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.     

生物医用Ti-Nb-Sn合金的超弹性

通过室温下拉伸实验研究了Ti-14Nb-4Sn和Ti-16Nb-4Sn（at．％）合金的超弹性。发现锻造态和400℃冰水淬火态的Ti-16Nb-4Sn合金超弹性良好,通过4％变形量循环拉伸三次即可获得完全的超弹性;而400℃冰水淬火态的Ti-14Nb-4Sn合金通过3％变形量循环拉伸两次即可完全回复。Ti-14Nb-4Sn合金和Ti-16Nb-4Sn合金均以700℃冰水淬火态断裂延伸率为最大,分别为14．42％和12．02％。锻造态Ti-14Nb-4Sn合金的马氏体逆相变回复温度As为134．8℃。XRD分析结果表明室温下Ti-16Nb-4Sn合金的组织为β相和＋α″马氏体相;而Ti-14Nb-4Sn合金的室温组织除β和α″外,还存在α相。     

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.     

氢对Ti-6Al-4V合金室温压缩性能的影响

为了研究氢对Ti-6Al-4V合金室温压缩性能的影响,采用Zwick/Z100型材料试验机对置氢Ti-6Al-4V合金进行了压缩试验,并利用OM、XRD和TEM等材料分析方法对合金的微观组织进行了观察.研究表明:置氢前,Ti-6Al-4V合金由等轴的α相和β相组成,置氢后,出现马氏体组织和氢化物;随氢含量增加,马氏体和剩余β相数量增多;氢提高了Ti-6Al-4V合金的抗压强度和塑性等室温压缩性能,最大增幅分别为33.9%和56.3%;置氢Ti-6Al-4V合金抗压强度的提高主要归因于氢的固溶强化、马氏体相变强化和氢化物强化;塑性指标的提高主要是置氢合金中塑性β相数量的增多所致.     

Mo对Ti-Mo系合金显微组织的影响及其强化效应

对不同Mo含量β单相区锻造的Ti-Mo合金在相变点以上进行固溶处理,然后对合金进行显微组织分析和力学性能测试。结果表明:Ti-1Mo合金和Ti-2Mo合金主要由等轴的α相组成,Ti-4Mo合金主要由针状六方马氏体α′相和原始β晶界组成,当合金Mo含量超过10%(质量分数)时,合金主要由等轴的β相组成。晶粒尺寸统计结果显示:晶粒尺寸与固溶时间呈指数关系;在固溶时间一定的条件下,晶粒尺寸随固溶温度的升高而增大,随合金中Mo含量的增加而明显减小。另外Ti-Mo合金的强度随晶粒尺寸的减小而提高,但合金的塑性变化不大,最后对影响合金强化的机理进行了探讨。     

Ti-6Al-4V组织相变研究进展

钛合金因具有密度小、延展性好、疲劳性优异和断裂性能以及比强度高等优点而被广泛应用于航空航天等领域。综述了近年来国内外学者在Ti-6Al-4V固态相变理论和实验研究方面的进展情况,总结了其由β相区在不同冷却速率下所得到的相变组织,得到了hcp-α向bcc-β转变时具有伯格斯取向关系,介绍了包括马氏体相变、块型转变以及扩散相变的转变温度,当冷却速率达到525℃/s时发生马氏体相变,β相将转变为α￠相,当冷却速率为20~410℃/s时发生竞争扩散型相变β→α_m,低于20℃/s发生扩散控制相变,原始β晶粒中出现不规则的αGB、初生α集束和魏氏α组织。最后探究了新技术在Ti-6Al-4V微观相变组织中的应用。     

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。     

Nb、Cr和Mo对新型β/γ-TiAl合金组织与相变的影响

为了研究TiAl合金中β相稳定元素对显微组织及相变温度的影响,本文在Ti-43Al合金的基础上,通过单独与复合添加Nb、Cr、Mo 3种合金元素,获得了新型β/γ-TiAl合金,并系统研究了3种元素的作用规律.结果发现:Nb促使合金形成片层结构,Cr、Mo使合金分别形成近γ组织和针状魏氏组织;3种元素对β相的稳定能力为Mo>Nb>Cr;复合添加Nb、Cr、Mo元素对β相的稳定作用比单一添加更为显著;3种不同元素对α+β+γ三相区范围有显著影响,对α2+γ→α转变的共析温度(te)影响较大,而对γ→α的转变温度(tα)影响较小,Ti-43Al-4Nb-2Mo-0.2B合金的α+β+γ三相区最窄约为15℃,而Ti-43Al-6Nb-0.2B合金的α+β+γ三相区最宽约为95℃,Ti-43Al-4Nb-1Cr-1Mo-0.2B合金的α+β+γ三相区为55℃.     

β型γ-Ti Al合金中硼化物的取向及其对α相的影响

本实验在β单相区分别对Ti-40Al-8Nb-0. 5B及Ti-40Al-8Nb-1B合金进行了热变形,研究了两种合金中硼化物的取向行为及其对α相的影响。结果表明:热变形及硼含量显著影响硼化物的分布状态。未变形时,两种合金中的硼化物均为随机分布;变形后,Ti-40Al-8Nb-0. 5B合金中硼化物呈现出强烈的[100]丝织构,而Ti-40Al-8Nb-1B合金中硼化物取向随机,这是由变形过程中硼化物的刚性旋转及其相互作用所造成的。经历β→α相变后,Ti-40Al-8Nb-0. 5B合金α相呈现出1120和1010双丝织构,而Ti-40Al-8Nb-1B合金α相取向随机,这归因于硼化物、β相以及α相之间的组织遗传性。本研究可为β型γ-Ti Al合金片层取向控制提供新的思路。     

热处理对Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金组织及力学性能的影响

以真空非自耗电弧炉制备的低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金为对象,研究了不同冷却速率下固溶及时效温度对合金组织及性能的影响,发现固溶温度主要影响初生α相的含量.固溶冷却方式影响α的类型.单相区固溶时,初生α相消失,β晶粒内出现α片层集束,固溶淬火组织主要由残余未转变的β相以及针状的α';随着固溶温度的升高,针状马氏体α'相增多;两相区固溶后,时效组织均有固溶时产生的α相、时效α相以及残留的β相.时效温度较低时,α相形核能较低,元素扩散困难,需借助过饱和β相析出弥散相形核,因而针状α相细小而弥散;时效温度升高,α相形核以及长大驱动力大,时效α相易长大变粗.经固溶时效处理,合金强度随着温度升高先小幅升高后显著降低,塑性先增大后因晶界粗化以及粗片状α集束而降低.     

Mo含量对牙科用Ti-Mo合金显微组织及性能的影响

采用LZ5型离心铸钛机制备了4种Ti-Mo（5％、10％、15％和20％（质量分数）Mo）合金，研究了其显微组织和力学性能，并对其在Hank’S溶液和0．9％NaCl溶液中的耐蚀性进行了研究。研究结果表明：Ti-5Mo合金由等轴的α相组成，Ti-10Mo合金由等轴的β相和针状的α相组成，Ti-15Mo和Ti-20Mo合金由单一的等轴β相组成。力学性能测试结果表明，随着Mo含量的增加，Ti-Mo合金的压缩强度降低，塑性增强。耐蚀性研究结果表明，Hank＇s溶液中Ti-10Mo合金的自腐蚀电位较高，且易钝化；0．9％NaCl溶液中，Ti-5Mo合金的自腐蚀电位较高。Ti-20Mo合金易钝化且钝化区间较宽，两种腐蚀介质中Ti-15Mo合金的钝化膜较稳定。     

固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材组织和性能的影响规律

研究了固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,钛合金固溶处理温度在相变点以下,空冷后,显微组织由β相、初生α相以及次生α相组成。随着固溶温度的升高,显微组织中β相晶粒尺寸增大,晶界α相厚度减小,产生有序化现象,而次生α相数量和尺寸减小,使合金的强度降低,塑性升高,但固溶处理温度为800℃时,网状晶界α相使塑性迅速下降;当固溶处理温度在相变点以上,Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金重新形核并长大,随着固溶温度的升高,β相晶粒尺寸增大,初生α相数量减少,强度和塑性都下降,过冷β相晶粒发生应力诱发马氏体现象。     

Ti-6Al-4V合金表面超声振动滚压强化研究

采用超声振动滚压加工技术对Ti-6Al-4V合金表面进行处理,探究该项技术对Ti-6Al-4V合金表面质量的影响。通过对该工艺加工前后的Ti-6Al-4V合金进行表面粗糙度参数、XRD图谱、截面微观形貌、表层残余应力及显微硬度的对比分析,结果表明:经该工艺处理后的合金表面各项粗糙度参数皆有明显降低;加工后的合金表面XRD图谱的衍射峰减弱且宽化,衍射角向高角度方向偏移;加工后的合金表层β相组织相较加工前明显细化,且随着深度增加β相组织逐渐增大;在距离表面约50μm位置的残余应力值最大可达到-967 MPa;加工后的合金表面显微硬度可达到421HV,且在0~140μm的深度范围内,显微硬度随着深度的增加逐渐减小至与基体硬度一致。经超声振动滚压加工后的Ti-6Al-4V合金表面质量显著提高,有利于提高其零部件的使用性能。     

不同热处理条件下Ti-6Al-4V-0.1B合金的组织和性能

研究了不同热处理条件下两相区轧制的Ti-6Al-4V-0.1B合金棒材的组织和性能。研究结果表明,α+β相区热处理后获得等轴组织或双态组织,随着热处理温度的升高,初生α相含量降低;β相区热处理后获得魏氏组织,原始β晶粒及α集束的尺寸随着热处理温度的升高而增大。在拉伸变形时,魏氏组织的强度高于双态组织,但塑性明显低于后者。900℃/1 h,AC+540℃/8 h,AC和1 080℃/1 h,AC+540℃/8 h,AC处理之后获得等轴组织和魏氏组织,具有该组织类型合金最佳的强度和塑性匹配,在拉伸载荷的作用下,TiB相与基体之间存在很好的结合力,TiB相在拉伸过程中传递载荷。     

拥有超精细结构和高成形性能的钛合金

日本JFE支承件公司开发出一种钛合金，其晶粒在2～3μm间，有很好的成形性和出色的疲劳极限。SP-700富β和α＋β钛合金的成分为Ti-4．5Al-3V-2Fe-2Mo。超精细微结构极大地改进了合金的疲劳极限。SP-700的临界冷轧比可达60％～70％，而Ti-6Al-4V只有20％。     

Ti-6Al-4V合金的吸氢行为和氢化过程中的相变

本文研究了 Ti-6Al-4V 合金在氢压为一个大气压下的吸氢行为和氢化过程中的相变,结果发现:合金在570℃有一个吸氢峰;氢化过程中氢固溶于β相,使 d_(200)面间距增大;氢化物(γ)在α相内析出,为 fcc 结构(α=440.1pm),与基体的取向关系为{(?)}_α//{(?)}γ,<(?)>α//<110>γ;充氢使α,β相明暗衬度和充氢前比较正好相反;充氢后合金出现 Ti_3Al 有序结构。     

Ti-6Al-4V合金氮离子注入后在Tyrode’s体液中的耐蚀耐磨性能

Ti-6Al-4V合金注入氮离子后,生物相容性、抗磨损性、抗疲劳性及抗腐蚀性均有所提高,其植入人体后在体液中的耐蚀耐磨性能尤为重要,目前对此研究较少。对Ti-6Al-4V合金进行氮离子注入,并在人工模拟体液Tyrode’s溶液中进行摩擦磨损和电化学试验,研究了注氮Ti-6Al-4V合金的耐蚀耐磨性能。采用扫描电镜观察腐蚀形貌,用其自带的能谱仪分析注氮层的元素组成,采用X射线衍射仪分析注氮层的结构。结果表明:Ti-6Al-4V氮离子注入后表面形成主要由TiC,Ti及少量TiO2组成的膜层,硬度提高,在Tyrode’s溶液中的腐蚀电位升高、极化电阻增大,阳极极极化电流密度降低;在Tyrode’s溶液中摩擦后的注氮Ti-6Al-4V合金的阳极极化电流密度大于未摩擦的,极化电阻减小;Ti-6Al-4V合金氮离子注入后的摩擦系数明显降低,比磨损率减少。     

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     

MnxCd1-xIn2 Te4晶体生长研究

采用Bridgman法生长四元稀磁化合物半导体Mn0.22Cd0.78In2Te4晶体。当晶体生长到预定长度时，淬火得到固液界面。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、ISIS能谱仪以及Leica定量金相分析仪研究了晶体中出现的界面形态、相的和数量以及沿生长方向的相析出规律，并进行了相成分分析。研究发现，淬火得到的Mn0.22Cd0.78In2Te4晶体中存在两个界面，其中一个为固液相变界面，另一个为由α＋β两相区发展到单相β区时的转变界面，二者相对于生长初始端均为凹形；α＋β两相区中，β相以条状、花状和近似圆片状形式存在，其中条状β相多分布在晶界处；越接近生长初始端，花状和近似圆片状β相越小，条状β相越细，它们的含量越少；X射线衍射图谱表明，β相为黄铜矿结构，α相为面心立方结构。     

显微组织对Ti-6Al-4V ELI合金疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了Ti-6Al-4V ELI合金板材的显微组织对疲劳裂纹扩展速率的影响.用金相显微镜对不同热处理制度下该合金α和β转变组织的变化进行了观察分析.采用MTS-810低周疲劳试验机测试合金的裂纹扩展速率.通过Origin 6.0软件对数据进行处理并绘制裂纹扩展速率(△a/△N)与应力强度因子幅△K的关系曲线.结果表明:在Pairs区范围内,疲劳裂纹扩展速率对双态组织中初生α相含量的多少不敏感,而在近门槛区和快速扩展区,裂纹扩展速率对组织比较敏感;在本实验研究的条件下,细针编织状魏氏组织的da/dN<平直状片层组织的da/dN<双态组织的da/dN.