YF-22战斗机选用的钛合金

一种高强度锻造钛合金已被洛克希德公司选为先进战术战斗机YF-22的原形机的机身材料,该合金的成分是Ti-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0.25Si。它的室温极限拉伸强度为1275MPa,而Ti-6Al-4V的拉伸强度为992MPa。在316℃,它的拉伸强度是979MPa,而Ti-6Al-4V的极限     

定向凝固Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金的显微组织和性能

研究了Al含量对冷坩埚定向凝固Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金的定向凝固组织主要由α₂相和γ相组成,随着Al含量的提高α₂相逐渐减少而γ相含量提高,且其显微组织片层由以平行片层和45°片层为主的混合片层向垂直混合片层转变;Al含量(48%,原子分数)较高的Ti-(43-48)Al-2Cr-2Nb合金其片层取向与应力方向垂直,具有较高的抗压强度和较低的塑性;Al含量(45%,原子分数)适中的合金其片层取向与应力方向平行,具有较高的强度、室温延伸率和综合性能。     

A New Aging Treatment Way for Near α High Temperature Titanium Alloys

Two near α titanium alloys,Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1Mo-0.35Si(1#) and Ti-6.0Al-4.8Sn-2.0Zr-1Mo-0.35Si(2#),were solution-treated in the upper α+β phase fields,and the duplex mixture microstructures consisting of the less volume fraction primary α phase(αp) and the transformed β phase(βt) were obtained.The aging treatments were carried out at 700℃ for 1# alloy and 760℃ for 2# alloy under varied terms,respectively.It guaranteed α2 ordered phase to precipitate only in αp but not in βt for the two alloys.The slower...     

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-55531钛合金室温强-塑-韧匹配化热处理工艺研究

目的 采用Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr(Ti-55531)钛合金,研究了不同热处理工艺条件下室温强-塑-韧性能的匹配关系,为满足不同强度、断裂延伸率、断裂韧度综合服役性能要求提供热处理工艺参考。方法 在单相区固溶+时效、双相区固溶+时效2种制度下进行了热处理试验,分析了不同单相区固溶冷却方式(空冷、炉冷)和时效温度、双相区固溶温度等条件下的室温拉伸性能(抗拉强度σb、断裂延伸率A)和断裂韧度KIC,揭示了Ti-55531钛合金室温强度、塑性、断裂韧度的匹配关系。结果 经单相区固溶+空冷+时效处理得到了细片层状次生αs相,随时效温度的升高,αs相尺寸增大,抗拉强度降低,延伸率和断裂韧度升高;经单相区固溶+炉冷+时效处理得到了较粗的α片层,随时效温度从500 ℃升高至600 ℃,α片层尺寸增大,抗拉强度降低,延伸率和断裂韧度升高,但呈现出较高的脆性;随着双相区固溶温度的升高,初生αp相尺寸显著降低,促进后续时效处理过程中析出了更细小的次生αs相,提高了强度,降低了延伸率和断裂韧度。结论 得到了2种能够实现良好强-塑-韧性能匹配的热处理工艺路线:1)850 ℃/1 h固溶后炉冷至600 ℃保温8 h,可得到片层组织以及较高的断裂韧度(KIC=110.01 MPa.m^1/2)、良好的强度(σb=1 111 MPa)和断裂延伸率(A=9.69%);2)810 ℃固溶+空冷+600 ℃/3 h时效,可得到初生αp+次生αs相的双态组织,实现了高强度(σb=1 287 MPa)和高断裂延伸率(A=12.76%),同时断裂韧度达到60.4 MPa.m^1/2。     

Ti-17合金大锻件的显微组织研究

前言 Ti-17合金是富β型α+β两相钛合金,名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr,可以用来制造航空发动机的压气机盘等厚截面构件。该合金具有良好的淬透性,淬透深度达150mm,有利于保证构件截面显微组织的均匀性。由于β稳定元素的添加量较高,Ti-17合金能够热处理强化,通过不同工艺条件的加工热处理控制其显微组织,改变和调整α与β相的形态、尺寸和分布状态,获得良好的强度与韧性匹配。 Ti-17合金的显微组织特征、相转变及其动力学已有文献报道过。本文通过Ti-17合金大锻件不同部位和不同方向上的显微组织分析研究,发现α相除了形态和尺寸的差异之外,粗大魏氏α片内还有一些交叉或平     

电弧增材制造TC4微观组织调控及力学性能研究

目的 研究固溶时效处理对电弧增材制造TC4钛合金微观组织和力学性能的影响规律。方法 设置了1组时效处理(AT,600 ℃/2 h/空冷)和2组固溶+时效处理(SA1,800 ℃/1 h/炉冷+600 ℃/2 h/空冷;SA2,870 ℃/1 h/炉冷+600 ℃/2 h/空冷)策略,对电弧增材制造TC4钛合金进行了热处理试验。通过扫描电镜(SEM)进行微观组织形貌和断口形貌观察,通过拉伸试验机进行室温力学性能测试。结果 沉积态试样的微观组织均匀性较差,主要由马氏体α¢相、网篮组织、不连续的晶界α相(α Grain Boundary,αGB)和集束组织构成。AT并未完全消除马氏体α¢相,但提高了其延展性。经固溶+时效处理后,马氏体α¢相消失,晶粒内部主要由网篮组织和αGB组成。平均抗拉强度由沉积态的999.67 MPa降低到SA2的936.46 MPa,而平均延伸率从6.23%提高到12.48%,且SA2样品显示出更低的力学性能各向异性。其中沉积态试样抗拉强度、屈服强度和延伸率的各向异性值(IPA)分别为4.82、0.96和28.7。SA2试样抗拉强度、屈服强度和延伸率的IPA分别为0.3、0.42和5.56。结论 固溶时效处理有助于提高电弧增材制造TC4钛合金微观组织均匀性,并显著降低力学性能的各向异性。     

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℃.     

固溶温度对TA19钛合金组织及性能的影响

采用5种不同固溶温度和相同时效温度的热处理制度对TA19钛合金进行固溶时效处理,研究不同固溶温度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对TA19钛合金显微组织的初生α相含量影响显著;经相变点以下10℃到50℃固溶保温1 h后风冷,再经595℃时效保温8 h后空冷,获得的室温和高温力学性能均能满足AMS 4975标准的要求;固溶温度选择相变点以下10℃时,TA19钛合金的室温和高温力学性能及蠕变性能匹配最好,对应的显微组织中初生α相含量为15%~18%。     

热处理和热暴露后Ti-46Al-8Ta合金的显微组织和拉伸性能

铸造Ti-46Al-8Ta合金经过专门设计的组合热处理,实现了晶粒细化.对晶粒细化的Ti-46Al-8Ta合金开展了在700℃大气环境中的热暴露5000h的热稳定性评定.采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等技术研究晶粒细化工艺以及热暴露对合金组织的影响,并进行了室温拉伸性能测试.研究发现,铸造Ti-46Al-8Ta合金经热等静压和α单相区固溶+空冷,以及随后的双相区退火能获取晶粒细小的"旋绕态"全片层组织.在700℃长期大气热暴露后,该细化组织发生明显的晶团融合、粗化,并生成出相当数量的B2(ω)和γ新相,导致屈服强度和塑性下降.     

Ti-12Mo-6Zr-2Fe钛合金的纳米压入特征

利用纳米压入测量仪测试了Ti-12Mo-6Zr-2Fe钛合金的硬度和模量.测试表明,Ti-12Mo-6Zr-2Fe钛合金的硬度比Ti-6Al-4V ELI高,而模量比后者低,与常规方法得到的规律一致,表明该方法能很好地表征钛合金的力学特性.对测试过程的分析表明这种方法得到的结果不能与传统方法得到的结果互换,表面状态对测量结果有一定影响.     

钛合金片层组织中纳米团簇析出分析

以Ti-5Al-2Zr-1Sn-1Mo-1V合金为研究对象,发现其片层组织经950℃热处理后,局部区域出现α相的球化转变,而且经不同温度热处理后都有团簇物析出。应用聚焦离子束(FIB)微区精准取样,采用透射电镜对团簇析出物进行形貌观察和晶体结构衍射分析。结果表明,片层组织中的团簇析出物由多个尺寸不超过100 nm的Sn单晶颗粒聚集而成。      

热处理工艺与Ti-3Al-5Mo-5V钛合金显微组织间的定量关系

从钛合金α片的长度、宽度以及长宽比等显微组织特征的统计分析入手,系统、定量地探讨了热处理工艺对于Ti-3Al-5Mo-5V钛合金显微组织的影响规律.结果表明,Ti-3Al-5Mo-5V钛合金显微组织对退火温度的变化较为敏感,在一定温度范围内,退火温度的升高或退火时间的延长,将引起片状α晶粒发生规律性演变,在800℃退火,显微组织有转变为魏氏组织的趋势,在820℃退火时显微组织极易变为魏氏组织.     

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...     

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。     

热处理对TiAl基铸造合金组织形态的影响

研究了不同热处理制度对Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2Si(原子分数，%）铸造合金组织形态的影响。研究表明Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2Si铸造合金快速冷却的铸造组织是单相γ的层片状组织；通过热处理可以有效控制合金的相组成，并且可以细化组织，经适当热处理，合金的晶粒尺寸可以达到40-50μm。     

牙科用铸造Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金

Ti,Zr,Nb,Ta等金属具有优越的生物相容性,被广泛应用到生物材料中.日本学者Yoshimitsu Okazaki等人研究了铸造Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金、Co-Cr-Mo和Ti-6Al-7Nb合金的室温力学性能和疲劳强度,并对Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金制作的假牙牙托进行了超过1年的临床观察.     

退火工艺对大形变冷轧Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn医用钛合金组织和力学性能的影响

以新型医用钛合金Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn为对象,研究了该合金经固溶处理、85%冷变形和再结晶退火后的组织和力学性能。研究表明:该合金经固溶处理和85%冷变形后均由单一的β相构成。冷变形使合金强度显著上升,弹性模量降低,伸长率略有下降。经650℃再结晶退火后,合金仍由单一的β相构成,晶粒显著细化。随着退火时间的延长,缺陷减少,再结晶比例增高,合金的强度略有降低,弹性模量有所升高,塑性显著改善。形变率为85%的Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn合金经650℃退火30~60min后,合金的强度和伸长率显著优于Ti-6Al-4V,综合力学性能优异,适合作为医用种植材料。     

低弹性模量β钛合金的制备和性能

用非自耗真空电弧炉熔炼β钛合金Ti-8Mo-8Zr 4.5Sn-2Mn,用金相显微镜、X射线衍射仪、纳米硬度仪表征和研究了合金的组织、结构和弹性模量。结果表明：这种β钛合金的组织中枝晶组织和等轴晶组织共存;晶体结构为β相,合金元素产生了偏析;合金的弹性模量为41.4 GPa。与TMA合金（Ti-11.5Mo-6Zr-4...     

固溶温度对Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr钛合金的组织和拉伸性能的影响

研究了固溶温度对一种亚稳β钛合金(Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr)的锻态组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,固溶温度低于相变点时大量的α相在β基体中析出并聚集在滑移带附近,随着固溶温度接近相变点α相的数量减少且部分滑移带消失。固溶温度高于相变点时显微组织为单一的β相且滑移带完全消失,随着固溶温度继续升高β晶粒聚集且长大。这种合金经750℃×1 h固溶处理后达到良好的强度塑性匹配,气抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为957 MPa、887 MPa和11.7%。