Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金流变行为及BP神经网络高温本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变热压缩实验,以实验获得的数据为基础,研究Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金流变行为,通过正交实验对影响合金的流变应力因素进行分析,并建立基于BP神经网络的合金高温本构关系模型。结果表明:影响合金流变应力的主要因素依次为应变速率、变形温度和应变量;Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金在热变形时的流变应力对应变速率和变形温度都较为敏感。当变形温度较低,应变速率较高时,合金变形呈流变软化特征,当变形温度较高,应变速率较低时,合金变形趋向于稳态流动;利用BP神经网络建立的合金高温本构关系模型,具有较高的精度,其相关性系数达到0.9949,平均相对误差在3.23%,预测值偏差在10%以内的数据点达98.79%,该预测模型可作为Ti2AlNb基合金塑性成形过程有限元模拟的本构关系。     

热变形Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的显微组织与力学性能

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验研究热变形(锻造、轧制)Ti-45Al-7Nb-0.3W(原子分数/%,下同)合金的显微组织与力学性能。结果表明:铸态Ti-45Al-7Nb-0.3W合金为近层片组织,主要由α2/γ层片晶团及分布在层片晶团周围的少量γ相和β相组成,层片晶团平均尺寸为100μm;经热包套锻造后,层片晶团发生破碎、扭折,并且室温抗拉强度较铸态提高了77MPa,800℃抗拉强度提高了36MPa;该锻态合金经热包套轧制后,合金组织转变为细小的双态组织,平均晶粒尺寸为25μm,合金力学性能进一步提高,其中室温抗拉强度提高到603MPa,伸长率为1.0%,800℃抗拉强度提高到716MPa,伸长率为3.6%。     

氧元素对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金热变形组织及性能的影响

通过严格控制合金熔炼过程原料中杂质元素含量并添加TiO_2来熔炼出实验所需不同氧元素含量的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金铸锭。在Gleeble-3800热模拟试验机上对不同氧含量的钛合金铸锭进行热压缩实验,获得不同温度和变形速率下热压缩变形的应力-应变曲线。通过分析热变形应力应变曲线、计算本征常数,获得氧含量(质量分数)为0. 04%、0. 14%的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金的热变形本构方程。观察金相组织后发现,提高氧元素含量会显著提高合金热变形激活能,抑制合金塑性变形;但适当的氧含量又可以促进合金发生动态再结晶,使得发生动态再结晶所需要的温度降低,发生再结晶的变形速率也有所提高。促进钛合金动态再结晶形核同时,拓宽钛合金热变形过程的加工温度、变形速率的范围;但过量的氧含量也会造成合金热变形过程中流变失稳导致加工区域变小。因此在工业生产过程中需要根据具体的热加工工艺,将合金中杂质元素氧的含量控制在一个合理的范围之内,从而取得更加优异的综合性能。     

Ti-6Al-3Nb-2Zr-0.8Mo合金的焊接性评价

针对Ti 6Al 3Nb 2Zr 0.8Mo合金及其配套焊接材料,通过大量的试验研究,对其焊接工艺性能、焊接接头的抗裂性能、常规力学、断裂力学、应力腐蚀性能等进行了评价。结果表明:Ti 6Al 3Nb 2Zr 0.8Mo合金焊接性能优良,是一种优良的船用结构钛合金。     

Ti-48Al-2Nb-2Cr合金铸造收缩特性研究

目的 研究TiAl合金铸造过程的收缩特性。方法 采用Ti4822合金,通过设计长方体、圆柱体、回字形和环形4种典型结构,开展了熔模精密铸造工艺实验。结果 基础尺寸在10~80 mm时,Ti4822合金的自由线收缩率在3.11%~2.09%之间,受阻收缩比自由收缩低30%~50%左右,同时随着基础尺寸的增加,自由线收缩量增加,而收缩率呈降低趋势。结论 收缩数据和规律的获得,为TiAl合金铸件尺寸精度控制提供了基础数据。     

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金室温压缩蠕变行为及位错类型研究

研究Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金在不同外加应力下的室温压缩蠕变行为,拟合了蠕变曲线,计算出蠕变发生第二阶段的临界值,并对不同应力水平压缩后的合金显微组织进行TEM观察,研究其位错滑移类型。结果表明：室温条件下,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金压缩蠕变-时间曲线符合时间强化指数模型,该合金发生蠕变第二阶段的临界值为518 MPa,这为深海装备的安全设计提供了依据。Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金室温压缩蠕变机制主要是位错滑移,其中基面滑移最容易启动,其次是柱面滑移和锥面滑移。结合微观组织分析与蠕变曲线可以判断锥面滑移对蠕变有较大贡献。     

Hydrogen Effects on the Mechanical Properties of Ti-24Al-11Nb-3V-1Mo Alloy

The effects of hydrogen on the mechanical properties at room temperature of a Ti3Al based alloy Ti-24Al-11Nb-3V-1Mo have been investigated. The results show a parabolic rate relationship between the average hydrogen concentration of the alloy at constant temperature and charging time. The mechanical properties (ultimate bending strength and deflection) decrease with increasing hydrogen content in the alloy. The fractographic feature indicates that the decrease of the mechanical properties is due to the crack nucleation and propagation at the hydride Ti3AIH     

Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金的力学性能

用预合金粉末热等静压工艺制备全致密的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金,研究了粉末粒度组成、真空脱气处理和热处理等工艺因素对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,全粒度预合金粉末的氧含量和空心粉比例具有良好的匹配,但是粉末粒度偏析使空心粉聚集进而降低粉末合金的低温拉伸性能。钛合金粉末的真空脱气温度不宜超过其最高服役温度,Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金的退火处理温度不宜高于800℃。提高退火温度到两相区则使粉末合金的显微组织发生明显的粗化,粉末合金内部的微量气孔迅速长大形成热致孔洞。优化过程工艺参数和有限元仿真可制备出典型的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末冶金叶轮零件,其本体力学性能达到锻造合金的水平。     

粉末冶金Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟机上对粉末冶金制备的新型医用Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金进行等温热压缩实验,研究该合金在温度为780~960℃,应变速率为0.001~1s-1,变形为60%的条件下的高温变形及动态再结晶行为。采用包含变形激活能Q和温度T的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述该合金高温压缩变形时的最大变形抗力方程;并引入参数α(ε),n(ε),Q(ε)和A(ε)得到包含σ,ε·,T,ε的本构方程。结果表明:由本构方程计算得到的应力值和实验值有较好相关性(R=0.99430),平均相对误差为5.327%;最后采用加工硬化率法通过对θ-σ和lnθ-ε曲线进行三次多项式拟求解拐点的方法,得到了不同变形条件下发生动态再结晶的临界应力和临界应变值,建立了临界应力和Z参数的关系,获得动态再结晶的临界应力方程,而临界应变εc主要集中在0.01~0.04,不同变形条件下该合金发生动态再结晶的临界应变变化极小。     

搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V抗氧化及热腐蚀性能的影响

研究了搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V抗高温氧化及热腐蚀性能的影响.结果表明,在900℃下,由于搪瓷涂层具有较高的化学稳定性,且和Ti-24Al-14Nb-3V有比较接近的热膨胀系数,大大改善了Ti-24Al-14Nb-3V抗恒温氧化及循环氧化性能.在850℃(Na,K)2SO4中,虽然熔盐中的Na+与搪瓷涂层中的Ca2+进行离子交换引起搪瓷涂层少量减重,但它仍具有优异的抗熔融硫酸盐腐蚀能力.在850℃NaCl+Na2SO4中,搪瓷涂层对Ti-24Al-14Nb-3V具有一定的保护作用,但是由于熔盐中的Na+与搪瓷涂层中的Ca2+进行离子交换,和熔盐中的Cl-对搪瓷涂层的腐蚀作用及对基材的点蚀作用,使其保护作用下降.     

微织构对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的应力腐蚀性能的影响

采用EBSD方法对断口以及裂纹扩展路径进行观察,研究了近α型钛合金Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo组织中的微织构对应力腐蚀敏感性和裂纹扩展路径的影响规律。结果表明,微织构区域的形貌为接近平行于轧面的不规则薄片层状,长度方向沿轧向扩展,微织构区的晶粒取向为c轴趋近于与板材横向平行。当加载方向与微织构区的长度方向接近平行时,微织构区内部晶粒易于柱面滑移,降低裂纹尖端的应力集中和降低应力腐蚀敏感性;当加载方向与微织构区的长度方向接近垂直时,微织构区内部晶粒不容易发生柱面滑移和基面滑移,易于造成局部应力集中和形成微裂纹,提高板材的应力腐蚀敏感性。     

渗氢对Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo锻态合金显微组织的影响

对锻态Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo合金进行了渗氢处理,研究了渗氢引起的合金显微组织的变化.实验结果表明,渗氢前的合金由α2相,O相和B2相组成,渗氢有效地促进α2相和B2相向O相的转变,且使O相组织中有γ氢化物析出.渗氢引起合金组织发生变化的本质原因是氢导致α2相和B2相的晶格畸变,以及α2相和B2相之间的元素再分配.     

基于TiH2原料的粉末冶金Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的组织与性能研究

目的 研究烧结工艺对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织演变及力学性能的影响.方法 以TiH2粉末为原料,采用粉末冶金工艺制备低成本高性能的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金,分析合金在不同烧结条件下组织与性能的变化规律.结果 TiH2的脱氢温度区间集中在450～700℃;Ti-6Al-3Nb-2Zr-1...     

不同焊接方法焊接Ti-22Al-25Nb合金

脉冲钨极惰性气体焊接方法、活性剂钨极惰性气体焊接方法和超音频脉冲钨极惰性气体焊接方法分别用于焊接Ti-22Al-25Nb合金。对不同焊接方法获得的焊接接头进行显微组织观察、拉伸性能测试和显微硬度测量。脉冲钨极惰性气体焊接接头的熔合区中柱状晶很少,热影响区中晶界严重过烧;活性剂钨极惰性气体焊接接头完全焊透,在其熔合区的柱状晶是无序排列的;超音频脉冲钨极惰性气体焊接接头的焊缝中心有一小块区域是等轴晶,且在热影响区附近没有明显的晶界过烧现象。通过分析比较观察和测试的结果,发现使用超音频脉冲钨极惰性气体焊接方法获得的焊接接头是最优的,具有最高的抗拉强度和显微硬度。     

1250℃热处理对Nb-16Si-24Ti-6Cr-6Al-2Hf合金的组织影响

采用电弧熔炼的方法制备了Nb-16Si-24Ti-6Cr-6Al-2Hf(原子分数/%)合金.在1250℃下对其进行不同时间的热处理.使用SEM,EDS,XRD等方法进行组织分析.结果表明:多元合金化能消除Nb-Si合金中亚稳相Nb3Si;热处理能够有效改善Nb-Si多元合金中硅化物的分布、尺寸、形态和数量;热处理使得β-Nb5Si3转变为α-Nb5Si3.