针状Ti-55511合金热变形及后续退火过程中组织演变及其力学性能研究

对针状Ti–55511近β钛合金进行750 °C热轧和600 °C/1h退火,研究合金在热轧及退火中组织演变及力学性能。结果表明,热轧时,针片α相将发生动态再结晶（DRX）,与β相的Burgers取向关系（Burgers orientation relationship）发生破坏,进而形成细小的等轴α相,使合金强度及塑性提高。后续退火过程中,α相通过静态再结晶（SRX）进一步发生球化和长大,次生α相析出,β相发生再结晶,合金的强度提高,塑性降低。在变形初期,针片α相内产生两种孪晶变体（交叉状孪晶）,随着α相球化程度增加`,α相内将产生三种孪晶变体（针织状孪晶）。在后续退火过程中,这些孪晶将逐渐缩短,进而分解消失,表现在退火样品中α晶粒内存在纳米级孪晶（孪晶缩短）与层错（孪晶分解）。     

航空Ti-55511合金高温变形微观组织演变研究

通过对具有黑斑缺陷的Ti-55511合金进行不同温度和不同应变量的高温变形实验,采用OM和SEM/EBSD技术对显微组织进行观察,研究了合金高温变形过程中β晶粒的再结晶行为,分析了变形时微观组织演变对压缩应力-应变曲线的影响。结果表明：随着高温压缩应变增加,应力呈现两阶段不连续屈服现象;随着温度和应变的增加,连续动态再结晶和不连续再结晶逐渐显著,动态回复仍占主导作用;动态回复和动态再结晶耦合效应是应力下降的直接原因。     

近β型Ti-5553合金热变形过程中的组织演变

近β型钛合金因其具有较高的屈服强度、优良的抗疲劳裂纹扩展能力和良好的淬透性而被广泛应用于航空航天工业领域。通常,钛合金的力学性能很大程度上取决于相的体积分数、形貌特征和分布情况。譬如,在钛合金中具有较多球状α相有利于提高塑性,而具有较多片层α相则有利于提高断裂韧性。而且,近β型钛合金的显微组织和力学性能对热变形工艺参数十分敏感。对于这方面的研究,目前主要集中于钛合金在热变形过程中流变应力曲     

冷轧及退火工艺对近β钛合金管材组织与力学性能的影响

研究了外径为φ10mm左右的近β钛合金管材冷轧及退火工艺。通过改变冷轧过程中的工艺参数,研究了加工变形量、减壁,减径比（Q值）对近β钛合金管材拉伸力学性能的影响。对冷轧加工管材进行680℃,1h,715℃,1h,750℃,1h,820℃,1h固溶处理后分别水淬（WQ）、空冷（AC）、炉冷（FC）,研究了固溶温度、冷却速度对管材显微组织和拉伸力学性能的影响。结果表明：在小变形量下冷扎,管材塑性对形变硬化非常敏感,变形量大于35％后,马氏体转变使得合金塑性有所恢复,管材不适宜在Q值小于2的条件下加工。相变点以上固溶处理后管材屈强比不到0．6,固溶后空冷处理管材具有良好的强度和塑性匹配。     

高强β钛合金热变形过程中组织演变及热加工图研究进展（英文）

高强度β钛合金广泛应用于航空领域的大型承重部件。目前,大型零件一般采用模锻成型。不同的初始显微组织和变形工艺参数会显著影响流动行为。为了实现显微组织的精确控制,研究人员进行了大量的研究工作去分析热压缩过程中的组织演变和变形机制。本文重点综述高强度β钛合金在热变形过程中的组织演变,包括单相区的动态再结晶和动态回复,以及两相区中α相的动态演变。此外,总结热加工图中的最佳热加工区域、不稳定区域以及功率耗散效率与变形机制之间的关系。最后,强调利用热加工图优化工艺参数存在的问题和发展方向。     

冷拉过程中TiNbZr合金的微观组织和力学性能

研究了TiNbZr生物β钛合金的冷加工性能.TiNbZr合金由真空自耗电弧炉熔炼,实验过程中采用冷拉变形方式.在冷拉过程中,合金表现出良好的冷加工性能.当冷变形率在20%左右时,出现变形孪晶,使得合金强度有大幅度提高.在随后的冷变形过程中,位错滑移为主要的塑性变形方式.当冷变形率为80%时,抗拉强度达到1170 MPa,延伸率也大于10%.在该冷变形率下,晶粒得到显著细化,晶粒尺寸在20nm到50nm之间.     

等轴和片层组织Ti-55511合金热轧及退火过程中的组织演变及力学性能

锻态Ti-55511合金经过不同的热处理工艺,获得等轴和片层2种初始组织。采用SEM、EBSD、TEM和拉伸试验研究了等轴和片层Ti-55511合金在热轧和退火过程中的组织演变和力学性能。结果表明：经750 ℃轧制,等轴组织中的α相轻微变形,β相发生动态回复和动态再结晶;而片层组织中的α相几乎平行分布,有些部分破碎,β相仅产生动态回复。等轴组织中的α相织构强度略有增加,片层组织中α相织构强度显著增加;而等轴和片层组织中β相织构强度均降低。同时,等轴组织力学性能各向异性很小,片层组织各向异性明显。600 ℃退火后,片层组织的α和β相织构强度均降低,力学性能的各向异性显著降低。     

预变形与等温时效耦合作用下Ti-10Mo-1Fe/3Fe层状合金的力学性能

基于热锻/热轧工艺以及均匀化热处理制备了孪生与位错滑移耦合变形的Ti-10Mo-1Fe/3Fe层状合金,利用LSCM、XRD、SEM、SEM-EDS、EBSD、Vickers硬度计和拉伸试验机等研究了预变形与等温时效耦合作用对层状合金力学性能的影响.结果表明,经拉伸预变形和等温时效处理后,该合金具有{332}<113>孪晶和位错滑移带多层交替变形组织,且呈现出较高的屈服强度和较大的均匀伸长率.等温时效析出的ω相提高了β相稳定性,使得变形初期的塑性变形方式由位错滑移主导,这是其具有较高屈服强度的主要原因.预变形诱发的孪晶推迟了屈服之后颈缩的快速发生,而且后续变形过程中进一步激活的孪晶引起的动态晶粒细化效应及其与层界面的交互作用,使其具有较大的均匀伸长率.因此,在孪生与位错滑移耦合变形层状合金的基础上,进一步通过预变形诱发{332}<113>孪晶和等温时效析出ω相的双重耦合效应,可在较大范围内调控β型钛合金的强塑性匹配.     

Fe含量对Ti-xFe-B合金铸态组织演变及力学性能的影响

本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪和电子拉伸试验机等分析测试方法,系统地研究了Fe元素含量变化对Ti-xFe-B(x=1 ~ 5 wt%)合金铸态组织演变及力学性能的影响。研究表明：在Fe含量1 ~ 3 wt%时,合金组织由片层状α相和少量β相组成,当Fe含量增加至4 ~ 5 wt%时,合金组织的组成中β相增加显著,同时随着Fe含量从1 wt%增至5 wt%,析出化合物中Fe元素含量上升,α相晶粒尺寸下降了56.5%;随着Fe含量增加,合金力学性能改变显著,维氏硬度增加了45.7%,抗拉强度由502 MPa增加至834 MPa,但合金塑性下降明显,断面收缩率从30.4%下降至9.5%,断裂伸长率由19.4%下降到7.9%。结果显示,当Fe含量在3 ~ 4 wt%时,合金可以达到强度和塑性的最佳匹配,具有更大的开发潜力。     

Ti-15-3合金冷轧变形过程中的组织演变及力学性能

采用金相显微镜、透射电镜和X射线衍射仪等研究Ti-15-3合金板材在交叉换向轧制过程中的组织演变规律和力学性能变化.结果表明经过5道次换向冷轧、厚度方向总变形量为80%的Ti-15-3合金板中,形成了间隔的纤维带状组织,其内部形成了200nm左右的亚微米级晶粒.纤维组织的形成过程分为3个阶段,第一阶段,在个别晶粒内部形成局部剪切带;第二阶段,拉长带状组织内部平行排列的剪切带相互交叉并逐渐碎化;第三阶段,形成间隔的纤维组织,其内部晶粒为亚微米级.在轧制变形中,经1道次变形后,抗拉强度迅速升高到949MPa,随后抗拉强度最终缓慢增加至1021MPa.固溶态合金以每道次30%的压下量经过5道次换向冷轧并于450℃时效4h后,抗拉强度为1646MPa.     

一种新型β钛合金Ti-34521高温变形过程中微观组织演变机制

采用Gleeble-3500热模拟压缩试验机对一种新型的β钛合金Ti-34521进行热模拟压缩实验,其应变速率为0.1～30 s-1,变形温度为750～1000℃,压下量为50％,并采用光学显微镜和电子背散射衍射(EBSD)技术对变形后的微观组织进行表征,研究了该合金高温变形过程中的微观组织演变机制.结果表明:变形后合...     

热处理对超细晶Ti-55511近β钛合金显微组织和力学性能的影响

采用热轧制备晶粒尺寸为0.1~0.5μm的超细晶Ti-55511近β钛合金,利用SEM和TEM等研究热处理工艺对超细晶合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,在350~650℃的温度条件下,合金强度和硬度随温度的升高呈现先增高后降低的趋势,在450℃时达到峰值强度1486.09 MPa;在450℃退火时,随着退火时间的延长,合金强度首先急剧上升至1536 MPa后趋于稳定,伸长率呈现先增加后下降的趋势;合金在退火过程中主要经历动态回复过程,未发生明显的粗化长大现象,晶粒尺寸均小于1μm。动态回复过程在消除加工硬化的同时促进了晶界/相界的稳定化,增强细晶强化作用;退火过程中发生α→α_2和β→ω→α相变过程,第二相粒子弥散强化效应增强。但是当第二相粒子尺寸增大至一定程度时,会显著降低合金的塑性。退火过程中合金力学性能的变化与强化机制的作用有关。     

TiNbZr合金在热处理过程中的微观组织和力学性能

TiNbZr合金由真空自耗电弧炉熔炼.研究了固溶,时效处理对该合金的微观组织和力学性能的影响.结果显示,当合金固溶处理1 h后在300和350℃时效处理时,合金的抗拉强度高达1000 MPa.当固溶后的合金在400和450℃时效处理时,出现α相.时效时间对α相的析出有重要的作用.当合金在400℃时效处理9 h后,抗拉强度为850 MPa,延伸率也保持在11%左右.     

加工及热处理条件对Ti-26合金组织与力学性能的影响

研究影响Ti-26合金再结晶晶粒尺寸的各种参数,包括冷轧变形量、固溶温度、固溶时间等。变形量10%左右为临界变形量,β晶粒直径随固溶温度、固溶时间增加而增大。还研究了固溶和固溶时效状的β晶粒尺寸对拉伸性能的影响以及冷加工对时效性能的影响。     

中温轧制对新型镍基高温合金微观组织和高温力学性能的影响

本文采用EBSD、SEM、TEM和准静态高温拉伸试验研究了中温轧制变形量对新型镍基高温合金微观组织和高温(760 ℃)力学性能的影响。结果表明,中温轧制变形量对合金高温力学性能影响显著,相比于标准热处理(固溶处理+双级时效)合金试样的高温力学性能(σ_y=860 MPa,σ_uts=973 MPa和ε_f=3.5%),当中温轧制变形量为10%时,合金的σ_y提高了230 MPa,σ_uts提高了166 MPa,ε_f变化不明显,为4.1%;而当中温轧制变形量为80%时,合金的σ_y提高了190 MPa,σ_uts提高了165 MPa,ε_f大幅度增加,为22.5%,实现了合金高温强塑性匹配。760 ℃时合金强度和延伸率的提升是由于变形机制发生改变,随着变形量的增加,合金的主要变形机制由层错剪切向微孪生转变,微孪晶的形成既保证了合金的高温强度,又有利于延伸率的提高。     

热变形含镁Zn-Cu-Ti合金组织特征、力学性能和耐腐蚀性能

本文采用挤压加轧制的方法制备Zn-0.75Cu-0.15Ti-0.3Mg合金板材,并探讨其组织演变过程、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明：挤压变形后Zn-0.75Cu-0.15Ti-0.3Mg合金呈细小的等轴晶形貌,Zn基体中存在微米级TiZn3和MgCuZn颗粒相以及纳米级CuZn5颗粒相。轧制变形促使合金的晶粒发生长大,并且晶粒尺寸较为不均匀。随着轧制变形量的增大,基体形变诱导晶内更多MgCuZn颗粒相的析出。轧制变形后合金的强度和延伸率均呈降低趋势,抗拉强度从142.7MPa降低到不到110MPa,这主要归因于晶粒的长大和脆性第二相的增多。不过,轧制变形有助于合金耐腐蚀性能的提高,轧制态合金具有较低的腐蚀电流密度(25.47×10-5Amp/cm2)和较高的腐蚀产物层电阻(166.7Ω/cm2)。     

纯钛再结晶退火的组织演变和力学性能

对纯钛进行650℃×(10～90) min的再结晶等温退火处理.研究发现:保温开始阶段,晶粒尺寸增长速率较慢,由于热轧态下纯钛不同晶粒间晶格畸变能的较大差异,出现了晶粒竞争生长现象,保温初期晶粒尺寸差异明显,一些大晶粒内出现孪晶;在随后的加热过程中,由于晶体内高晶格畸变能,并伴孪生切变,晶粒生长过程中原子扩散速率逐步提高,晶粒增长速率增加,晶粒尺寸趋于均匀;保温60 min后晶粒增长速率降低.随再结晶等温时间延长,材料抗拉强度、屈服强度及硬度逐渐降低,塑性提高.屈服强度与晶粒尺寸符合Hall-petch公式σ-s=310+ 1167 d-1/2.     

挤压态GH3625合金冷变形过程中的组织和织构演变

采用EBSD技术研究了挤压态GH3625合金冷变形过程中的组织演变、晶界特征分布、位错密度、应力分布及织构演变规律。结果表明,随着冷变形量的增加,晶粒变形程度加大,晶粒形貌由扁平状转变为细条状,晶体转动使得晶界与加载压力轴垂直分布;随着冷变形量的增加,大角度晶界逐渐向小角度晶界转变,孪晶界的比例逐渐增加。随着冷变形量的增加,局部取向差的平均值(■)升高,位错密度增加;同时,晶粒变形均匀性逐渐变好,应力集中分布逐渐向应力均匀分布转变。随着冷变形量的增加,其形变织构的类型基本保持不变,而具有稳定取向的Copper织构{112}111的强度略有降低;同时,由不均匀变形产生的Rotated-cube织构{001}110的强度降低;此外,形变孪晶的形成导致Goss织构{110}001和Brass-R织构{111}112的强度降低。     

热变形粉末冶金Ti-45Al-7Nb-0.3W合金热处理过程的组织演变

对锻造态的粉末冶金Ti-45Al-7Nb-0.3W(摩尔分数,%)合金进行后续热处理,研究热处理时间和热处理温度对合金组织演变的影响,利用扫描电镜及透射电镜对合金显微组织进行观察。结果表明:在1230~1260℃温度区间热处理可消除锻造态合金的少量β相。在该温度区间进行等时热处理时,随着热处理温度的升高,α晶粒和γ晶粒迅速长大,γ相体积分数急剧减小,且α晶粒趋于等轴化。合金在1260℃进行等温热处理时,热处理时间由0.5 h延长至6 h,α晶粒和γ晶粒迅速长大,γ相体积分数降低,继续延长热处理时间,显微组织没有明显的变化。通过计算可知,1260℃下α晶粒尺寸的极限值约为0.54 Dγ/Vγ(Dγ为γ晶粒尺寸;Vγ为γ晶粒体积分数)。     

SiC含量对近β钛合金显微组织及力学性能的影响

通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同SiCp添加量(0wt.%、0.1wt.%、0.4wt.%、1.wt.%)的近β钛合金。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、维氏显微硬度计和万能材料试验机,系统研究了SiCp添加量对近β钛合金显微组织及力学性能的影响规律。研究结果表明,不同SiCp添加量的近β钛合金主要由α-Ti、β-Ti和TiC所组成。近β钛合金的初生β晶粒尺寸取决于SiCp的添加量,SiCp添加量由0%增加到1wt.%时,近β钛合金初生β晶粒尺寸由639μm降低至323μm。由于受细晶强化、TiC承载强化以及Si的固溶强化的影响,随着SiCp添加量的增加,近β钛合金的显微硬度、压缩强度有显著提高,而压缩率却明显降低。