热处理对近β锻造的多元Ti2AlNb基合金组织和性能的影响

以近β锻造的多元Ti2AlNb基合金Ti-22Al-25Nb-1Mo-1V-1Zr-0.2Si（at %）为实验对象,采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和万能拉伸试验机等测试手段研究了不同热处理对近β锻造Ti2AlNb基合金组织和力学性能的影响。结果表明：经近β锻造空冷后的组织由初生α2相、针状O相和基体B2相构成。随着固溶温度的升高,合金室温、高温强度升高,塑性降低。而随着时效温度的升高,合金的强度和塑性变化规律与固溶处理的规律正好相反。分析认为,固溶处理主要影响合金中初生α2/O相体积分数,随着固溶温度的升高,初生α2/O相体积分数减少,使得针状O相的强化作用增强,同时造成α2相对B2晶界钉扎减弱,B2晶粒长大塑性降低。时效处理主要影响析出相形态,随着时效温度的降低,合金中析出板条厚度减小,使得细小板条强化作用增加,而有利于塑性的B2相体积分数减少,导致合金塑性降低。     

Ti2AlNb合金板材的电子束焊接

采用电子束焊接工艺研究Ti-22Al-24Nb-1Mo合金厚度为0.6 mm冷轧板的焊接性,用电子探针观察焊后焊接接头处的合金元素分布情况,通过光学金相显微镜、扫描电镜和透射电子显微镜对等对焊后及焊后热处理的焊接接头区域显微组织演变和相组成的变化进行了分析,利用维氏显微硬度计测试焊后及焊后热处理的焊接接头区域的显微硬度.结果发现:该合金板材具有良好的焊接性能,焊接接头未产生焊接缺陷;Al元素有一定程度的烧损,焊缝熔合区由柱状B2相晶粒组成;经焊后热处理,熔合区组织转变为(O+β)网篮组织;焊后及焊后热处理均为热影响区的硬度值最高;经焊后热处理,焊接接头的硬度显著提高.     

热处理对Ti2AlNb/Ti60双合金接头组织及性能的影响

以连接加变形后的Ti2AlNb/Ti60双合金为对象,研究锻后不同热处理制度对双合金接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:热处理制度对Ti60合金侧热影响区的相组成影响较小,但对相的形态、尺寸和数量具有一定的影响;随着固溶温度的升高或固溶时间的延长,双合金试样的强度增加,塑性下降;经过990℃/1h+750℃/4h热处理后的Ti2AlNb/Ti60双合金焊缝组织得到优化,强度和塑性均高于Ti60合金基体,双合金试样在室温及600℃高温均表现出较好的强度与塑性匹配.     

热处理工艺对Ti2AlNb合金棒材显微组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及万能试验机研究了不同热处理工艺对Ti2AlNb合金显微组织及室温、高温力学性能的影响.结果 表明,该合金经980℃退火处理后,针状O相演变成片层状O相,等轴oα2相边缘的Rim O相析出增多,显微组织为B2基体+等轴α2+等轴O相+片层状O相+RimO相组织.相比锻态和不同固溶时效态试样,98...     

Ti2AlNb合金铸锭的显微组织及化学成分分析研究

采用真空自耗电弧炉进行3次熔炼,获得了准160 mm的Ti_2AlNb钛合金铸锭。对铸锭横截面不同位置、纵向不同位置进行金相组织观察和化学成分检测。结果表明:铸锭显微组织从边部到心部依次为细小等轴晶、类柱状晶、粗大等轴晶。Al元素含量在铸锭中含量为7.46%～8.38%,Nb元素含量分布为40.82%～42.03%。合金元素成分波动都较小,同时杂质元素C、N、H、O的含量都较低,符合GB/T3620.2标准对钛合金主元素波动范围和杂质含量的规定。     

变形温度对Ti2AlNb/Ti60双合金焊接接头组织性能的影响

研究了近等温锻造温度对Ti2A1Nb/Ti60双合金焊接接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:经不同温度近等温变形及相同热处理后,Ti2A1Nb/Ti60双合金试样焊缝组织得到明显细化,强度和塑性得到提高,均高于基体Ti60合金;随着变形温度的升高,Ti60合金热影响区显微组织中初生等轴α相逐渐减少,β转组织增多,片状α相变短变粗.因此,合金的室温拉伸强度逐渐升高,塑性逐渐下降;变形温度为1010℃的试样,其焊缝熔合区显微组织较为均匀,塑性相B2含量较多,焊件室温及600℃高温拉伸均表现出较好的强度与塑性匹配.     

热处理对B2相区等温锻造Ti-22Al-25Nb合金组织和性能的影响

研究了B2单相区等温锻造Ti-22Al-25Nb(原子分数)合金经不同固溶加时效热处理工艺处理后,其显微组织的演变和力学性能的变化。研究结果表明,随着固溶温度的升高,Ti-22Al-25Nb合金组织中一次板条状O相变短变粗,体积分数减小,有球化的趋势,在随后的时效过程中会析出更多的次生针状板条O相;拉伸强度也随固溶温度升高而增加,塑性略微提高,断裂主要以沿B2晶粒的解理面解理断裂或准解理断裂为主,呈现许多近似层状的解理小刻面,其微观形貌为微孔状的韧窝。     

等温锻造应变速率对Ti60合金组织和性能的影响

为了确定Ti60合金的最佳等温锻造工艺参数,研究了8×10-4s-1、3×10-3s-1、8×10-3s-1三种应变速率对其组织和性能的影响.结果表明:随着应变速率的提高,合金组织中初生α相比例递减,等轴化程度逐渐提高,尺寸趋于均匀,片状次生α相由短小弥散状向细长状发展;合金强度呈先减少后增加的趋势,室温塑性则先增加后减少,高温塑性递减且高温塑性较室温塑性对应变速率更为敏感.应变速率为8×10-3s-1时的等温锻件性能较好地符合600℃用钛合金盘件的使用性能,确定其为Ti60合金最佳的等温锻造应变速率.     

Ti2AlNb基合金(B2+O)相区多向锻造微观组织研究

通过多向锻造工艺制备Ti2AlNb基合金(B2+O)相区内800℃不同变形道次的试样,水冷冷却后切取中心部位样品,利用电子背散射衍射和X射线衍射技术,分析多向锻造道次对Ti2AlNb钛合金组织演变的影响。结果表明,Ti2AlNb基合金经(B2+O)相区多向锻造变形后获得显著细化的等轴组织,但随着变形道次增加,晶粒尺寸快速降低后趋于平稳,同时变形促进小角度晶界向大角度晶界发生转化;变形后合金相组成主要为B2+O,以及部分残留ɑ₂相,相比初始组织ɑ₂相减少、O相增多;变形后微观应变和位错密度大幅增加,在动态回复作用下,随着锻造道次增加,微观应变增幅逐渐减小,位错密度略有减小。     

退火态Ti2AlNb合金板材的超塑性变形行为

研究退火态Ti2AlNb合金热轧板材在温度为940～980 ℃和初始应变速率为8.33×10-4～1×10-2 s-1时的超塑变形行为.结果表明:该合金具有良好的超塑性;在本实验范围内,其最高伸长率可达400%,最佳超塑条件为960 ℃和1.67×10-3 s-1,可用作超塑性成形工艺制作复杂构件.     

近β锻造工艺在BT-20合金上的应用

将近β锻造用于BT-20钛合金大规格棒材改锻和生产大型模锻件.试验结果表明不仅明显改善了原材料质量,同时满足了BT-20钛锻件现行技术要求.还介绍了大规格棒材改锻和制坯工艺以及均匀组织和细化晶粒的生产经验,对生产提供了详实的实践依据.     

IN718合金近等温锻造研究

对IN718合金进行近等温锻造实验.结果表明:近等温锻造IN718合金微观组织和拉伸性能对温度场敏感,对变形量和应变速率不敏感,有利于IN718合金近等温加工成形.当成形温度较低时(980℃),晶粒细小,间隙相以短棒状析出,分散程度高,塑性性能高,但是屈服强度低;当成形温度较高时(1060℃),晶粒粗大,仅在晶界处有间隙相以针状析出,塑性性能较低,但是屈服强度好转;在1020℃近等温锻造IN718合金,晶粒细小,短棒状问隙相在晶内析出、针状间隙相在晶界处析出,拉伸性能优越,针状间隙相对屈服强度贡献显著.     

Ti2AlNb合金微弧氧化电解液优化及耐磨性研究

目的优化Ti_2AlNb合金微弧氧化的电解液配方,提高Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。方法借助SEM、EDS、XRD研究硅酸盐-磷酸盐电解液体系中Na_2MoO_4浓度对Ti_2AlNb合金微弧氧化膜形貌、成分及相结构的影响。利用CFT-I型磨损试验机测试不同微弧氧化膜的摩擦磨损性能。结果电解液中添加Na_2MoO_4后,微弧氧化膜的生长速率增加,膜层中出现了Mo元素且含量也逐渐增加。Na_2MoO_4的加入降低了Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的摩擦系数及比磨损率,但微弧氧化膜的耐磨性并非随Na_2MoO_4含量线性提高。含6 g/L Na_2MoO_4的体系中,微弧氧化膜摩擦系数低至0.25左右,比磨损率仅为1.20×10~(-3) mm~3/(N·m),表面呈轻微磨粒磨损特征。结论电解液中的Na_2MoO_4参与了成膜过程,对Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的生长有显著的促进作用,有效地改善了Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。     

Ti3Al和Ti2AlNb基合金的研究与应用

概述钢铁研究总院在Ti3Al合金和Ti2AlNb合金研究与应用方面取得的进展.钢铁研究总院现已通过系统的合金化和组织结构的设计,建立Ti3Al合金和Ti2AlNb合金具有自主知识产权的高韧性合金体系,合金综合性能达到国际先进水平;依托国内现有生产设备条件,建立合金制备加工工艺技术,形成小批量供货的能力;近年来,针对这两类合金应用在我国航空航天领域的研制工作进展顺利,所研制部件已在多个重要武器型号中开始应用.     

Ti2AlNb合金高温拉伸性能研究及本构方程的建立

通过高温拉伸试验研究了Ti2AlNb合金在温度为900~1000℃、应变速率为0.0001~0.01 s~(-1)下变形温度及应变速率对材料伸长率和抗拉强度的影响,并基于试验结果研究了材料应变速率敏感性指数随温度及应变速率的变化趋势。结果表明:Ti2AlNb合金应变速率敏感性指数随温度及应变速率的变化呈先升高后下降的趋势,在温度为975℃、应变速率为0.0005 s~(-1)条件下达到峰值,随后快速下降。通过扩展Rossard提出的粘塑性关系式,修正了基于Backoften方程所建立的应力-应变本构关系式,建立了材料在不同温度下的热变形本构方程。试验结果与模型计算结果基本吻合,可用于表征Ti2AlNb合金在高温下的热变形行为。     

扫描预热对Ti2AlNb电子束接头组织及拉伸性能影响

采用电子束扫描对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金进行了250～550℃的预热及电子束焊接工艺试验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对接头显微组织特征进行了分析,分析了不同预热温度下焊缝的组织形貌,研究了预热对接头成形及其室温、高温拉伸性能的影响.结果表明,随着预热温度升高,焊...     

Ti2AlNb合金不同温度下的高温氧化行为

研究了Ti₂AlNb合金在不同温度下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法计算了合金氧化动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究氧化后的表面相结构和表面、截面形貌以及元素分布。结果表明,Ti₂AlNb合金在650 ℃和750 ℃下的连续氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,而在850 ℃时符合直线规律。氧化层分层现象明显,且都未形成连续致密的Al₂O₃保护层。氧化产物主要为TiO₂,少量的Al₂O₃、Nb₂O₅,以及微量的AlNbO₄、Nb₂TiO₇、AlNb₂。氧化温度越高,分层越明显,富氧层越厚,危害性氧化物越多。     

热处理对Ti2AlNb合金显微组织及力学性能的影响

B2相区等温锻造的Ti-22Al-25Nb合金棒材940℃固溶后,在760~840℃时效处理,对其显微组织、拉伸及蠕变性能进行研究。结果表明：不同温度时效处理的显微组织均由初生粗板条状O相、二次析出的细板条状O相和B2基体组成,其中二次析出的O相可以通过时效温度来调节。随着时效温度的升高,Ti2Al Nb合金的室温及650℃高温拉伸强度降低而塑性提高;较低的时效温度（760℃）处理可以获得更好的抗蠕变性能。     

Ti2 AlNb合金超塑成形/扩散连接工艺

为研究和验证Ti_2AlNb合金的超塑成形性能,对其热物性能进行了测试,得到Ti_2AlNb合金常温和高温下的热导率、比热容和热膨胀系数;结合热物性能测试结果,采用MSC. MARC软件对航空典型尺寸的2层Ti_2AlNb合金结构件进行超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺模拟,对其成形后的厚度变化和应力分布进行分析;采用超塑成形/扩散连接工艺成功制备出航空典型尺寸的2层Ti_2AlNb合金结构件,并对其关键部位厚度、扩散连接区域金相及扩散连接区域强度进行分析和测定。试验结果表明:在成形温度为970℃、应变速率为3×10~(-4)s~(-1)的条件下,可以实现2层Ti_2AlNb合金结构件的制备,且结构件成形质量好,满足航空工程制造要求,试验结果与模拟仿真结果吻合。