Ti60高温钛合金环件组织性能与分析

Ti60高温钛合金具有优良的综合机械性能和抗蠕变性能,是我国航空及国防工业急需的新型高温钛合金.由于Ti60高温钛合金属于难变形材料,其锻造加热温度范围小,变形抗力和微观组织对热力参数敏感,因此在实际生产中锻件组织与性能的稳定性较差.本文对Ti60高温钛合金在3t自由锻锤进行改锻试验,研究其改锻成形热处理后的组织性能,...     

Ti6242S钛合金盘形锻件锻造及热处理工艺研究

采用260 mm钛合金棒材,以锤锻和压机锻造的方式试制了Ti6242S饼坯和盘形锻件,研究了锻造及热处理工艺对显微组织、力学性能以及超声检测杂波水平的影响。结果表明:压机锻出的饼坯组织和性能更优;随着固溶温度的升高,锻件初生α相减少,杂波降低;经制坯、压机锻造、热处理,锻件可获得较优的组织和性能。     

TC17合金整体叶盘等温β锻工艺研究

采用等温β锻工艺试制了TC17合金整体叶盘锻件。测试了锻件的组织性能,分析了采用β锻工艺生产TC17合金整体叶盘的可行性。确定了TC17合金等温β锻工艺的主要工艺参数:坯料加热温度为915℃,最终锻件变形量50%,变形速度0.3 mm/s。     

Ti150与TC19异种钛合金钎焊工艺与接头性能研究

高温钛合金Ti150是能在600℃环境下长期服役的新型高温钛合金,TC19钛合金是一种富β的α+β两相钛合金,具有高强度、高韧性的特点。采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni(wt.%)非晶合金箔带作为钎料,进行了Ti150高温钛合金与TC19钛合金的真空钎焊连接工艺研究。通过扫描电镜分析接头组织,利用万能试验机测试接头室温和高温拉伸强度。结果表明:在930℃/35 min钎焊条件下,接头室温抗拉强度955.3 MPa,500℃高温抗拉强度达到540.0 MPa,550℃高温抗拉强度达到505.6 MPa,接头室温拉伸试样断裂于焊缝,断口总体为脆性断裂,接头高温500℃、550℃拉伸试样均断于Ti150基体上或近Ti150端面上,Ti150基体端断口有明显的延伸塑性变形。     

激光增材修复Ti60钛合金显微组织及力学性能

本文对整体叶盘材料Ti60钛合金进行激光增材修复,研究其显微组织及力学性能。结果表明,热影响区组织呈现由基体区双态组织向修复区网篮组织的过渡特征,平均宽度约为900 μm。修复区主要由贯穿多个沉积层的外延生长的柱状晶组成,柱状晶内为分布均匀的α相网篮组织。三个区域内均弥散分布着Ti3(Sn, Al)小平面相,尺寸相近,其形貌和含量却因制备工艺凝固速度的不同而差异明显。三个区域硬度相当。拉伸试样断口特征表明激光增材修复Ti60钛合金的断裂机制为混合型断裂,平均抗拉强度和屈服强度分别为992.4 MPa和916.6 MPa,优于Ti60钛合金锻件强度标准,断后伸长率和断面收缩率的平均值为8.5%和14.6%,与Ti60钛合金锻件标准相差不大,达到实际工程应用要求。     

热加工工艺对叶片用TC4钛合金棒材组织与性能的影响

为优化发动机叶片用TC4钛合金棒材热加工工艺，对比研究了相同条件下精锻和轧制工艺对棒材组织与性能的影响，以及精锻温度和精锻变形量对棒材组织与性能的影响。结果表明：与精锻相比，轧制变形时间短、温升明显，导致轧制棒材初生α相含量低，室温强度和高温强度明显低于精锻棒材，但组织更加均匀，超声探伤杂波水平低。此外，随着精锻温度的升高，棒材初生α相含量减少，室温强度和高温强度下降，但超声探伤杂波水平降低；随着精锻变形量的增大，棒材变形不均匀性加剧，室温强度和高温强度逐渐提高，但超声探伤杂波水平增大。精锻温度为940℃时，TC4钛合金棒材的组织与性能匹配较好。     

Ti80钛合金两相区高温变形本构模型及热加工图

为了确定Ti80钛合金热变形的最佳工艺窗口,采用Gleeble3500热模拟试验机对Ti80钛合金进行了高温压缩试验,试验变形温度为850~1050 ℃,应变速率为0.05~1 s^-1。结果表明,Ti80钛合金对变形温度和应变速率极其敏感,流变应力随着应变速率的增加和变形温度的降低而显著升高,近β区的流变应力分布会发生突变。应用线性回归方法,建立Ti80钛合金的高温本构方程,计算出Ti80钛合金在两相区的变形激活能为308 kJ/mol,并基于Prasad失稳准则,建立Ti80钛合金的热加工图,最终确定在变形温度为880~930 ℃的两相区变形条件下,Ti80钛合金在高应变速率下可以充分发生动态再结晶,从而获得理想的组织性能。     

锻态Ti6Al4V合金的高温变形和热处理行为

在Gleeble-3500热模拟试验机上对锻态Ti6Al4V合金进行了变形温度730～830℃、变形速率1～0.001 s~(-1)的高温压缩变形,建立了锻态Ti6Al4V合金高温变形稳态流变方程。根据热模拟试验结果对Ti6Al4V合金进行了两相区和单相区轧制变形,分析了固溶和时效热处理对合金显微组织与性能的影响。结果表明,Ti6Al4V合金在变形温度730～830℃、变形速率0.001～1 s~(-1)时,高温变形稳态流变方程为σ=1/6.3×10~(-3)ln{(Z/e~(26.93))~(1/4.06)+[(Z/e~(26.93))~(2/4.06)+1]~(1/2)};相同固溶和时效温度下,865℃/85%变形Ti6Al4金的强度和塑性都要小于785℃/85%变形Ti6Al4V合金,Ti6Al4V合金更适宜于在(ɑ+β)两相区轧制变形和进行后续的固溶热处理; 785℃/85%变形Ti6Al4V合金在固溶温度为800℃、时效温度为515℃时具有良好的强塑性结合,抗拉强度和断后伸长率分别为1488 MPa和17.5%。     

中温高强TC11和TC19钛合金锻件组织与性能研究

针对航空发动机压气机整体叶盘等部件所使用的TC11、TC192种中温高强钛合金锻件，基于其各自典型使用状态，开展了组织形貌和不同条件下拉伸性能、冲击韧度以及保载/无保载条件下低周疲劳性能的对比分析研究。结果表明：TC11钛合金锻件呈现典型的双态组织，TC19钛合金锻件呈现全片层网篮组织；TC19钛合金锻件在100～400℃下的拉伸强度明显优于TC11钛合金锻件。TC19钛合金锻件的高温缺口冲击韧度值明显高于TC11钛合金锻件，在100℃和855 MPa峰值应力载荷下，TC19钛合金锻件的保载和无保载疲劳寿命均明显高于TC11钛合金锻件，且2种合金均存在一定的保载效应。     

近α型、(α+β)型和近β型钛合金的高温力学性能

研究了近α型TA15和Ti60、(α＋β)型TC21和近β型TB17钛合金在100、400、500、600、650和700 ℃时的高温力学性能。结果表明,温度在100~500 ℃时,TB17合金的高温强度最高,TA15合金的高温强度最低,TC21合金的高温强度高于Ti60合金;当温度超过600 ℃后,TB17合金的高温性能变化幅度最大,强度最低,Ti60合金的变化幅度最小,强度最高,TC21合金的强度介于TA15与Ti60合金之间,并逐渐与TA15合金接近;当温度在100 ℃时,4种合金应变硬化和应变软化作用相当,应力-应变曲线处于较为平衡的状态;当温度在400 ℃时,TB17合金变形以应变软化为主,应力随着应变增加显著降低;当温度在600 ℃时,TC21和TA15合金变形也开始以应变软化为主,但TA15合金应力的下降幅度低于TC21合金;直到温度在650 ℃时,Ti60合金变形才以应变软化为主。