Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金的热变形行为及热加工图

基于等温恒应变速率热压缩实验,探究了新型Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金在变形温度700～900℃、应变速率0.001～1.000 s-1条件下的热变形行为.通过真应力-真应变曲线分析了变形参数对合金力学性能的影响规律,选用修正的Arrhenuis双曲正弦函数模型推导了耦合应变的本构方程,基于动态材料模型...     

Ti-6Al-4V钛合金表面纳米化机制研究

借助X射线衍射仪、透射电镜及显微硬度仪等先进仪器,研究了经超音速微粒轰击( SFPB)形变热处理Ti-6Al-4V合金表面自身纳米化晶粒尺寸演化及纳米化机制.研究结果表明:超音速微粒轰击使Ti-6Al-4V合金表面获得了纳米组织,并发生显著的加工硬化,表面显微硬度比基体硬度提高了1倍多;随着SFPB处理时间的延长,纳米结构层厚度不断增加,晶粒尺寸逐步细化,当SFPB处理30 min后晶粒尺寸趋于稳定,在表层形成了晶粒尺寸约为20 nm具有随机取向的纳米等轴晶.Ti-6Al-4V合金表面自身纳米化是由于位错运动、孪晶的形成及交割共同作用的结果;在多方向载荷的重复作用下,在塑性变形区产生了大量的由位错线和高密度位错缠结分割的位错胞,并在位错寨集处产生应力集中,进而形成孪晶;孪晶自身相互交割和位错的滑移相互协调,形成了细小的孪晶和胞状组织;晶胞组织转变为细小多边形亚晶;当孪晶尺寸细化到亚纳米级时,位错的滑移起主导作用,最终通过位锗的湮灭和重组形成了具有随机取向的等轴状纳米晶粒.     

添加Nd元素对Ti-6Al-4V-2Cr合金组织细化的影响

采用冷等静压–真空烧结法制备Ti-6Al-4V-2Cr-1Nd合金,然后进行固溶及时效热处理,通过实验与最小错配度理论计算,研究Nd元素对该合金组织细化的影响,并分析细化机理。结果表明,添加1%(质量分数)的稀土元素Nd后,析出相Nd2O3能有效促进晶粒细化。二维错配度的计算结果证明析出相Nd2O3是有效的形核剂,可促进非均匀形核,增加形核率,从而使晶粒细化。通过对合金试样薄区进行高分辨率观察,发现另一种絮状的、非常细小的、弥散分布的Nd2Ti4O11相,由于其界面错配度较低,也可作为非均匀形核的核心,促进形核,起到细化晶粒的作用。     

Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al合金热压缩变形行为

对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金进行等温压缩实验,变形温度范围为923～1123 K,应变速率为0.001～1 s<'-1>.分析表明该材料的流变应力对温度与应变速率敏感:当变形温度为923～1023 K时,流变应力曲线呈现动态再结晶曲线特征;当变形温度为1073 K时,低应变速率(0.001s<'-1>)的流变应力曲线呈现动态再结晶曲线特征,高应变速率(0.01-1 s<'-1>)的流变应力曲线呈现动态回复曲线特征;当变形温度为1123 K时,流变应力曲线呈现动态回复曲线特征;峰值流变应力随着变形温度的升高而下降,且下降速率随着温度升高而降低;峰值流变应力随着应变速率的升高而升高,升高速率在923～1023 K范围内随着应变速率升高而下降,在1073 K时随着应变速率升高而升高,在1123 K时随着应变速率升高无变化.Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金在等温压缩变形时的流变行为可用包含Zener-Holomon参数的Arrhenius本构方程描述,变形激活能为789 kJ·mol-1.     

采用氢化钛粉制备Ti-6Al-4V合金

研究了以氢化钛粉和Al-V合金粉为原料，采用粉末冶金方法，在真空炉中脱氢烧结一次完成的生产工艺，制备了Ti-6Al-4V合金．其合金性能为：烧结密度4．4g／cm^3，抗拉强度854．89MPa，延伸率3.8％，达到国外相同水平．该方法简化了钛粉制备工艺，有利于降低最终产品杂质含量和节能．     

粉末粒度对热压Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能的影响

以4种不同粒径的球形Ti-6Al-4V粉末为原料,采用真空热压法进行成形固结。利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜、万能材料试验机分别分析粉末Ti-6Al-4V合金的物相组成、微观组织、断口形貌以及力学性能,研究粉末粒度及其组成对烧结体微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:热压烧结Ti-6Al-4V样品致密度均可达到98%以上。不同粒度粉末烧结后的合金均为网篮排列层片状组织。合金塑性主要受原始粉末粒度影响,随原始粉末粒度增大,烧结样品的晶粒尺寸增大,从而导致合金的塑性降低。粉末粗细搭配相比于原始粗粉,有助于提高合金的塑性,从而有效降低粉末钛合金的成本。     

Ti-6Al-4V钛合金热成形极限图及其应用

成形极限是板材成形中十分重要的性能指标和工艺参数,反映了变形过程中板材在塑性失稳状态前的最大变形程度,是进行模具设计和工艺设计的主要依据。目前,国内外学者对室温条件下的板材成形极限做了诸多研究,而热态成形极限由于受温度、润滑、氧化以及应变量测量方法等诸多影响,相关研究相对较少。     

大型复杂薄壁Ti-6Al-4V合金熔模精密铸造工艺研究

根据复杂薄壁铸件的熔模铸造理论,对Ti-6Al-4V合金滑轨铸件结构及难点进行了全面的研究分析,针对型壳的制造、合金的熔炼和浇注以及铸件的热等静压三个方面开展了相关工艺研究。结果表明:采用氧化钇耐火材料和三醋酸锆粘结剂进行面层造型,料浆涂挂性好,有较好的润湿性和良好的工艺性能;采用真空自耗凝壳炉熔炼合金以及离心浇注,可保证钛合金熔液的质量和充填性能;采用热等静压工艺处理铸件,可提高铸件的质量和性能。最终确定熔模精密铸造最佳工艺参数,并据此生产出了合格的铸件。     

大型复杂薄壁Ti-6Al-4V合金熔模精密铸造工艺研究

根据复杂薄壁铸件的熔模铸造理论,对Ti-6Al-4V合金滑轨铸件结构及难点进行了全面的研究分析,针对型壳的制造、合金的熔炼和浇注以及铸件的热等静压三个方面开展了相关工艺研究.结果表明:采用氧化钇耐火材料和三醋酸锆粘结剂进行面层造型,料浆涂挂性好,有较好的润湿性和良好的工艺性能;采用真空自耗凝壳炉熔炼合金以及离心浇注,可保证钛合金熔液的质量和充填性能;采用热等静压工艺处理铸件,可提高铸件的质量和性能.最终确定熔模精密铸造最佳工艺参数,并据此生产出了合格的铸件.     

TC17钛合金的热压缩变形行为研究

在Gleeble-3800热模拟机上对TC17钛合金进行热压缩实验,研究TC17钛合金棒材在变形温度为810℃～930℃、应变速率为10-2s-1～101s-1以及变形程度为20%～60%条件下的流变行为;利用金相显微镜分析TC17钛合金棒材在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:当应变速率与变形温度固定时,不同变形量对于TC17钛合金的流动应力曲线影响较小;当变形量与变形速率固定时,变形温度越高时,流变应力值越低,应力-应变曲线越稳定;当变形温度与变形量固定时,峰值应力随应变速率的减小而降低。变形中的软化机制主要以动态回复和动态再结晶为主。     

手机结构件用Ti-6Al-4V合金丝材硬度稳定性研究

采用化学成分满足ASTM B348—2010和GB/T 3620.1—2007要求的Ti-6Al-4V合金铸锭为原料,通过锻轧工序处理成丝坯,然后经过少道次大变形量控温热拉拔成2.6 mm丝材,最后采用在线退火的方式进行热处理。研究了O元素含量及退火冷却方式、加热温度和加热时间对Ti-6Al-4V合金丝材硬度稳定性的影响。结果表明,采用低氧含量Ti-6Al-4V合金(O含量≤0.12%)、高温快速加热(920℃×30 s及890℃×30 s)结合循环水急冷方式处理,丝材HV硬度值可稳定控制在280~300之间。     

置氢0.11%Ti-6Al-4V合金超塑变形行为及其机制

研究了置氢0.11%的Ti-6Al-4V在800～900℃温度范围和3×10(-4)～1×10(-2)s(-1)应变速率范围内的超塑变形行为,应用光学显微镜研究了变形过程中的组织演变.结果表明:置入0.11%的氢能够显著改善Ti-6Al-4V超塑变形行为,峰值应力较原始合金降低了15～33 MPa,应变速率敏感性指数m值提高至0.497,变形激活能为322 kJ·mol(-1);在840～860 ℃温度范围和3×10(-3)～1×10(-3)s(-1)应变速率范围内,具有最佳超塑性,其延伸率最高达到1530%.0.11%的氢使α相及β相软化的同时促进了动态再结晶,提高了位错的攀移能力并且降低了位错密度;α和β两相比例未发生显著变化,适当的比例在变形过程中有利于两相相互抑制长大.置氢后超塑变形机制与未置氢相同,主要为界面的滑动和晶粒的转动,而位错的运动及动态再结晶为其协调机制.     

Ti-6Al-4V在步进轧制中的显微组织变化

对步进轧制在940℃α β区轧制Ti 6Al 4V合金棒材的锥形体取变形量不同的部位,利用光学显微镜、透射电镜观察其组织形貌及位错组态,分析了其变形机制,探讨了材料显微组织随变形量变化的规律及其形变硬化、回复、再结晶的演变过程.实验表明利用步进轧机加工,所得Ti 6Al 4V合金棒材芯部和边部的组织较均匀.     

热处理对Ti-6Al-4V ELI合金厚板组织与性能的影响

研究了热处理对Ti-6Al-4V超低间隙（ELI）合金厚板组织与性能的影响。结果表明，Ti-6Al-4V ELI合金经α＋β区热处理后得到双态组织，强度、塑性都较高；经β区热处理后得到片层组织，细片层组织强度较高。片层粗化后，强度降低。当片层尺寸小于某一临界值（-5μm）时，延伸率随着片层的粗化升高，当片层继续粗化时，延伸率反而下降。     

面向Ti-6Al-4V合金的开缝芯棒孔挤压强化次数研究

为了探究挤压强化次数对开缝芯棒性能的影响,实现孔挤压强化工具的可重复使用,分析了开缝芯棒孔挤压强化工艺,开展了开缝芯棒20次孔挤压强化Ti-6Al-4V合金试验,研究了挤压强化次数对开缝芯棒孔挤压强化效果的影响。结果表明,开缝芯棒20次孔挤压强化过程中,挤压力、工作环直径和孔结构孔径波动平缓,未发生显著变化;开缝芯棒的挤压部位存在划痕,工作环直径与孔结构孔径的变化在加工误差范围内;开缝芯棒的划痕对Ti-6Al-4V合金孔结构挤压强化效果影响不大,开缝芯棒孔挤压强化能够实现孔挤压强化工具的重复使用。     

通过等离子渗碳/CrN覆层改性处理提高Ti-6Al-4V合金的耐磨性和抗疲劳特性

In this study, a newly developed duplex coating method incorporating plasma carhurization and CrN coating was applied to Ti-6AI-4V and its effects on the wear resistance and fatigue life were investigated. The carburized layer with approximately150μm in depth and CrN coating film with 7. 5 μm in thickness were fomled after duplex coating. Hard carbide particles such as TiC And V4C3 were formed in the carburized layer. XRD diffraction pattern analysis revealed that CrN film had predominant [111] and [200] textures. The hardness (Hv) was significantly improved up to ahout 1960 after duplex coating while the hardness value of original Ti-6Al-4V was 402. The threshold load for the modification and/or failure of CrN coating was measured to be 32 N using the acoustic emission technique. The wear resistance and fatigue life of duplex coated Ti-6Al-4V improved significantly compared to those of un-treated specimen. The enhanced wear resistance can be attributed to the excellent adhesion and improved hardness of CrN coating film for the duplex coated Ti-6Al-4V. The initiation of fatigue cracks is likely to be retarded by the presence of hard and strong layers on the surface, resulting in the enhanced fatigue life.     

FeSO4浓度对Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层性能的影响

通过电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析了Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层的微观形貌、相组成和化学成分,采用拉伸试验机及红外光谱仪(FTIR)测试了膜层的结合强度以及5～20μm波段内的红外发射率。结果表明,随着(NaPO_3)_6电解液中FeSO_4浓度的升高,膜层的厚度、粗糙度及结合强度增加,红外发射率呈先增加后减小的趋势,其中,Fe SO4浓度为6 g/L时膜层的红外发射率达到最大值0. 86。结合XRD与XPS测试结果,推断元素Fe与P分别以非晶态的Fe_2O_3、H_2PO_4~-、P_2O_7~(4-)存在。Fe掺杂与非晶态的无序结构特征有利于局域能级的生成和增强原子间的极性振动,进而提高膜层的红外发射率。     

Ti-6Al-4V ELI合金板材的显微组织与力学性能研究

研究了Ti-6Al-4V ELI合金板材的显微组织与力学性能。结果表明:双态组织,强度、塑性都比较高;而对于片层组织,随着片层的粗化,强度降低,延伸率先升高后降低,面缩呈下降趋势。片层粗化,抵抗裂纹穿越、迫使裂纹拐弯能力增大,提高了断裂韧性。     

α污染层对Ti-6Al-4V铸造钛合金组织与性能的影响

对真空冶炼铸造Ti-6Al-4V钛合金(简称ZTC4)表面α污染层的组织、氧氢含量及纳米硬度趋势进行了研究,分析了α污染层对铸造钛合金拉伸性能的影响。结果表明,α污染层为粗大的片状结构,最大深度为0.28 mm;与心部区域相比,氧元素含量增加了1.64倍,氢元素减少了1倍,0硬度值增加了0.94倍,α污染层对ZTC4的拉伸性能影响显著,与不含α污染层试样相比,屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩分别降低了14.2%、12.5%、20%和35%,这是由于氧等原子固溶在试样表面形成脆而硬的α污染层,在拉伸载荷作用下α层不易变形形成多源断裂,在材料最薄弱区域形成宏观断裂源并向基体快速扩展,最后形成脆性解理断裂。