金的微观组织转变规律以及与拉伸性能的关系和机理进行分析。结果表明,在固溶处理过程中,组织中原有的α2相颗粒和O相板条因溶解而减少,B2相基体含量相应增大;固溶处理温度升高可加剧各相含量的变化趋势,并在这一过程中伴随着B2相的再结晶且α2相和O相的存在对B2相的再结晶有限制作用;在时效过程中,O相以细小二次板条形式从B2相基体中析出,或在残留的α2相颗粒周边以块状形式生成。该合金经不同固溶＋时效处理后均具有良好的室温及高温拉伸性能;且因固溶温度升高造成细小O相二次板条含量增多而使合金呈强度升高、塑性下降的趋势,其中以1000℃固溶＋800℃时效处理的状态具有强度和塑性的最佳匹配。     

固溶和时效温度对TC6钛合金显微组织与力学性能的影响

研究了不同温度的固溶和时效工艺对TC6钛合金显微组织和性能的影响。结果表明:800～840℃固溶后,合金由初生α相和亚稳β相组成,两相随着温度升高而长大,合金强度和塑性略有上升;880℃固溶后,亚稳β相依然保留到室温,然而在拉伸过程中出现应力诱变斜方马氏体α″相,导致双屈服现象;920～960℃固溶后,初生α相减少,大量的细针状斜方马氏体α″相在亚稳β相上析出,强度上升塑性下降;当超过β相变点固溶后,主要由粗大针状六方马氏体α?相组成,强度下降同时拉伸为脆性断裂。对于固溶样品经过不同温度时效处理,主要变化过程是亚稳β相分解为次生α相及其长大,300℃时效后,相比固溶态强度上升但塑性下降,亚稳β相中弥散析出次生α相及少量的ω相;当时效温度升高到400℃,强度继续上升接近最大值但塑性最差;500℃时效后,强度最高然而合金元素充分扩散,塑性得到提升;550℃时效后,强度有所下降但塑性明显提升,此时具有较佳的强塑性匹配;600～700℃时效后,初生α相聚集长大并且含量增加,次生α相在β基体上析出且逐渐长大为层片状,强度下降塑性进一步提升。     

热处理工艺对Ti650合金板材组织演变及性能的影响研究

研究了不同热处理工艺对Ti650合金板材组织演变及性能的影响。结果表明：Ti650合金板材对固溶温度的变化较为敏感,随着固溶温度的升高,加剧了初生α相的溶解,次生α相尺寸更加细小,且交错排列,增加了位错运动的阻力,板材强度升高,塑性降低。提高时效温度,次生α相由细针状长大粗化成为长片层状或短片层状,交错排列成不同取向的集束,板材塑性大幅升高,强度略有降低。在时效温度700℃、时效时间2.5～6 h条件下,时效时间对板材组织与性能的影响较小。固溶冷却速率会影响次生α相的形核、析出和长大,降低冷却速率,次生α相由弥散的细针状长大成为短棒状,细晶强化作用减弱,板材室温强度降低,塑性提高。     

热处理对Ti2AlNb合金显微组织及力学性能的影响

B2相区等温锻造的Ti-22Al-25Nb合金棒材940℃固溶后,在760~840℃时效处理,对其显微组织、拉伸及蠕变性能进行研究。结果表明：不同温度时效处理的显微组织均由初生粗板条状O相、二次析出的细板条状O相和B2基体组成,其中二次析出的O相可以通过时效温度来调节。随着时效温度的升高,Ti2Al Nb合金的室温及650℃高温拉伸强度降低而塑性提高;较低的时效温度（760℃）处理可以获得更好的抗蠕变性能。     

TB17钛合金初生α相对元素重分布和时效析出的影响

对TB17钛合金进行了亚β固溶处理(固溶温度800℃-835℃,固溶时间0.5h-9h),采用电子探针分析了Al、Mo、Nb元素在初生α相和β基体中的分布,研究了合金亚β固溶时初生α相析出、元素重分布规律及其对时效次生相的影响。结果表明,合金亚β温度固溶时以晶内析出针状初生α相为主,晶界析出少量片层状初生α相。初生α相析出量随亚β固溶温度升高而降低,固溶温度高于825℃时基本不析出α相。初生α相尺寸随固溶时间延长而增大,固溶时间超过2h后,初生α相析出量达到稳态。Al元素倾向于在初生α相中富集,Mo和Nb元素则倾向于β基体富集。初生α相中心部位Al元素浓度较高,边缘部位较低,而Mo和Nb元素中心部位则浓度较低,边缘部位较高。增加初生α相析出量,会使β基体Al浓度降低,Mo、Nb元素浓度升高。初生α相较少(2%)时初生α相周围的次生α相以针状或片层状形貌为主,远离初生α相区域的次生α相以似网篮结构为主,初生α相较多(10%)时次生α相均以片层状形貌为主。     

定量分析热处理对Ti_2AlNb合金显微组织及硬度的影响

对B2相区等温锻造后的Ti-22Al-25Nb合金在热处理中的显微组织特征参数进行定量分析。用图像分析软件Image-Pro Plus测量了各个相的体积分数、初生粗板条O相以及次生细板条O相的宽度及长度,采用多元线性回归的方法建立了显微组织特征参数与显微硬度的定量关系模型。结果表明:合金的显微组织主要取决于热处理制度。粗板条状O相通过固溶处理得到,较细的次生针状O相通过时效处理调节。初生粗板条O相的宽度和体积分数通过固溶处理控制;而二次析出的针状O相通过时效处理来调节。实验结果与统计分析表明,显微组织特征参数与显微硬度之间满足线性关系。     

热处理制度对Ti-22Al-27Nb合金显微组织和拉伸性能的影响

研究了不同热处理制度下Ti-22Al-27Nb(原子分数,%)合金的显微组织和拉伸性能.经过锻造的试样,直接进行短时时效,得到细小的网篮状组织,其室温和650℃时的拉伸性能都可以保持较高水平.长时时效后,O相比例增大,合金的强度增加,但塑性显著降低.合金在B2相区固溶后,经过水淬或空冷后进行低温时效,在初生的B2相上析出粗大且取向趋于一致的O相组织,合金的强度和塑性都较差.当合金在B2相区固溶随炉冷却后低温时效,将在初生的B2相上析出细小和取向不同的O和α2相,合金的强度能够保持到较高的水平,而塑性也明显增加.     

针状α_2相对Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo合金拉伸断裂机制的影响

研究了显微组织中含针状α2相的Ti3Al－Nb（Ti－24Al－14Nb－3V－0．5Mo）（摩尔分数,％）合金的拉伸断裂行为。结果表明,合金经α2＋β两相区较低温度940℃固溶1h水冷处理后,会从基体B2相中析出针状的α2相。裂纹通常萌生于针状α2相内部．穿过针状α2相扩展。等轴状初生α2相对裂纹的扩展有钝化作用,而针状α2相的存在对合金的塑性不利。     

固溶和时效处理对粗晶Ti-22Al-25Nb合金显微组织的影响

通过一系列固溶和时效热处理试验,研究了不同温度和时间对粗晶Ti-22Al-25Nb合金组织显微组织演变的影响。结果表明:在(O+B2)相温度区间进行固溶时,随着温度的升高,合金的O相含量逐渐增加,尺寸逐渐变大,在外观形态上由针状逐渐长大为球状;在(O+α_2+B2)和(α_2+B2)相温度区间进行固溶时,随温度升高合金表现为α_2相颗粒的增多和长大。合金在730℃进行短时时效时,主要表现为α_2相的析出和初生O相的形成,时效时间越长,α_2相和O相的长大越明显;在870℃进行短时时效时,表现为晶界α_2相的聚集和晶粒内部条状O相的形成,随着时效时间的延长,α_2+β→O的转变程度增加,α_2相含量出现明显的降低。     

Ti-22Al-25Nb合金等轴组织演变和拉伸性能

研究了Ti-22Al-25Nb合金等轴组织的演变及其对拉伸性能的影响。结果发现,经α_2+O+B2三相区等温锻后,在O+B2两相区固溶过程中,组织中初始O相板条粗化变短,冷却析出的细板条则溶解到B2基体中,α_2/O相颗粒不发生明显变化,固溶温度升高使得少量等轴O相发生溶解,rim O相厚度减小。而在O+B2两相区时效的过程中,大量细密的二次O相板条从B2基体析出,少量被rim O包围的α_2相向O相转变。时效温度升高时,析出的二次板条O相变得粗大,总体含量减少,rim O厚度增加。时效温度的升高还使得合金强度下降而塑性增加。     

固溶温度对新型亚稳β钛合金组织与性能的影响北大核心CSCD

通过光学显微镜、扫描电镜及拉伸性能测试等方式研究了固溶温度对一种新型亚稳β钛合金（Ti-3Al-8V-4Mo-4Cr-4Zr-2Nb-2Fe）组织与拉伸性能的影响。结果表明,在660-720℃范围内,随着固溶温度的升高,实验合金组织中的初生α相数量减少,β基体尺寸增大,抗拉强度降低,塑性升高。合金经460℃低温时效处理后,组织中的次生α相以短棒状和长针状两种形态析出,前者在初生α相密集区析出,后者在β晶内析出。随着固溶温度的升高,次生α相的厚度增加,长宽比减小,致密度降低,形态由针状向短棒状转变,同时,初生α相的含量不断减少;当固溶温度升至740℃时,晶内已无初生α相析出。合金经720℃×30 min/AC＋460℃×12 h/AC处理后,具有良好的强韧性匹配。720℃为该合金的最佳固溶温度。     

固溶温度对新型亚稳β钛合金组织与性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜及拉伸性能测试等方式研究了固溶温度对一种新型亚稳β钛合金(Ti-3Al-8V-4Mo-4Cr-4Zr-2Nb-2Fe)组织与拉伸性能的影响。结果表明,在660~720℃范围内,随着固溶温度的升高,实验合金组织中的初生α相数量减少,β基体尺寸增大,抗拉强度降低,塑性升高。合金经460℃低温时效处理后,组织中的次生α相以短棒状和长针状两种形态析出,前者在初生α相密集区析出,后者在β晶内析出。随着固溶温度的升高,次生α相的厚度增加,长宽比减小,致密度降低,形态由针状向短棒状转变,同时,初生α相的含量不断减少;当固溶温度升至740℃时,晶内已无初生α相析出。合金经720℃×30 min/AC+460℃×12 h/AC处理后,具有良好的强韧性匹配。720℃为该合金的最佳固溶温度。     

固溶时效对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb合金组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、时效温度、时效时间对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb(Ti-65541)合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在β相变点以上固溶并时效后,合金中析出细小的次生α相,初生α相完全消失;在较低温度固溶并时效后,次生α相和初生α相同时存在。时效温度对合金强度和塑性的影响最为显著,固溶温度次之,时效时间的影响最弱。随着时效温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度降低,塑性提高。随着固溶温度的提高,合金的强度提高,塑性降低。随着时效时间的延长,合金强度和塑性总体呈降低趋势。在740～760℃范围内固溶处理,在540～580℃范围内时效且时效时间在4～6 h内,可获得综合性能优异的Ti-65541合金。     

Ti-22Al-25Nb合金热机械处理组织与性能研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金的显微组织和力学性能,重点介绍了等温锻造温度、固溶时效处理对合金力学性能的影响规律。结果表明:随着等温锻造温度的升高,合金的强度和塑性先增加后降低。在O+B2两相区固溶时,随着固溶温度的升高,具有较高塑性的B2相体积分数的增加和等轴颗粒的减少是合金具有较高塑性的主要原因;而在α_2+B2+O3相区固溶时,片层厚度的减小有利于合金强度的提高,但过大的B2相晶粒尺寸和较细的片层厚度则对合金的塑性不利。相的含量、形态、尺寸对合金力学性能的影响较大,尽可能在B2相变点附近进行等温锻造,以控制等轴颗粒数量和B2相晶粒尺寸,在低温时效以获得较细的片层组织从而提高合金的强度和塑性。