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...     

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。     

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.     

Ti2AlNb合金近β等温锻造组织与性能研究

对成分为Ti-22Al-25Nb(at%)的Ti2AlNb合金在近β等温锻造与锻后热处理过程中的组织转变规律及其对力学性能的影响进行了研究。结果表明,经近β等温锻造/空冷后,合金获得由少量均匀分布的α2相等轴颗粒和转变B2相基体(基体中含有排列杂乱的细小O相板条)构成的双态组织。锻后经960℃及其以上温度处理/水冷的合金再经时效处理后,依然具有双态组织;而经940℃及其以下温度处理/水冷的合金再经时效处理后,则获得由少量均匀分布的α2相等轴颗粒、粗大和细小两种尺寸的O相板条以及B2相基体构成的三态组织。三态组织中的粗大板条造成合金的强度有所下降,但塑性、持久、断裂韧性和疲劳性能均有不同程度的提高,其各项力学性能的匹配好于双态组织。     

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。     

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.     

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.     

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。     

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板材的热拉伸行为和微观组织演化机理

本文通过高温拉伸试验研究了Ti-22Al-24.5Nb-0.5Mo合金在温度范围为910~1040℃、应变速率为0.0001~0.1-1条件下的高温变形行为。建立了B2/β+O、α2+B2/β+O和α2+B2/β三个不同相区的Arrhenius方程,并通过多种微观组织观察技术研究了微观组织演化机理。结果表明：在B2/β+O、α2+B2/β+O和α2+B2/β三个相区的激活能分别为759.43kJ/mol,516.71kJ/mol和438.59kJ/mol。微观组织演化主要是O相晶粒的动态再结晶和B2/β相晶粒的动态回复,在B2/β+O相区的软化机制是片层O相晶粒的球化,而在α2+B2/β+O相区的软化机制是B2/β相晶粒的动态再结晶及局部剪切带的形成。     

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。     

Ti2AlNb相合金Ti-22A1-25Nb的TLP扩散连接

以Ti-15Cu-15Ni合金薄带作中间层,用Gleeble 1500D热-力学模拟试验机对Ti2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb进行TLP扩散连接.研究了连接参数对接头组织演变、元素分布、接头强度及其断裂特征的影响.结果表明,接头形成过程由5个阶段组成,Nb是接头成分均匀化的扩散主控元素.适当延长保温时间和适当提高连接温度有利于获得组织与成分均匀的高强接头.保温结束后接头快速冷却时,其连接区室温组织为B2相;而采用慢冷工艺有利于促进高温β相的相变从而改善连接区组织,室温组织为B2相基体和少量α2、D相.连接温度和保温时间分别为990℃和90 min且采用慢冷工艺时,接头的室温和650℃抗拉伸强度分别为1041 MPa和659 MPa,分别达到原始母材强度的95%和81%,明显高于采用快冷工艺的接头强度.     

Ti2AlNb合金电子束熔透焊的数值模拟

采用热-弹-塑性有限元计算模拟了Ti2AlNb合金电子束焊的温度场和应力场。为了准确反映熔透型电子束焊接的特点,对旋转高斯曲面体热源模型进行了改进。研究结果表明:采用改进的热源模型能准确地模拟穿透型电子束焊焊缝横截面轮廓;残余应力的模拟结果与实验结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性;Ti2AlNb合金电子束焊后残余应力以纵向拉应力为主,且集中分布在距焊缝中心线3 mm的区域内;横向残余应力在表面附近区域呈压应力,内部呈拉应力,表面横向压应力是由焊缝纵向和厚度方向的收缩导致的;焊缝内部出现三向拉应力的状态。     

真空脱气对粉末冶金Ti2AlNb合金力学性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,x/%)的预合金粉末,并对预合金粉末的化学成分、表面状态及流动性等进行了表征。通过包套热等静压工艺制备了粉末冶金Ti2AlNb合金,研究了真空脱气对粉末冶金Ti2AlNb合金力学性能的影响。结果表明,超声气体雾化法制备的Ti2AlNb合金粉末化学成分批次稳定性好;从粉末填充的工艺性能方面考虑,热等静压成形应选取粒度小于250 μm以下的全粒度分布预合金粉末;真空脱气处理可减少粉末冶金Ti2AlNb合金的孔隙缺陷,提升合金拉伸性能的稳定性和高温持久寿命。     

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.     

Ti—2Cu合金简述

1化学成分与组织Ti－2Cu合金的化学成分见表1．表1Ti－2Cu合金的化学成分．％Ti－2Cu合金是一种合金元素含量低的二元合金．与纯钛相比其主要优点是高温强度稍有提高．然而这一优点只有在钓260℃下才能体现．在此温度下暴露时间过长就会产生过时效（α相中的化合物Ti2Cu发生聚集）．在790℃时，铜在α钛中可以溶解到2％左右．Ti－2Cu系合金是共晶型合金，在790℃发生β相共折分解，形成α＋金属间化合物Ti2Cu．在790℃以下铜的溶解度降低，当接近室温时，降到0．5％左右．因此，Ti－2Cu合金通常在退火后的α＋化合物的组织状态使用．…     

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。