激光增材连接TC4-DT钛合金的组织及力学性能

采用激光增材连接技术对“X”型坡口TC4-DT钛合金锻件进行连接,利用OM和SEM对连接后TC4-DT钛合金基材、热影响区和连接区三个区域的宏微观组织形貌进行表征分析;采用维氏硬度计测量三个区域的显微硬度;采用万能试验机和摆锤冲击仪对不同取样类型的试样进行室温拉伸和冲击实验。结果表明:激光增材连接区与基体形成致密的冶金结合;显微硬度分布从基材到连接区呈递增趋势;随着拉伸试样中连接区占比的降低,TC4-DT钛合金的强度表现为先升高后降低,而塑性却呈现降低的趋势;冲击韧性a kU均在55 J/cm²以上,U型缺口开口方向对连接区冲击韧性影响较大,对结合区冲击韧性无明显影响。     

热处理对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC4钛合金进行不同热处理工艺处理,并观察分析了不同工艺处理后TC4钛合金的金相显微组织。通过拉伸、示波冲击试验,分析研究了固溶处理和时效处理对TC4钛合金显微组织、力学性能和冲击韧性的影响。结果表明,TC4钛合金固溶时效后的组织由β基体和析出的α相组成,具有片层状β相和小针丛状α相组织可获得较高综合性能。断口ESEM分析表明断裂特征为韧窝状穿晶韧性断裂。     

超窄间隙激光焊接TC4钛合金接头组织及性能研究

以TA2为焊丝,采用超窄间隙激光焊接方法焊接了10 mm的TC4钛合金板,间隙为2 mm。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸试验机分析了TC4钛合金接头的组织与性能。结果表明,选取合适的工艺可以实现TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接,获得无缺陷的焊接接头。接头由母材、热影响区、熔合区、焊缝组成,界线清晰。其中热影响区为网篮状组织,焊缝由大β晶粒组成,大晶粒内部为杂乱的α+α′相针状组织,热影响区晶粒明显细化。由于超窄间隙的啮合效应,接头最大抗拉强度为893 MPa,达到母材的84.7%,断裂位置在焊缝中心。焊缝区和热影响区的显微硬度高于母材,且在热影响区的显微硬度最大,接头整体显微硬度呈马鞍状分布。     

热处理对TC4-DT钛合金组织性能的影响

研究了Ф300mm的TC4-DT钛合金几种热处理工艺参数对显微组织和室温性能的影响。研究表明α＋β区锻造Ф300mm的棒材晶粒较大,低倍呈现模糊晶,局部区域有明显的清晰晶,表明大规格棒材锻造均匀性较差。大规格的棒材＋双重退火热处理后,拉伸性能和断裂韧性均能达到Rm≥825MPa,RP0.2≥750MPa,A（纵向）≥8％,Z≥15％;KIC（T—L）≥90MPa·m1/2,具有良好的强度塑性匹配性能。α＋β相区锻造的Ф300mm棒材经965℃／1h Ac十550℃／6h AC和940℃／1h AC＋570℃／6h AC处理后,疲劳裂纹扩展速率在△K=11MPa·m1/2时,分别达到2．833036×10^-6mm／cycle和7．294209×10^-6mm／cyele。     

TC16钛合金不同退火制度的显微组织研究

对TC16钛合金棒材各种退火制度下的显微组织进行了X射线及显微组织分析.结果表明:不同温度、保温时间及冷却条件下退火后的合金均由α + β两相组成.α + β两相区退火时,组织为片状α和等轴α分布在β基体上.随退火温度升高,α相等轴化程度提高,α晶粒尺寸明显增大;随退火保温时间延长,等轴α含量增加且晶粒尺寸增大;空冷条件下,组织中片状α和等轴α更细小.β单相区退火时,组织为粗大的β晶粒内分布着不同取向α片域,α片间为β中间层,原始β晶粒的晶界为α.     

退火温度对TC4钛合金热轧板材的显微组织、织构和力学性能影响

对用电子束冷床炉(EB炉)熔炼的TC4钛合金热轧板材进行三火轧制变形,研究了退火温度对其显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明：TC4钛合金的原始轧态组织为双态组织,由初生α相和β转变组织构成。退火后等轴α相的含量提高,次生α相的含量降低并趋于球化,组织的等轴化程度提高,在900℃退火后合金的显微组织转变为等轴组织。随着退火温度的提高α相晶粒的偏聚方向发生了变化,织构类型由初始的B型织构转变为B型织构与T型织构的混合织构类型,最终再转变为B型织构。在800℃退火后α晶粒的择优取向最弱,其织构类型为B型织构和T型织构组成的混合织构,较强织构的成分为：φ2=0°截面,■;φ2=30°截面,■。对材料进行室温和高温(400℃)拉伸实验,可得到TC4钛合金强度及塑性与退火温度间的关系：退火温度的提高使合金的抗拉强度提高、屈服强度降低、改善了塑性,合金屈强比的降低使其可靠性提高。     

TC4钛合金的激光快速成形特性及熔凝组织

在惰性保护气氛中对TC4钛合金的激光快速成形特性进行了试验研究.结果表明,虽然影响TC4钛合金激光快速成形的工艺参数较多,但其作用是通过对激光沉积特性的影响来体现的.显著影响成形过程沉积特性工艺参数主要包括单层熔覆厚度、单道熔覆宽度、Z轴的单层行程△Z和多道间搭接率,必须对其进行严格控制.成形件的熔凝组织由细小的针状马氏体α'和原始β晶界组成,各层之间为致密的冶金结合.和锻造TC4钛合金相比,激光快速成形过程的快热快冷使α-Ti固溶体的固溶度增大.     

40mm厚TC4钛合金窄间隙激光填丝焊接头组织及性能

利用窄间隙激光填丝焊接工艺完成了40 mm厚TC4钛合金的焊接,通过OM、SEM、EDS、XRD、EBSD等测试方法对接头各区域进行微观组织和结构分析,并测试了其力学性能.结果表明,焊缝截面整体成形良好,无明显未熔合与气孔缺陷.接头三个区域的显微组织相同:焊缝柱状晶内部分布着密集排列的针状α'马氏体和弥散分布的颗粒状的αg相,同一β晶粒内部α'择优取向,大角度晶界比例较高.焊缝中心各区都是典型的α'+β双相结构.热影响区为过渡态组织,越靠近焊缝侧,其组织形态与焊缝处越相似,焊接过程中Al元素向热影响区发生了扩散.焊接接头焊缝区整体硬度高于母材,盖面区最高,平均值约为380HV.接头的抗拉强度最大值为954 MPa,拉伸试样均断在母材,断口为韧性断裂,接头各区室温冲击性能均低于母材.     

热处理制度对TC21钛合金锻件组织及力学性能的影响

研究了热处理制度对TC21钛合金锻件显微组织及室温、高温力学性能的影响,并与目前我国大量使用的TC11热强钛合金的同类锻件作了对比试验.研究表明,常规锻造工艺生产的TC21钛合金锻件,随着固溶温度的升高,显微组织中初生α相含量降低,室温塑性也随之变差,但高温抗拉强度、高温持久性能等随之升高,高温塑性变化不明显.通过常规锻造工艺加上合理的热处理制度,可获得适于高温环境使用的综合性能优异的TC21钛合金锻件.     

热处理对TC6钛合金组织和力学性能的影响

本文对比研究了四种典型的热处理工艺对TC6钛合金组织和性能的影响,并且详细研究了等温退火对TC6钛合金组织和性能的影响。结果表明：冷却速度的提高,合金组织形貌没明显的改变,但亚稳相的比例升高,有析出强化;等温退火中加热温度的提高,a晶粒有明显的粗化现象。普通退火、等温退火、双重退火、固溶时效四种热处理方式的常温和高温强度依次增高而塑性降低;对于等温退火,经920℃／1．5h,FC＋620℃／2h,AC热处理,TC6钛合金可以获得较好的综合力学性能。     

退火温度对激光熔化沉积TC31高温钛合金组织与性能的影响

为改善激光熔化沉积TC31高温钛合金力学性能,本文通过光学显微镜、SEM、TEM和力学性能测试的方法研究了退火温度对合金中组织演化行为的影响,及其与合金室温和650 ℃高温力学性能的关系。结果表明:组织中初生α相含量随着退火温度升高而降低,其溶解主要发生在950 ℃以上,980 ℃退火后含量仅为29%。当退火温度超过930 ℃时,初生α相片层宽度明显增加。随着退火温度升高,α/β界面处析出的(Ti, Zr)₆Si₃相尺寸增加,且进入α相片层内部。合金在800~1 000 ℃退火时,合金室温拉伸屈服强度随退火温度升高趋于降低。受相界面析出的硅化物聚合长大及α相片层尺寸增加等因素影响,合金高温屈服强度随退火温度升高先降低后增加。合金经过1 000 ℃退火后,呈现良好的高温性能,其650 ℃下抗拉强度达657 MPa、屈服强度约为466 MPa、延伸率27%。     

不同温度下等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

采用等离子渗氮技术提升TC4钛合金的耐磨性并探究最优渗氮温度。利用LDM 1-100型等离子渗氮设备,在650,700,750,800,850℃和900℃温度下对TC4钛合金进行渗氮处理,保温时间均为10 h。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对不同温度渗氮试样的微观组织结构、表面形貌、表面粗糙度、相结构和硬度进行表征。利用CETR UMT-3型多功能摩擦磨损试验机测试等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦学性能。结果表明:TC4钛合金表面显微硬度和粗糙度随温度升高而增大,在900℃渗氮后TC4钛合金表面显微硬度达到了1318HV 0.05,约为基体(360HV 0.05)的4倍。硬度的升高是由于渗氮后试样表面形成了硬质氮化物相(TiN和Ti2N相),且随着渗氮温度升高氮化物的含量增加。相较于低温渗氮(低于750℃)的试样,850℃和900℃渗氮试样的承载能力显著提升。与原始TC4试样相比,渗氮处理后试样的磨损体积显著降低。当渗氮温度为850℃时,试样磨损体积为未处理试样磨损体积的1.2%(1 N),3.0%(3 N)和62.2%(5 N),试样的耐磨性提升更为显著。     

TC4钛合金激光焊接/超塑成形组合工艺研究

本文将超塑成形(SPF)和激光焊接技术(LW)相结合,开发激光焊接/超塑成形组合工艺(LW/SPF),研究TC4钛合金激光叠焊接头的超塑性变形行为,并对超塑性变形前后的显微组织进行分析.结果表明,TC4钛合金激光叠焊接头能够承受焊板的变形,试样在母材断裂,并通过四层板的模拟件研制验证了超塑成形/激光焊组合工艺工业应用的可行性.     

电冲击处理(EST)对TC11钛合金微结构和力学性能的影响研究

为寻求优化钛合金组织和力学性能的新思路,本文采用电冲击处理方法对TC11钛合金进行组织结构调控,并利用SEM和EBSD对处理前后材料的微结构、相含量和织构分布进行表征分析,同时利用处理前后的硬度分布和压缩性能分析来体现力学性能变化。微结构研究表明,当电冲击处理时间增加至0.04 s,材料发生针状二次α向β相转变,β相含量从10.1%增加到14.4%,且初生α/β相界面平滑度增加,主要归因于电冲击处理过程的热效应和非热效应。织构研究表明,电冲击处理0.04 s后,α相织构强度从6.77增大到10.53,β相织构强度增加不明显,α相和β相织构变化与电冲击处理能量集中引起的相变有关。力学性能研究结果显示,电冲击处理0.06 s后,显微硬度和屈服强度明显提高,主要原因是样品内部析出大量细小的针状马氏体α相,起到弥散强化作用。综上,利用电冲击处理来调控钛合金微结构将是一种新的探索,可为钛合金力学性能改善提供一条新途径。     

多重热处理对TC4合金的组织和力学性能的影响

研究了多重热处理对TC4钛合金的显微组织和力学性能的影响.多重热处理温度中第一重处理位于单相区,第二重位于两相区,前两重热处理均采用不同的冷却速率,最后进行时效处理.结果表明:采用不同多重热处理制度可以调节材料的显微组织参数,包括片状α的长度、宽度、长宽比以及次生α片层的数量等,从而可以优化材料力学性能的搭配,特别是显著提高片层组织的塑性.采用适当的多重热处理不仅提高了材料的强度和塑性,而且使材料的断裂韧性有一定程度的提高.     

碳对高温钛合金Ti-60组织和性能的影响

在Ti-60合金中碳的加入量大于0.17%时,组织中析出TiC结构的碳化物.在α β相区再结晶,碳偏聚于初生α(αp)相,导致碳化物主要在β转变组织中析出,其析出的百分数取决于αp体积分数.在β相区热处理,析出的碳化物钉扎β原始晶界,阻碍β晶粒的长大.β晶粒尺寸D、碳化物颗粒直径d和体积分数f三者遵循D/d∝f-1/3关系.随着碳含量的增加,β晶粒尺寸减小,α'片层通过界面迁移迅速长大以及形成α片层的合金元素的扩散速度加快,导致α'或α片层的厚度增加.碳的加入量小于0.09%时,碳完全固溶于基体中,产生固溶强化,β晶粒细小,导致合金的强度和蠕变抗力提高.碳含量增加导致粗大碳化物颗粒的析出,变形时产生应力集中使合金的塑性和蠕变性能降低.     

TC18钛合金的组织和性能与热处理制度的关系

通过三因素三水平正交设计方法研究了两阶段退火热处理制度的三个温度阶段对TC18钛合金性能、组织的影响,定量分析了合金热处理温度变化对总体性能的影响,结果表明,在本文试验条件下可通过提高中温温度、降低低温温度来提高合金的强度,降低高温温度、提高低温温度可改善合金的塑性,通过降低高温温度或中温温度可提高合金的冲击韧性,显微组织分析表明,TC18钛合金的强度主要受未转变β组织及在其上产生的次生αs相的总的含量、次生αs相的含量、形状的控制;合金的塑性受初生αp相形状及次生αs相的数量、形状控制;合金的冲击韧性受初生αp相的含量及形状控制.     

显微组织对医用TC4钛合金U型钉缩口的影响

通过光学显微镜、维氏硬度、拉伸实验、X射线衍射和电子背散射衍射等方法,对比分析了两种缩口尺寸不同的医用U型钉用TC4钛合金棒材的显微组织和力学性能。基于两种棒材的显微组织和力学性能的差别,探讨了不同棒材加工的U型钉缩口差异的原因。结果表明:两种棒材横截面的显微组织比较均匀,差异不大,而纵截面显微组织的差异比较明显。大缩口棒材纵截面的α相为变形晶粒,小缩口棒材纵截面的β相主要为等轴晶,两种棒材的β相无明显差别。大缩口棒材的维氏硬度和屈服强度都高于小缩口棒材。再结晶程度的不同导致两种棒材的显微组织和力学性能不同,进而引起U型钉缩口的差异。