退火温度对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC4钛合金分别进行了920℃、940℃、960℃、980℃保温1 h空冷的退火,随后进行了金相检验、拉伸试验和拉伸断口分析,以揭示退火温度对合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：不同温度退火的TC4合金组织主要由初生α相和次生α相组成,随着退火温度的升高,初生α相含量减少;随着退火温度的升高,合金的强度升高,塑性降低,980℃退火的合金抗拉强度和屈服强度最高,为973 MPa和961 MPa,而塑性最差,断后伸长率为2%,断面收缩率为8%;在920℃和940℃退火的合金拉伸断口有大量韧窝,具有韧性断裂特征,960℃和980℃退火的合金拉伸断口韧窝数量明显减少,出现明显的撕裂棱和解离台阶,具有韧-脆性断裂特征。     

TC4钛合金设定m值超塑性拉伸方法

根据TC4钛合金的超塑性变形机理研究成果,结合设定m值超塑性拉伸方法的设计思路,在VISUAL BASIC环境下编写出了设定m值超塑性拉伸控制程序。在完成对该程序充分调试的基础上,对TC4钛合金进行设定m值超塑性高温拉伸试验,在TC4钛合金最佳变形温度850℃的条件下,将m值分别设定为0.3、0.35、0.4、0.45进行高温拉伸试验,获得TC4钛合金延伸率δ分别为704%、762%、819%、858%,再将应变速率敏感指数m值与延伸率δ对应后生成关系曲线并进行回归分析,最终得到TC4钛合金超塑性应变速率敏感指数m值与伸长率δ的关系式。     

TC4钛合金电子束焊接接头高温性能与组织

通过高温拉伸试验、高温持久拉伸试验以及金相分析对TC4钛合金电子束焊接接头的显微组织和高温性能进行了研究.结果表明,用电子束焊接TC4钛合金可获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为630 MPa,与母材相当.高温持久拉伸时焊接接头在400 ℃下100 h的持久强度大于600 MPa,不低于TC4钛合金母材同等条件下的持久强度.TC4钛合金母材室温下的组织为典型的轧制状态组织,即拉长了的针状α β组织,焊缝组织是由原始β相转变而成的α'相,即针状马氏体.经高温拉伸和高温持久拉伸后焊缝晶粒均明显长大,但其晶粒的长大程度与高温持续时间无关.     

TC1钛合金精锻棒材的拉伸性能及断口形貌

对TC1钛合金棒材室温下和高温下的拉伸性能、显微组织和断口进行了分析.结果表明:随着实验温度的升高,TC1钛合金的强度显著下降,伸长率基本保持不变,断面收缩率明显增加.室温下的断口形貌均为延性断裂和细小的等轴韧窝,随着实验温度的升高,韧窝尺寸增大,深度增加.     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的拉伸性能

用电子束焊接50 mm厚TC4-DT钛合金板,对母材、焊缝金属和焊接接头的拉伸性能进行测试,获得了母材和焊缝金属的基本拉伸性能数据,分析了电子束焊接接头显微组织对拉伸性能的影响.结果表明,电子束焊接使TC4-DT钛合金焊缝金属强度增加,塑性和韧性降低,应变硬化能力增强.焊接接头拉伸试验的断裂位置均在离焊缝边缘较远的母材上,母材为整个接头的薄弱环节.母材和焊缝金属拉伸断口均表现出延性韧窝断裂特征.与母材金属相比,焊缝金属拉伸性能的变化与电子束焊接过程中冷却速度快、在焊缝区形成了粗大β柱状晶及针状马氏体有关.     

TC4钛合金电热拉伸变形行为有限元模拟

为研究拉伸速率和温度对TC4钛合金性能的影响,采用电-热-力完全耦合方法,运用林建国统一粘塑性本构模型,使用有限元分析软件ABAQUS,对不同温度和拉伸速率下的TC4钛合金电热拉伸过程进行模拟研究,并选取目标温度为750℃、拉伸速率为1 mm·min-1的这一组模拟结果与试验结果进行对比.对比结果显示:有限元模拟中通电...     

TC4钛合金电子束焊接头性能研究

采用真空电子束焊方法进行TCA钛合金的焊接，借助OM、SEM设备观察焊缝金属显微组织和断口形貌，测试了焊接接头硬度并进行了冲击试验，分析了焊接接头性能、显微组织及焊缝中气孔的形成。结果表明，采用真空电子束焊焊接TCA钛合金时，焊缝和热影响区金属中较粗大的原始β相一部分转变为过饱和的针状马氏体；焊缝中心有少量的针状α’相，并形成了编织状α组织；焊缝金属的硬度值比母材金属的高，但冲击韧度比母材金属的低。     

不同轧制厚度TC4钛合金板材的组织与性能

选取4种不同厚度的TC4钛合金轧制板材,利用金相显微镜以及力学性能试验,对其进行金相组织和力学性能研究。结果表明：经轧制及退火后的TC4钛合金板材的组织为α相与残余β相组成的混合组织,α相的形貌呈现出线条状、等轴状以及细小团状等特征;TC4钛合金板材强度总体呈现出随着厚度的增加先降低再趋于稳定的趋势,而塑性呈现出先升高再趋于稳定的趋势;当厚度为0.8 mm时,TC4钛合金板材的强度最大,抗拉强度为1075 MPa、屈服强度为1027 MPa,且4种规格TC4钛合金板材经轧制退火后沿RD与TD方向的强度与塑性均有一定差值;不同规格TC4钛合金板材拉伸后的微观断口形貌均以韧窝为主,其中厚度为0.8 mm的TC4钛合金板材沿TD方向的断口形貌中除具有韧窝形貌外,还具有一定数量的小平面,韧窝内部存在大量、特别细小的微裂纹。     

微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响

采用直流稳压电源,在Na2SiO3、Na3PO4电解液中对TC4钛合金表面进行微弧氧化处理,研究了微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响.结果表明,经微弧氧化的TC4合金高温抗氧化性能明显优于TC4钛合金;在750℃循环氧化100h后,经300V电压微弧氧化60 min的TC4钛合金的氧化增重为7.8 mg/cm2,而未经微弧氧化处理的TC4钛合金氧化增重为30.51 mg/cm2;随着微弧氧化时间增长和电压的增大,微弧氧化TC4钛合金的高温抗氧化性能也增强.     

TC4钛合金激光焊接接头高温热处理后的显微组织研究

研究了TCA钛合金激光焊接接头经高温热处理后的显微组织,结果表明:由于在TCA合金相变点附近温度进行热处理能极大提高其合金元素的扩散速率,激光焊接接头中的马氏体α'随热处理时间的延长而更粗大,且分布更杂乱;热处理前后焊缝截面显微硬度均自焊缝中心向热影响区逐渐降低,热影响区显微硬度低于母材.与原始接头显微硬度值相比,经历高温热处理后接头的显微硬度降低约60HV左右.     

基于数字图像相关技术的X12合金钢高温损伤模型试验验证方法

基于Bonora损伤模型,提出了考虑温度和应变速率的连续高温损伤模型.以X12合金钢为研究对象,采用缺口半径R1.5和R3试样在温度950℃、应变速率0.5s-1下进行拉伸试验.利用数字图像相关技术(DIC)捕捉试样的动态裂纹萌生和扩展的图像,并与裂纹位置与开裂顺序的模拟结果进行比较,采用相关系数Rel定量评估了该模型...     

固溶温度对TC4钛合金微观组织和动态拉伸力学性能的影响

为揭示固溶温度（850、920、960℃）对TC4钛合金微观组织和动态拉伸力学性能的影响,采用XRD、SEM和EBSD方法对材料晶体结构、微观组织和晶粒取向等特征进行分析,选取分离式霍普金森拉杆（SHTB）实验装置进行了材料的动态拉伸力学性能测试,构建了Johnson-Cook(J-C)本构模型,开展了动态拉伸断口形貌分析。结果表明：随固溶温度的升高,材料中α/α′含量升高,初生α相含量降低,针状α′含量升高,晶粒尺寸减小且择优取向强度增大;TC4钛合金具有明显的应变率强化效应,随固溶温度的升高,材料屈服强度和维氏硬度逐渐增大,断裂延伸率降低;动态拉伸断口整体表现为韧性断裂,随固溶温度升高,材料塑性降低,在固溶温度960℃时,试样韧性断裂特征不显著。本研究结果可为TC4钛合金力学性能调控及抗冲击设计提供方法和数据支撑。     

TC4钛合金高温变形行为及其流动应力模型

研究变形工艺参数对TC4钛合金高温变形行为的影响.热模拟压缩实验时选取的变形温度为1 093～1 303K:应变速率为0.001～10.0/s;变形程度为60%.结果表明:TC4钛合金在变形开始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加,当应变超过一定值后,流动应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;变形温度升高和应变速率减小使TCA钛合金高温变形时的稳态应力和峰值应力显著降低;应变速率和变形温度会影响TC4钛合金进入稳态变形时变形程度的大小.利用多元回归分析建立TC4钛合金在高温变形时的流动应力模型,模型的计算值与实验数据的平均相对误差为6.25%,该模型较好地描述TC4钛合金在高温变形过程中的流动行为.     

TC4钛合金低温固体稀土-硼共渗

研究了TC4钛合金在950℃低温(β转变温度以下)下进行固体稀土-硼共渗的渗层形貌、物相组成、组织性能及基体相变。结果表明,低温稀土-硼共渗,可使TC4钛合金表面获得实用的渗硼硬化层,由TiB2和TiB双相化合物组成。同1050℃高温稀土-硼共渗相比,低温渗硼层致密均匀无孔洞,而且硬度梯度和脆性得到进一步改善。低温渗硼后TC4基体为等轴组织,性能良好,能有效地防止高温(β转变温度以上)时β相形成粗晶。低温渗硼有效地改善渗层的性能,减小工件畸变。     

TC4钛合金高温锻造本构模型的实验研究

通过大量Ｇｌｅｅｂｌｅ－１５００热模拟实验机上压缩实验,求出ＴＣ４钛合金生产条件下的本构模型。指出试制备、设备控制以及数据修正方法,给出实验结果数据,为指导钛合金锻造生产提供必要依据。     

TC4-DT钛合金基于最大m值的超塑变形

采用最大m值法,在温度分别为850℃、870℃、900℃下,对改锻前及改锻后的TC4-DT钛合金棒材进行超塑性拉伸实验。实验结果表明,根据最大m值法拉伸试样TC4-DT在870℃的变形温度下,延伸率达到了最大值1240%,表明该类型TC4-DT钛合金的最佳超塑性变形温度在870℃左右;并且改锻后较细晶粒尺寸的TC4-DT棒材的超塑性明显高于改锻前的较粗晶粒组织,延伸率平均提高了一倍;分析显微组织可知,在超塑性拉伸变形中发生了动态再结晶。     

TC4合金高温拉伸变形力学行为与微观组织演变关联研究

基于TC4合金高温恒应变速率拉伸试验和微观组织观察,研究了工艺参数对TC4合金流动应力、应变速率敏感性指数、应变硬化指数和微观组织演变的影响规律,获得了TC4合金高温拉伸变形时宏观力学行为与微观组织演变的关联机制。结果表明:当变形温度为1123~1213 K、应变速率为0.1 s-1时,TC4合金的拉伸应变不超过0.7就会出现局部颈缩并导致开裂;当应变速率为0.01 s-1、变形温度为1183 K时,TC4合金的应变速率敏感性指数m值最大,归因于该变形条件下初生α相呈等轴状且较细小;当应变速率为0.01 s-1时,随着应变增加,应变硬化指数n值呈逐渐减小的趋势,归因于加工硬化和动态软化的共同作用;随着变形温度升高,初生α相由长条状转变为等轴状,随着应变速率增加,初生α相呈现出明显的取向性,不利于晶界滑动或旋转;应变对初始α相形貌和含量影响较小,但对次生α相影响显著。     

准β热处理工艺对TC4-DT钛合金组织和拉伸性能的影响

研究了不同准β热处理工艺对TC4-DT钛合金显微组织和力学性能的影响,并对显微组织、力学性能断口形貌进行了对比分析。结果表明随着固溶温度从Tβ+10℃升高到Tβ+25℃,合金初生片状α相长宽比变大,次生α相含量升高,塑性下降,抗拉强度升高。冷却速率的下降对于初生片状α相有粗化效果,降低初生片状α相的长宽比,对应的抗拉强度升高,塑性降低。固溶时间的延长,初生片状α相宽度变大,长宽比下降,次生片状α相长宽比变大。TC4-DT钛合金拉伸断口存在大小不一的韧窝,随固溶温度的升高和时效时间的延长,试样拉伸断口韧窝的尺寸均有不同程度的变大,同时出现了少量的撕裂棱,试样的断裂机制为以韧性断裂为主并伴有准解理断裂。