Ti-6Al-4V合金的轧制与组织性能

采用光学显微镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了多道次两向轧制和单向轧制对不同原始状态(热轧态、水淬态和空冷态)Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态Ti-6Al-4V合金的组织为片状α相+β相+少量等轴α相,水淬态Ti-6Al-4V合金形成了针状马氏体组织,空冷态Ti-6Al-4V合金形成了网状组织。Ti-6Al-4V合金适宜的两向轧制温度为700 ℃,此时合金中可见颗粒状β相弥散分布在α基体上。两向轧制Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度从高至低顺序为:水淬态>热轧态>空冷态,且轧向强度要高于横向;相较于单向轧制,两向轧制明显降低了Ti-6Al-4V合金板材拉伸性能的各向异性,且水淬态Ti-6Al-4V合金的轧向和横向强度差异最小,700 ℃轧制Ti-6Al-4V合金的主要细化机制为位错细化。     

Ti-6Al-4V合金多道次温轧过程中微观组织对力学性能的影响

通过多道次温轧工艺,在650,700和750℃下成功制备出直径为Φ12 mm、长为数米的高强度超细晶Ti-6Al-4V合金棒材。研究结果表明,轧制温度为650℃时Ti-6Al-4V合金棒材具有最佳的力学性能,屈服强度和抗拉强度分别为1200和1300 MPa,伸长率为10%。通过光学显微镜、电子背散射衍射和X-射线衍射对变形过程中的合金微观组织和织构演变进行了观测。结果显示,温轧后的超细晶组织及α和β相对提高合金的力学性能有重要的作用,表明多道次温轧工艺可以有效地节约小尺寸棒材的生产成本和时间,从而提高效益。     

Ti-6Al-4V合金多道次热轧过程有限元模拟与实验

采用热力耦合方法对Ti-6Al-4V合金进行了多道次热轧模拟,研究了不同道次温度和等效塑性应变的分布特点。模拟结果表明,轧制过程表面温度低于心部的温度,随轧制道次的增加,表面温度整体表现为降低过程,中心温度整体表现为先升高后降低过程。中心位置比表面位置的等效塑性应变大,表面位置与中心位置的等效塑性应变均随变形道次的增加而增大。结果表明,随着轧制道次的增加,中心显微组织变形大于表面。中心区域组织易于发生动态球化。     

初始组织对Ti-6Al-4V合金高温变形机制影响研究

研究了两种不同初始组织(魏氏组织、马氏体组织)Ti-6Al-4V合金在温度区间为700~750℃,应变速率为10~(-3)~1s~(-1)之间的高温变形行为。结果表明:初始组织对Ti-6Al-4V合金高温变形行为有着重要影响,初始魏氏组织Ti-6Al-4V合金主要发生了绝热剪切变形,在试样内部形成了绝热剪切带,绝热剪切带的密度随着温度上升和应变速率下降而减小;α′马氏体组织Ti-6Al-4V合金主要发生了稳态变形,在试样内形成了晶粒尺寸在亚微米级甚至纳米级的超细晶组织,晶粒尺寸和组织均匀性随着温度升高和应变速率减小而增大。α′马氏体组织的晶粒细化机制主要是连续动态再结晶,α′/α+β相变过程为再结晶的发生提供了重要的驱动力。     

Ti-811合金棒材热连轧过程有限元数值模拟及验证

采用有限元法对Ti-811合金棒材热连轧过程进行数值模拟，分析变形过程中轧件应力场、应变场和温度场的数值以及分布规律，并基于数值模拟结果进行轧制验证，为制定Ti-811合金棒材轧制工艺提供指导。结果表明：模拟连续轧制过程中轧件的最大应力位于与轧辊接触的表面，且由边部到心部逐渐降低；随着轧制道次的增加，应力值逐渐下降、应变量逐渐增大；轧件在各道次的变形过程中表层和心部存在差异，心部变形量大于边部变形量；轧件与轧辊接触的表面层有明显温降，当轧件脱离轧辊后表面层温度逐渐回升，轧制结束后表面层温度回升至初始温度，但心部因变形热积聚温度略有升高，最大温升值达到14℃。基于数值模拟结果在热连轧机组上进行轧制验证，所轧制的Ti-811合金棒材外形尺寸良好，且组织与力学性能满足GJB 9567—2018《叶片用TA11和TC6钛合金棒材规范》要求。     

置氢对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响

利用XRD分析了置氢Ti-6Al-4V合金的相组成,应用Gleeble等温热模拟试验研究了置氢量对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响,计算了不同置氢量钛合金的变形激活能。结果表明：随置氢量的增加,Ti-6Al-4V合金口相含量增加,高温塑性变形的流动应力显著降低呈下凹型曲线变化,即存在一个最小值,应力最小值对应的置氢量随变形温度的升高而降低;置氢可以促进高温塑性变形过程动态软化与硬化的平衡;在相同应力水平下,适量的置氢可使变形温度降低50℃,或应变速率提高一个数量级。置氢Ti-6Al-4V合金变形激活能随置氢量增加呈下降趋势,变形由不受扩散机制控制转变为受扩散机制控制。     

电子束冷床熔铸TC4合金的多道次热变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机,对电子束冷床熔铸制备的Ti-6Al-4V(TC4)钛合金在变形温度为850～1000℃、应变速率为0.01～1 s~(-1)和总变形量为50%条件下进行多道次热压缩模拟实验,研究铸态合金的多道次压缩热变形行为及微观组织演变规律。结果表明:合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低均呈降低趋势;不同变形温度下随应变速率的降低,合金的软化率逐渐升高,且变形温度越高,各道次间软化率趋于稳定;在变形温度950～1000℃、应变速率0.01～0.1 s~(-1)范围内合金的组织均得到不同程度的细化和均匀化,并发生动态回复与再结晶现象,此变形参数下合金的热加工性能稳定,可为电子束冷床熔铸TC4合金的铸态直接多道次热轧成形提供指导。     

V和B元素对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金显微组织及热变形机制的影响

为了探究V和B元素复合添加对β型γ-TiAl合金的显微组织和变形机制产生的影响,本工作针对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金和Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金,进行了不同温度和应变速率条件下的高温热压缩实验,利用SEM-BSE和TEM对组织进行表征,对比分析了其变形后的显微组织,研究了添加V和B对Ti-44Al-5Nb-1Mo合金的显微组织及热变形机制的影响。结果表明,2种Ti Al合金的显微组织差异较大,添加V和B可以显著改变TiAl合金对热变形的敏感性。Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金高温变形能力明显优于Ti-44Al-5Nb-1Mo合金。Ti-44Al-5Nb-1Mo合金的高温热变形以难变形片层团的偏转、变形带的产生为主,温度为1250℃时,其变形组织表现出较高的温度和应变速率敏感性,极易形成尺寸不均匀的近片层组织;对于Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金而言,升高变形温度或降低应变速率,既可以促进片层团内部的变形诱导L(α/γ)→α+γ+β/B2和γ→α相变,又可以促进α和β/B2相的球化/动态再结晶,从而大幅提高该合金的组织均...     

烧结温度对热压烧结Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用热压烧结(压力25 MPa, 800～1100℃)及780℃×2 h再结晶退火工艺制备了具有优异性能的Ti-6Al-4V(TC4)合金。研究了Ti-6Al-4V合金相结构及随温度的变化规律，分析了不同热压烧结温度对Ti-6Al-4V合金的烧结致密度、微观组织及力学性能的影响。结果表明，Ti-6Al-4V合金从α相到β相转变的开始温度与结束温度分别为627℃和941℃。在800℃热压烧结没有实现烧结致密化，900℃热压烧结获得了较为均匀、细小的组织，1000℃及1100℃烧结均导致组织异常长大。在900℃烧结并退火处理的Ti-6Al-4V合金抗拉强度达到894.6 MPa,断后伸长率达到了15.7%,获得了极好的强度与塑性。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形及微观组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti-6Al-4V合金的高温变形力学行为和超塑性,并对试样断口附近的组织进行了观察。结果表明,随着变形温度的升高或初始应变速率的降低,Ti-6Al-4V合金的流动应力明显减小;Ti-6Al-4V合金的最佳超塑性变形工艺参数为880℃/0.001s-1,最大延伸率为689%,峰值应力仅为30.03MPa;在超塑性拉伸过程中,试样变形区发生明显的动态再结晶,使片层状的α相晶粒破碎、细化和等轴化,促进超塑性的增加;随着变形温度的提高、变形量增大和变形时间的加长,再结晶α相发生了聚集长大,从而使显微组织明显粗化。对于双态组织的两相钛合金,最佳超塑性变形温度应低于或等于片层状α→β转变的终了温度。     

TiB_2对SPS原位烧结TiB/Ti-6Al-4V组织与性能的影响

采用SPS烧结技术制备了TiB/Ti-6Al-4V复合材料,研究TiB_2添加量对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,球磨过程中Ti-6Al-4V颗粒未发生明显变形,TiB_2分散镶嵌于Ti-6Al-4V颗粒表面。烧结后,基体组织从片状魏氏组织转变为近似等轴状组织,TiB增强相为棒状和晶须状,沿Ti-6Al-4V颗粒呈网状分布。随着TiB_2含量增加,增强相TiB数量增加,强度和硬度持续增加。在TiB_2含量为1%时复合材料的工程应变达到最大值,之后随TiB_2添加量增加,复合材料应变持续下降。     

连轧过程对TC2钛合金显微组织的影响

文章通过分析连轧过程中不同截面的轧制速度对TC2（Ti-4Al-1.5Mn）钛合金棒材显微组织与力学性能的影响,并与横轧过程进行了比较,结果表明:连轧末段轧速直接影响钛合金棒材的显微组织与力学性能,超过一定轧速时会形成过热组织并恶化力学性能;该轧速取决于合金牌号、轧制温度与变形量,钛合金棒材连轧末段轧速不应超过这个轧速;同样轧制条件下连轧的显微组织比横轧更细小、均匀。     

新型TiZr基合金等轴组织的形成及力学性能

利用双辊轧机对具有不同初始组织的TiZr基合金Ti-20Zr-6.5Al-4V(T20Z)进行多道次轧制变形,轧制温度为800～950℃,总变形量为62.5％,之后进行退火处理,采用光学显微镜、X射线衍射仪及万能力学性能试验机等研究了初始组织、轧制温度和退火温度对Ti-20Zr-6.5Al-4V合金等轴组织形成及力学性...     

氢对Ti-6Al-4V合金组织及超塑变形行为的影响

应用光学显微镜研究氢对Ti-6Al-4V显微组织的影响,并在温度800℃～860℃和应变速率10-3s-1的变形条件下进行超塑拉伸实验。结果表明,随着氢含量的增加,β相的比例提高,且由等轴组织转变为双态组织,随着氢含量的进一步增加,在α相中形成了氢化物;同时,适量的氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金峰值应力,置氢0.32wt%H,其峰值流动应力降低了约55%;此外,适量置氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金的超塑性变形温度,较原始合金最佳超塑变形温度可降低60℃～100℃,置氢0.11wt%H,在840℃获得了1190%的延伸率,较相同条件下的原始合金延伸率提高75%。文章研究结果可为超塑成形、超塑成形/扩散连接工艺及生产提供优化参考。     

锻造工艺对Ti-6Al-4V合金热处理后组织及取向演化的影响

采用光学显微镜和背散射电子衍射技术研究不同锻造工艺下Ti-6Al-4V合金热处理后组织和取向的演化规律。结果表明:在单向镦拔、换向镦拔两种锻造方式下,大变形区、小变形区及难变形区的组织均匀性基本一致,但对α相织构的组分和分布产生显著影响;单向镦拔的小变形区和难变形区应变积累少,主要以{0001}基面滑移,形成基面织构,大变形区应变积累多,主要为{1120}和{1010}等柱面织构;而换向镦拔的不同区域织构组分较多且分布随机性较大;此外,两种锻造方式均能改善Ti-6Al-4V合金中α相的取向均匀性和织构集中,但换向镦拔优于单向镦拔。     

Ti-6Al-7Nb合金高温塑性变形行为及热加工图研究

本文以Ti-6Al-7Nb合金为研究对象,采用Gleeble-3500热模拟压缩试验机进行不同温度和应变速率压缩试验。分析了Ti-6Al-7Nb合金在变形温度1023 K、1073 K、1123 K、1173 K,应变速率为0.005 s-1、0.05 s-1、0.5 s-1、5 s-1和10 s-1,最大变形量为60%下的高温变形行为及热加工特性。结果表明：变形温度与应变速率对Ti-6Al-7Nb合金的流动应力影响较大,其中应变速率是影响加工硬化过程的主要因素。Ti-6Al-7Nb合金在发生热塑性变形时后的物相主要有：初生α相、片层状α相、次生α相、片层状β相以及发生球化的初生α相等。Arrhenius本构方程模型适用于低温低应变速率和高温高应变速率形变条件的Ti-6Al-7Nb合金高温变形。利用MATLAB构建计算确定了合金最佳塑性变形区间为：应变速率0.0067 s-1-0.1353 s-1和温度1100-1173 K,在该区间有可能获取Ti-6Al-7Nb合金最佳的塑性变形工艺参数。     

Ti-6Al-4V钛合金搅拌摩擦焊缝的织构(英文)

采用W-Re合金搅拌头对α+β双相Ti-6Al-4V钛合金进行搅拌摩擦焊并在合适的工艺参数下获得无缺陷焊缝,利用取向成像显微镜对Ti-6Al-4V钛合金搅拌摩擦焊缝的织构进行研究。Ti-6Al-4V钛合金母材为轧制退火态,组织由变形的初生α相和转变β组织构成,具有典型的轧制织构。焊核区组织与母材明显不同,由大量的等轴动态再结晶晶粒组成,并在搅拌摩擦焊过程中形成{φ1=30°,φ=62°,φ2=30°}取向的织构。     

Ti-6Al-4V叶片楔横轧制坯热力耦合数值模拟与实验研究

根据叶片特点,提出楔横轧成形Ti-6Al-4V叶片新工艺。首先通过热模拟实验对Ti-6Al-4V钛合金进行热模拟实验,获取Ti-6Al-4V的热变形本构方程,采用有限元软件Deform-3D对其成形过程进行热力耦合数值模拟,分析成形过程中的金属流动、温度以及应力、应变分布规律。结果发现:在Ti-6Al-4V钛合金成形过程中,轧件不同位置的金属流动速度不同,表面点金属流动快,心部点流动慢;从轧件温度的变化趋势来看,在轴向,由轧件中间对称面逐渐向两端减小,在轧件径向,温度从心部到表面逐渐减小;在展宽段3个方向上分别受到1.5,2和5 k N的力,轧制过程中最大轧制力矩为4500 N·m。最后通过H500楔横轧机对Ti-6Al-4V叶片进行了实验验证,表明采用楔横轧工艺预成形Ti-6Al-4V叶片是可行的。     

置氢Ti-6Al-4V合金显微组织演变与高温变形行为

利用Gleeble高温压缩模拟实验研究置氢对Ti-6Al-4V合金微观组织和高温变形行为的影响,并探讨组织与高温塑性的关系.结果表明:适量的氢可显著降低钛合金的高温变形流变应力,Ti-6Al-4V合金氢含量为0.3%时,流变应力降低36%～60%,最小峰值应力对应的氢含量随温度的增加向低氢方向移动,并且在保持相同应力水平下,高温变形温度降低50℃;氢还可以促进钛合金热变形过程中的动态回复和动态再结晶,有利于降低变形抗力,其应力-应变曲线无明显硬化阶段;此外,由于氢引起的高温变形组织变化与在更高温度压缩时所引起的组织变化相当.     

氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。