固溶时效对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb合金组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、时效温度、时效时间对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb(Ti-65541)合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在β相变点以上固溶并时效后,合金中析出细小的次生α相,初生α相完全消失;在较低温度固溶并时效后,次生α相和初生α相同时存在。时效温度对合金强度和塑性的影响最为显著,固溶温度次之,时效时间的影响最弱。随着时效温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度降低,塑性提高。随着固溶温度的提高,合金的强度提高,塑性降低。随着时效时间的延长,合金强度和塑性总体呈降低趋势。在740～760℃范围内固溶处理,在540～580℃范围内时效且时效时间在4～6 h内,可获得综合性能优异的Ti-65541合金。     

固溶和时效温度对TC6钛合金显微组织与力学性能的影响

研究了不同温度的固溶和时效工艺对TC6钛合金显微组织和性能的影响。结果表明:800～840℃固溶后,合金由初生α相和亚稳β相组成,两相随着温度升高而长大,合金强度和塑性略有上升;880℃固溶后,亚稳β相依然保留到室温,然而在拉伸过程中出现应力诱变斜方马氏体α″相,导致双屈服现象;920～960℃固溶后,初生α相减少,大量的细针状斜方马氏体α″相在亚稳β相上析出,强度上升塑性下降;当超过β相变点固溶后,主要由粗大针状六方马氏体α?相组成,强度下降同时拉伸为脆性断裂。对于固溶样品经过不同温度时效处理,主要变化过程是亚稳β相分解为次生α相及其长大,300℃时效后,相比固溶态强度上升但塑性下降,亚稳β相中弥散析出次生α相及少量的ω相;当时效温度升高到400℃,强度继续上升接近最大值但塑性最差;500℃时效后,强度最高然而合金元素充分扩散,塑性得到提升;550℃时效后,强度有所下降但塑性明显提升,此时具有较佳的强塑性匹配;600～700℃时效后,初生α相聚集长大并且含量增加,次生α相在β基体上析出且逐渐长大为层片状,强度下降塑性进一步提升。     

高速线材轧制Ti-6Al-4V合金小规格棒材的热处理工艺

利用高速线材轧机制备Ti-6Al-4V合金小规格棒材(d10 mm),研究固溶与时效热处理工艺对棒材显微组织与力学性能的影响。结果表明:棒材组织主要由α相和β相组成,随着固溶温度从900℃升高到990℃,棒材中α相含量减少而β相含量逐渐增多,显微组织出现了由初生等轴α相向针状β相转变进而向全片层状β转变的过程,棒材拉伸强度逐渐升高,而伸长率明显降低;棒材在930℃固溶后进行时效处理,随着时效温度从450℃升高到650℃,β相转变组织分解析出α相,组织主要由(α+β)相和β相混合组成,α相不断集聚长大,使组织粗大,棒材抗拉强度降低,伸长率升高;经(930℃,30 min,水淬)+(550℃,4 h,空冷)热处理后,棒材强度和塑性达到最佳配合,抗拉强度为1031 MPa,伸长率为12.5%。     

固溶时效工艺对Ti-6Al-6V-2Sn钛合金棒材组织及性能的影响

对Ti-6Al-6V-2Sn钛合金棒材进行锻造、固溶及时效处理,利用光学显微镜、XRD、SEM及力学性能试验对该合金不同固溶、时效工艺下的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:Ti-6Al-6V-2Sn钛合金锻棒的组织为初生等轴α+β转变组织,合金经固溶处理后的组织为初生α_p相、马氏体α′、α″相和亚稳β相,强度有所降低,断面收缩率有所上升,说明固溶处理有一定的软化作用,但随着固溶温度升高,强度增加,塑性下降;经固溶处理后的棒材在时效处理过程中,亚稳态组织析出细小弥散的次生αs相,使合金强度明显强化,塑性略有降低,且随着时效温度的升高,强化效果下降,塑性随之提高。经过综合比较,并考虑强塑性的最佳匹配,可以确定本实验中Ti-6Al-6V-2Sn合金固溶时效热处理的优化工艺为(880℃,1 h,WQ)+(580℃,4 h,AC)。     

时效温度对Ti-5523合金组织和性能的影响

研究了不同时效温度对时效处理后的Ti-5523合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:在合金相变点(790±5)℃以下的760℃或相变点以上的840℃固溶处理1 h,460～580℃时效处理8 h,Ti-5523合金的微观组织和力学性能对时效温度敏感。合金强度随着时效温度升高而降低,塑性则逐渐提高。合金在760℃×1 h/AC固溶+580℃×8 h/AC时效处理后的断后伸长率和断面收缩率分别为17. 50%和67%,具有良好的塑性。固溶及时效处理后的Ti-5523合金强度主要受α相含量和尺寸的影响,α相尺寸减小或α相含量增加均可以提高合金的强度。随着时效温度的升高,在双相区固溶的时效态合金的初α相逐渐从长条状向短球状、椭球状转变,且含有短球状、椭球状的初生α相的合金具有更好的塑性变形能力。由于初生α相和次生α相的尺寸、含量随着时效温度的增加而发生的改变对合金力学性能产生的影响是协同的,因此双相区固溶的时效态合金的力学性能对时效温度非常敏感。     

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。     

固溶温度对TB8钛合金组织及性能的影响

研究了固溶温度对TB8钛合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,随固溶温度的升高,合金β晶粒明显长大;合金固溶态强度略有降低,塑性逐渐升高;合金固溶+时效处理后,β晶界及晶粒内部均匀弥散析出大量次生α相颗粒,强度呈上升趋势,塑性明显降低.TB8钛合金在770 ～ 830℃温度范围内固溶后,具有较高的强度和优异的塑性,经520℃时效后,综合性能优异,抗拉强度＞ 1300 MPa,伸长率＞15％,断面收缩率＞55％.     

β单相区固溶温度对Ti-55531合金组织及性能的影响

采用OM、SEM及拉伸测试方法,结合系列的热处理工艺,研究了β单相区不同的固溶温度对Ti-55531合金片层组织参数及力学性能的影响规律。结果表明,β单相区不同温度固溶,再经相同的时效处理后,合金的组织均为片层状的次生α_s、残余β片和微量晶界α组成的片层组织,但不同温度固溶后合金的β晶粒尺寸改变,进而影响时效析出次生α_s片的含量及尺寸,最终导致合金力学性能的差异。固溶温度在830~900 ℃之间时,随固溶温度的升高,原始β晶粒尺寸增大,后续时效析出的次生α_s长、宽及长宽比均先增大后减小,数量越来越多,合金强度直线下降,塑性先降低后增加。固溶温度为860℃时合金对应的强塑性匹配最好。合金的断裂失效机制为以微孔聚集为主,沿晶开裂和穿晶断裂并存的混合断裂机制。     

热处理制度对TC8-1钛合金组织和性能的影响

为了提高TC8-1钛合金的性能,对TC8-1钛合金热处理制度进行研究。通过采用不同固溶温度和时效温度处理,分析了热处理制度对TC8-1钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中等轴初生α相含量由65%下降至25%,β转变组织明显粗化,合金由等轴组织转变为双态组织,合金的室温强度降低,而塑性略有提高;随着时效温度的升高,合金中等轴初生α相含量无明显变化,合金的抗拉强度略有降低,而塑性无明显变化。经930℃×2 h,空冷(AC)+580℃×1 h,空冷(AC)热处理后,TC8-1钛合金可获得强度与塑性的较佳匹配。     

固溶-冷速-时效对TC4-DT合金力学性能的影响

本文以Ti6Al4V-DT (TC4-DT)为研究对象,分别对其进行不同方式的固溶、冷却和时效处理,利用金相显微镜、拉伸试验机研究其显微组织、强度和塑性的变化,结果表明：强度和塑性的主要影响因素为固溶温度和冷却方式。在α+β两相区和单相区固溶并在580℃时效8小时,可以分别得到双态组织和片层组织,相变点以下随着固溶温度的提高,初生α相含量明显减少,且强度和塑性在两相区固溶更优;相变点以上固溶时,冷却速率降低会使α相片层粗化,抗拉强度和屈服强度逐渐降低;在两相区固溶α相尺寸随着时效温度升高而增大,在低温时效时,由于α相的弥散强化作用使得合金强度较高。TC4-DT合金在α+β两相区860℃/1.5h固溶,550℃/8h时效处理,在空冷的状态下,可获得合金强度（1017MPa）、塑性（伸长率22%）匹配良好的综合性能。     

热处理对Ti30Nb5Ta6Zr合金组织和力学性能的影响

根据β稳定化系数kβ和d-电子理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性和生物相容性的新型牙科种植用近β型Ti30Nb5Ta6Zr合金,研究了合金在β相区固溶和时效处理后组织和力学性能的变化规律。结果表明,在β相区固溶水淬后组织为亚稳β相。低温时效时析出ω相,随着时效温度的升高,逐渐析出α相。合金的强度和弹性模量随时效温度的升高先升高后下降;延伸率先降低后升高。合金在800℃固溶+500℃时效后综合力学性能优良,可以满足牙科植入要求。     

固溶温度对3D打印TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对3D打印TC4钛合金进行不同温度固溶+490 ℃时效处理,通过显微组织观察和力学性能试验对其微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,3D打印TC4钛合金在原始沉积态时为不均匀的网篮组织,经固溶时效处理后,随着固溶温度的升高,组织中α相先以片状的形式生长于完整的原始晶界附近,再逐渐转变为粗大的板条状,强度逐渐升高而塑性有所降低,当固溶温度为920 ℃时,强度达到最大值,为1100 MPa。当固溶温度超过960 ℃时,α相逐渐被溶解,强度逐渐下降,同时塑性也表现较差。经扫描电镜观察,不同固溶温度下拉伸断口的宏观形貌均呈暗灰色,经890~960 ℃固溶+490 ℃时效处理的TC4钛合金,其微观形貌中存在的大量韧窝,可以判断出其断裂机制为韧性断裂。结合不同固溶时效处理后钛合金的显微组织及力学性能变化可以得出,经920 ℃固溶+490 ℃时效处理后的3D打印TC4钛合金具有较好的综合力学性能。     

热处理对Ti-38644钛合金棒材组织和性能的影响

对Ti-38644钛合金ϕ68 mm棒材进行了不同温度、保温时间和冷却方式的热处理试验,研究了不同热处理制度对合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,析出α相含量增大,强度明显下降,塑性提高;随着时效温度的升高,析出α相粗化,强度降低,伸长率随之升高,强化效果降低;随着时效保温时间的延长,析出α相进一步增加,强度呈先增加后降低的趋势,塑性变化与之相反;固溶冷却方式对合金组织性能的影响也很明显,随着冷却速率的加快,获得的β晶粒比较细小,时效后的强度随之明显增高,同时伸长率下降也很明显。为了获得良好的强塑性匹配,最佳的固溶时效热处理工艺为810 ℃×1 h(油冷)+510 ℃×8 h(空冷)。     

时效温度对TB15钛合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等研究了不同时效温度对固溶态TB15钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着时效温度从520 ℃升高到540 ℃,TB15钛合金的拉伸强度和屈服强度先增加后减小,在530 ℃时效处理后可以获得最高的抗拉强度和屈服强度;时效处理后合金塑性偏低,其变化规律与强度相反。在断裂韧性方面,随着时效温度的上升,TB15钛合金的断裂韧性逐渐提高。固溶态TB15钛合金经不同温度时效处理后,析出大量的次生α片层相,等轴β组织转变为片层α和β转变组织。     

热处理对激光立体成形TB18钛合金组织和力学性能的影响

采用BLT-C1000型激光立体成形设备制备了沉积态的TB18钛合金,然后采用OM、SEM和拉伸试验机等方法研究了不同热处理工艺对TB18钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态试验合金的宏观组织以长条形β晶粒为主,晶内由亚稳β相和针状次生α相组成,且存在贯穿β晶粒的沉积层线。随着直接时效温度的升高,原始β晶粒形状变化不大,内部次生α相厚度增加,在形貌上次生α相从针状向片状转变。直接时效温度高于550 ℃时,沉积层线消失,直接固溶温度高于830 ℃时显微组织以全β晶粒组成。固溶+时效处理后,微观组织以纵横交错的细层片状α相为主。随着直接时效温度的升高,抗拉强度和屈服强度降低,伸长率增加。固溶+时效后析出次生α相,抗拉强度和屈服强度显著增加,同时伸长率下降。综合考虑,实际生产中沉积态的TB18钛合金的最佳热处理工艺为直接时效500 ℃×4 h,此时强度和伸长率均高于指标要求。     

固溶时效处理对TC6合金组织与性能的影响

采用OM、SEM、XRD、维氏硬度以及力学性能测试等方法,研究了固溶时效处理对TC6合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明：TC6合金经过900 ℃固溶处理后,合金由片层α相、针状马氏体α′相以及β相组成;而经过1000 ℃固溶处理后,合金主要由针状α′马氏体相和β相组成。对不同固溶温度下的合金样品进行时效处理,针状α′马氏体相完全分解为α相和β相。并且随着时效温度升高,β相的相对含量逐渐增大。通过对比,TC6合金经过900 ℃固溶后在500 ℃下进行时效处理后综合力学性能达到最佳,此时的抗压强度和屈服强度为2000 MPa、1061 MPa,硬度值为499 HV0.2。     

高强韧TB8钛合金的热处理制度

研究了不同固溶时效热处理制度对TB8钛合金棒材组织及性能的影响规律。结果表明,TB8钛合金棒材在890 ℃固溶热处理后可以得到单一等轴β组织,随着保温时间的延长,强度逐渐降低。经520 ℃不同时间时效处理后,β晶粒中析出大量次生α相,使得棒材强度显著增加。当时效保温时间为8 h时,TB8钛合金棒材时效强度达1286 MPa,并保留较好的塑性。推荐TB8钛合金棒材的固溶时效热处理制度为:890 ℃×30 min,WQ+520 ℃×8 h,AC。     

固溶处理对铸造Ti2.5Al1.5MoZr钛合金组织和性能的影响

对铸造Ti2.5Al1.5MoZr钛合金在不同固溶温度、不同冷速条件下的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:在850~920℃范围内,随固溶温度的升高,该合金的显微组织逐步细化,短棒状初晶α相增加明显,α相间距增大,残留β相和转变马氏体增加,强度增加,塑性降低;随固溶冷却速度的增加,组织中的魏氏体逐渐减少,网篮状组织明显增加,初晶α相出现短棒化趋势,强度增加,塑性降低。     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金中α′相和α″相的组织演变与力学性能

对Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金进行固溶时效处理,随后使用光学显微镜、扫描电镜、XRD衍射仪、拉伸试验以及冲击性能试验,分析固溶时效对合金中α′相和α″相的组织演变与力学性能的影响。结果表明,固溶处理后的微观组织中发生初生α相尺寸变小并趋于等轴化,尺寸较小的初生α相发生溶解并消失,其β转变组织变得不明显,经时效后的微观组织中析出大量α_s相,β转变组织更加明显。经固溶处理后,组织均由α+α′+α″相构成,经时效处理后,组织由α相和β相构成。合金经固溶处理后,其抗拉强度为1336 MPa,屈服强度为1070 MPa,断后伸长率为6%,断面收缩率为22%,冲击吸收能量为16 J。经时效处理后,强度随时效温度升高而升高,塑性趋势与之相反,其冲击性能几乎没有变化。合金经固溶处理后的拉伸与冲击断口微观形貌均由韧窝构成,为典型的韧性断裂。经时效处理后,拉伸和冲击断口的微观形貌有明显的高低起伏,随着时效温度的升高,韧窝的尺寸和数量减少,并出现撕裂棱以及空洞,断裂类型有向脆性断裂转变的趋势,但仍以韧性断裂为主。     

热处理对EB铸锭直接轧制TC4合金板材组织和力学性能的影响

对电子束冷床炉熔铸的TC4钛合金扁锭,通过3个火次轧制获得了不同厚度的板材,研究了不同退火温度(750、780、810和850 ℃)对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,一火轧制板材的显微组织破碎不充分,提高退火温度未能明显改变初生α相的形态,二火、三火轧制后原始片层组织逐渐完全破碎,等轴状初生α相比例相应提升,随着退火温度的升高,二火板材初生α相逐渐球化,三火板材初生α相在780 ℃开始逐渐长大,次生α相均呈现出增厚变宽的趋势。综合分析认为,一火板材在810 ℃、二火板材在840 ℃、三火板材在750 ℃退火后,获得了较好的强度和塑性匹配;通过对相应合金板材断口形貌分析,室温断裂机制和高温断裂机制均为典型的韧性断裂。