淬火温度对Ti-3Al-4.5V-5Mo钛合金形变诱发马氏体的影响

通过测试不同淬火温度下的拉伸应力应变曲线、750～790℃淬火拉伸断裂后均匀变形区域的X射线衍射谱研究了淬火温度对Ti-3Al-4.5V-5Mo钛合金形变诱发马氏体的影响.结果表明:该合金在750～790℃淬火后拉伸变形机制为亚稳定β相变形诱发马氏体转变,790℃淬火合金在6.5%的变形量下亚稳定β相基本完全转变为α″马氏体.790℃淬火后拉伸形成应力诱发马氏体,β立方→α″σ;750℃淬火后拉伸形成应变诱发马氏体,β立方→β正方→α″ε.形变诱发α″相在拉伸变形时发生晶格重新取向:[010] α″方向平行于拉伸轴线,[100]α″方向垂直于拉伸轴线.     

Ti-4．4A1—3．8Mo合金的亚稳相变及其对硬度的影响

对锻态Ti-4．4Al-3．8Mo合金分别进行了β单相区和α＋β两相区（相变点之下45℃）淬火处理,研究了亚稳相变对硬度的影响．结果表明,β单相区淬火处理的样品硬度比α＋β两相区处理的样品高约10％．β单相区淬火后的相组成为全α’马氏体,自910℃的α＋β两相区淬火后的相组成为等轴初生α相＋α’马氏体＋α″马氏体．硬度出现差异的主要原因是后者中存在硬度较低的初生α相和α″马氏体．本文修正了Ti—β稳定元素二元系亚稳相图（示意图）,指出在α＋α’和α＋α″相区之间存在α＋α’＋α″相区,并使用修正后的相图解释了Ti-4．4Al-3．8Mo合金的相组成与硬度的关系．     

Zr元素添加对Ti-24%（原子分数）Nb合金变形机制和超弹性的影响

采用非自耗电弧熔炼方法制备Ti-24%（原子分数）Nb-（0、2、4）%（原子分数）Zr合金铸锭。铸锭经均匀化退火、固溶、冷轧和退火后,在室温下进行拉伸测试和加载卸载测试。使用光学显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜观察试样拉伸前后组织结构变化,并结合合金拉伸曲线分析合金变形机制。结果表明具有较低强度的Ti-24%（原子分数）Nb合金出现{112}〈111〉孪晶,Zr元素的添加提高了合金强度和β相稳定性,{112}〈111〉孪晶消失,出现{332}〈113〉孪晶。加载卸载测试中合金发生应力诱发α″马氏体转变和逆转变,具有超弹性性能。Ti-24%（原子分数）Nb-2Zr合金具有较稳定的3.6%的超弹性回复,具有成为生物医用材料的潜力。     

添加Co对Ti-Ni形状记忆合金组织和性能的影响

以400和600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金为对象,用示差扫描热分析仪、光学显微术、X射线衍射仪和拉伸试验研究了添加Co对退火态Ti-Ni形状记忆合金相变、组织和形状记忆行为的影响。结果表明,400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却时皆发生A→R→M(A-母相,R-R相,M-马氏体)两阶段相变;加热时Ti-49.8Ni合金发生M→A一阶段相变,Ti-49.8Ni-1.0Co合金发生M→R→A两阶段相变;600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却加热时皆发生一阶段AM相变。400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金的组织呈纤维状,塑性较差;600℃退火态合金的组织呈等轴状,塑性良好。Ti-49.8Ni合金室温组成相为马氏体,呈形状记忆效应;Ti-49.8Ni-1.0Co合金的室温组成相为母相B2,呈超弹性特性。退火时间对Ti-Ni合金的组织和性能影响不大,合金的相变温度随退火时间延长缓慢升高。形变温度显著影响Ti-Ni合金的超弹性特性,随形变温度升高合金的超弹性应力增加,超弹性滞回面积减小。     

时效温度对Ti-51.1Ni形状记忆合金相变和形变行为的影响

用XRD、光学显微镜、TEM、示差扫描量热仪和拉伸试验研究了时效温度(T_(ag))对300、400、500、600℃各保温1h时效态Ti-51.1Ni形状记忆合金组织、相变、拉伸性能和形状记忆行为的影响。结果表明300～600℃时效态Ti-51.1Ni合金室温下由母相B2、马氏体B19′和析出相Ti_3Ni_4组成,显微组织形态呈等轴状,组织中存在Ti_3Ni_4析出相,随T_(ag)升高Ti_3Ni_4析出相的形貌由点状变为片状。随T_(ag)升高,Ti-51.1Ni合金冷却/加热相变类型由A→R/R→A型向A→R→M/M→A型向A→M/M→A型转变(A-母相B2,CsCl型结构;R-R相,菱方结构;M-马氏体B19′,单斜结构);R相转变温度(T_R)升高,M相转变温度(T_M)在500℃时效态后降低。随T_(ag)升高,合金的抗拉强度先升高后降低;伸长率先降低后升高。300、400℃时效态合金呈稳定超弹性(SE),500、600℃呈现形状记忆效应(SME)+SE。要使Ti-51.1Ni合金常温下呈SE,需对合金进行300℃或400℃时效处理;要使该合金在常温下呈SME,需对合金进行500℃时效处理。     

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%。     

Ti-4.4Al-3.8Mo合金的亚稳相变及其对硬度的影响

对锻态 Ti-4Al-3.8Mo合金分别进行了β单相区和α β两相区(相变点之下45℃)淬火处理,研究了亚稳相变对硬度的影响.结果表明,β单相区淬火处理的样品硬度比α β两相区处理的样品高约10%.β单相区淬火后的相组成为全α'马氏体,自910℃的α β两相区淬火后的相组成为等轴初生α相 α'马氏体 α"马氏体.硬度出现差异的主要原因是后者中存在硬度较低的初生α相和α"马氏体.本文修正了Ti-β稳定元素二元系亚稳相图(示意图),指出在α α'和α α"相区之间存在α α' α"相区,并使用修正后的相图解释了Ti-4.4Al-3.8Mo合金的相组成与硬度的关系.     

热处理对Ti2448合金冷轧板组织和性能的影响

研究了热处理对Ti-24Nb-4Zr-8Sn(Ti2448)合金冷轧板材的显微组织和力学性能的影响,结果表明:Ti2448合金的杨氏模量和力学性能对其显微组织很敏感.在550-850℃,随着退火处理温度的升高Ti2448合金板材的晶粒长大,强度和杨氏模量降低而塑性提高;在400-500℃时效处理,合金中析出α相.控制时效时析出α相的形貌、含量和析出位置,可以调节合金强度、杨氏模量和塑性之间的匹配关系;控制热处理温度和时间可以实现高强度、低杨氏模量和良好室温塑性的匹配.     

窄热滞Ti-Ni-Cu-Cr合金的马氏体相变和形状记忆行为

为了开发性能稳定的窄热滞Ti-Ni基形状记忆合金,设计制作了Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr(原子分数)形状记忆合金丝,用示差扫描热分析仪和微机控制电子万能试验机研究了退火态和时效态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的马氏体相变和形状记忆行为,探讨了形变温度对该合金形状记忆行为的影响。结果表明,350～700℃/0.5 h退火态和300～600℃/1～50 h时效态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金冷却/加热时皆发生A→M/M→A(A-母相B2,CsCl型结构;M-马氏体B19′,单斜结构)一步马氏体可逆相变,马氏体相变温度比较稳定,在14～21℃之间变化;相变热滞较窄,在17～21℃之间变化。室温下,退火态和时效态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金皆呈形状记忆效应,且形状记忆行为稳定。随变形温度升高,Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的应力应变平台应力增加,残余应变减少,合金特性由形状记忆效应转变为超弹性,转变温度在50～60℃之间。     

粉末冶金Ti-xNb-5Sn骨科合金的摩擦学行为

本工作采用粉末冶金方法制备了Ti-xNb-5Sn(x=13%、16%、18%、20%,质量分数)合金,研究了Nb含量对其微观组织和摩擦学行为的影响规律。结果表明：粉末冶金法制备的Ti-xNb-5Sn合金是典型的α+β型钛合金,α相随着Nb含量的增加逐渐减少,Nb含量为20%时β相的衍射峰成为主峰。合金的硬度和弹性模量随着Nb含量的增加而下降,分别在271HV～319HV和68～73 GPa之间变化。合金的摩擦系数随着Nb含量增多而提高,Ti-13Nb-5Sn合金的摩擦系数最小(0.41),Ti-20Nb-5Sn合金的摩擦系数最大(0.48)。合金的磨损率为1.36×10^-3～1.58×10^-3mm³/(m·N)。随着Nb含量增多,合金的磨痕深度增加,分层现象逐渐加剧,并且有微裂纹出现。Ti-13Nb-5Sn合金的磨损机制为磨粒磨损,Ti-16Nb-5Sn合金和Ti-18Nb-5Sn合金以磨粒磨损为主、表面疲劳磨损为辅,而Ti-20Nb-5Sn合金以表面疲劳磨损为主。本研究证实Nb是一种β稳定剂,加入适量Nb可以降低合金的...     

基于α'组织设计适于激光立体成形的新型高塑性Ti-4.13Al-9.36V合金

为了提高Ti-6Al-4V合金的加工硬化率和塑性,基于其团簇成分式12[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+5[Al-Ti₁₄](V₂Ti)设计成分式为4[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+12[Al-Ti₁₄](V₂Ti)的(Ti-4.13Al-9.36V, %)合金,采用激光立体成形工艺制备Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V(对比合金),研究了沉积态和固溶温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V合金的显微组织均由基体外延生长的初生β柱状晶和晶内细小的网篮α板条组成。Ti-6.05Al-3.94V合金的初生β柱状晶的宽度约为770 μm,α板条的宽度约为0.71 μm;而Ti-4.13Al-9.36V合金的初生β柱状晶的宽度显著减小到606 μm,α板条的宽度约为0.48 μm。经920℃固溶-淬火处理后Ti-6.05Al-3.94V样品的显微组织为α'+α相,其室温拉伸屈服强度约为893 MPa,抗拉强度约为1071 MPa,延伸率约为3%。经750℃固溶-淬火处理后Ti-4.13Al-9.36V样品的显微组织为α'+α相,与α'马氏体相比,应力诱发的α'马氏体能显著地提高合金的加工硬化能力,其室温拉伸屈服强度约为383 MPa,抗拉强度约为 989 MPa,延伸率达到了17%。这表明,根据团簇理论模型调控α'+α的显微组织能有效提高激光立体成形Ti合金的加工硬化能力和塑性。     

生物用形状记忆Ti-10Nb-5Sn合金加热相变的TEM原位观察

用透射电镜加热台对生物用金属材料Ti-10Nb-5Sn合金进行反复的加热、冷却原位观察。结果表明，该合金升温至355K时马氏体开始溶解，385K时溶解完毕：降温到353K时开始形成马氏体，333K时转变结束。该合金高温相为体心立方β相；室温马氏体以正交晶系NbTi4相为主。该合金能记忆室温以及高温的组织形态，具有双程记忆功能，并且记忆精度在50nm范围内薄膜样品的弯曲在10之弧度数量级上无变化。     

Cu系列记忆合金的记忆效应

本文研究了Cu—Al、Cu—Zn—Al、Cu—Al—Ni、Cu—Sn等Cu合金的记忆效应、热循环对记忆性能的影响和双向记忆效应的恢复率;讨论了合金工艺及其变形对Cu—27％Zn—4％Al、Cu—22％Zn—4％Al、Cu—12.5％Al、Cu—13.3％Al合金的单向、双向记忆效应的影响;研究了热循环中合金记忆效应减弱至一定程度后趋于稳定的现象,并指出这些现象与位错亚结构的出现、马氏体状态时效、有序母相转变等有关。文中指出,采用150℃等温淬火和淬火马氏体150℃母相状态时效的工艺,均可使Cu—Zn—Al合金热弹性马氏体的双向记忆效应稳定,恢复率达16％。     

Ti_3Al基合金在不同温度下的形变与断裂行为

一、前言 Ti_3Al基合金(如Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo at％)是未来用于650～700℃具有发展前途的新一代高温结构材料。其微观组织与力学性能的关系,如拉伸、蠕变、疲劳和断裂韧性等,均得到了广泛的研究。研究表明,Ti_3Al基合金的形变与断裂机制不仅与形变温度有关,而且与环境因子密切相关。然而,目前较少报道Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo合金在不同温度下和不同形变环境中的断裂机制和形变行为。本论文通过研究Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo合金在25～980℃温度范围的拉伸形变行为和在不同拉伸环境(真空或空气)下的断裂方式,探讨Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo合金的形变和断裂机制。 二、试验方法 本研究采用的合金为Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo(at％),其化学成分(重量百分比)为14.4Al,19.3Nb,3.5V,2.2Mo,0.100,0.018N,其余为Ti。经真空自耗电极电弧炉熔炼的铸锭在开坯,α_2+β两相区锻造和α_2+β两相区热处理后,制成φ5×25mm拉伸试样。在     

我国新型钛合金研究获重要进展

沈阳材料科学国家（联合）实验室工程合金研究部多功能合金研究组研制的一种具有高强度、低弹性模量、超弹性和阻尼性能的多功能柔韧钛合金（Ti-24Nb-4Zr-7．9Sn，简称Ti2448），近期研究发现其泊松比显著低于常规金属材料，     

近β型钛合金Ti3Zr2Sn3Mo15Nb的形状记忆效应和超弹性研究

采用弯曲和循环拉伸实验研究了新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb（TLM）钛合金的形状记忆和超弹性特性，探讨了变形温度、总应变和热处理对TLM钛合金形状记忆和超弹性的影响规律。实验结果表明新合金在热轧态和在α＋β两相区固溶处理后比从β单相区固溶处理后具有较高的形变恢复率，最大可恢复应变可达1．8％．随着总变形应变增加，形变恢复率降低。从β相区固溶处理后TLM合金具有较好的超弹性，优于热轧态或时效处理后TLM合金的超弹性能。     

真空电阻炉退火温度对电子设备用Ti-51Ni记忆合金相变和形状行为的影响

选择电子设备用Ti-51Ni形状记忆合金作为测试材料,分析不同退火条件下Ti-51Ni合金形成的显微结构、相变特征及其超弹性变化情况。研究结果表明:在退火态Ti-51Ni合金中包含了r相以及马氏体m相。较低退火温度下合金中形成了具有纤维特征组织,较高退火温度下在合金中存在众多的尺寸较小的等轴晶结构。合金中的马氏体组织发生正、逆相变过程的峰值温度先上升后下降,合金中的r相组织发生正、逆相变过程的峰值温度单调下降。为了提高Ti-51Ni合金的力学强度,应在300～400℃范围内对其进行退火处理;如果需要提高Ti-51Ni合金的塑性,需将退火温度设定在500～600℃之间。随着温度继续上升接近马氏体的相变温度时,MR发生快速减小,从而引起逆马氏体相变的过程。当退火温度上升后,残余应发生了先减小后增大的现象。     

退火温度对冷轧Ti-13V-3Al-0.5Cu形状记忆合金组织结构与马氏体相变的影响

使用XRD、TEM、DSC和室温拉伸等分析测试手段,对冷轧后经不同退火温度处理的Ti-13V-3Al-0.5Cu(%,原子分数)合金微观组织结构,马氏体相变行为,力学性能和形状记忆性能进行了研究。经冷轧、退火处理后,合金在室温下的组织主要为α"马氏体相,存在少量残余β母相、α相和Ti₂Cu第二相。随着退火温度的增加,合金形状记忆性能先升高后降低;当退火温度为750℃时,在预应变量为6%的前提下可实现5.3%的可回复应变。其组织结构观察结果表明,经冷轧、退火处理后,合金中α"马氏体形貌由“V”字型自协作组态向择优取向的单一取向马氏体板条转化,界面可动性提升,马氏体临界再取向应力降低,形状记忆性能提高。     

冷轧变形量对医用β型TiNb合金的马氏体转变和弹性性能的影响

利用磁控钨极电弧炉制备了Ti-35Nb-2Ta-3Zrβ钛合金,采用冷轧对合金进行冷变形,研究轧制变形量对β钛合金的马氏体转变和弹性性能的影响。对不同轧制变形量下的合金通过偏光显微镜、X射线衍射分析、透射电子显微分析和纳米压痕等实验方法,研究了冷轧变形量对TiNb合金的显微组织和弹性性能的影响。结果表明,轧制变形过程中β钛合金发生了β→α″的相转变,且随着变形量的增大,马氏体由针状变为粗大的片体,当变形量达到90%时,马氏体变得细小且呈现明显的取向性;纳米压痕实验结果显示,随着变形量的增加,合金的弹性恢复率呈逐渐降低的趋势,弹性模量基本保持不变。     

α钛合金在室温和低温的冲击韧性

为了考察Al,Sn,Zr,Mo合金元素对α钛合金在室温和77 K低温(液氮)下的缺口冲击韧性(冲击值Ak)的影响,采用示波冲击试验机测试了Ti-2Al,Ti-2Sn,Ti-2Zr和Ti-1Mo 4种α钛合金在室温和77K下的Ak值,并计算了表征其冲击韧性的弹性变形功、塑性变形功和裂纹扩展撕裂功.用扫描电镜观察了4种合金冲击试样断口的形貌.计算数据和显微组织表明,4种合金均显示韧性特征,4种合金元素对冲击韧性贡献的顺序为:Mo＞Zr＞Sn＞Al.