Ti－24Al－11Nb金属间化合物的氢致滞后开裂

Ｔｉ－２４Ａｌ－１１Ｎｂ金属间化合物的氢致滞后开裂张跃，王忆，王燕斌，褚武扬，肖纪美（北京科技大学北京１０００８３）１引言复相金属间化合物Ｔｉ－２４ＡＬｌｌＮｂ合金是一种重要的新型高温结构材料，已被美国宇航局用作为新一代宇航飞机的发动机材料及结构件．...     

INTERPHASE STRESS CORROSION CRACKING OF ALLOY Ti－24Al－11Nb IN METHANOL SOLUTION

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Ti—24Al—11Nb合金塑性和韧性的研究

采用三点弯曲装置研究了条状与块状两种组织的Ti—24Al—11Nb合金的室温塑性与缺口断裂韧性K_c~R。通过载荷—挠度测量确定了弯曲试验塑性的参数如最大挠度f_(max)、断裂应变ε_f及应变能密度U等;通过缺口试样确定的K_c~R。结果表明:条状和块状组织在室温下弯曲的ε_f小于8.8%时,线切割缺口试样呈脆性断裂;在弯曲时的塑性参数值相近时,条状组织的K_c~R高于块状的。同时,还讨论了缺口长度与缺口半径对K_c~R的影响。     

Ti—24Al—11Nb氢致脆断的分形研究

导出了使裂纹脆性扩展的外加应力场强度因子K_I和断口分形维数D_F的关系式其中d_f是断裂单元尺寸,L_o是常数,γ是真实表面能,E’=E或E/(1-v~2)测出1nk_1-D_F直线就可获得真实表面能γ、此方程适用于过载断裂和滞后断裂(如氢致开裂和应力腐蚀) 实验表明,Ti—24Al—HNb在动态充氢时能发生氢致滞后断裂,且门槛值较低,K_(IH)/K_(IC)=0.43实验测出的K_(IC)和氢致裂纹扩展的外加应力场强度因子K_I与其断口D_F的关系和上述理论公式一致     

Ti－24Al－14Nb－3V－0．5Mo合金的超塑性

研究了温度及应变速率对Ｔｉ－２４Ａｌ－１４Ｎｂ－３Ｖ－０．５Ｍｏ（ａｔ．－％）合金超塑性能的影响．试验结果表明，在９８０℃，３．５×１０~（－４）ｓ~（－１）的最佳超塑变形条件下，合金显示出较高的超塑性；应变速率敏感性指数ｍ为０．６９，拉伸延伸率Ｅｌ．为８１８％．根据其细小的α_２＋β_０两相组织和等温拉伸的试验方法，确定合金的超塑性属于细晶组织超塑性．在超塑变形过程中，合金无空洞产生，显微组织发生动态粗化．     

Ti－75合金腐蚀疲劳性能

用自制的液体自动循环装置，在室温下对Ｔｉ－７５合金进行了腐蚀疲劳性能的试验研究。结果表明，Ｔｉ－７５合金在大气、３．５Ｗｔ％ＮａＣｌ溶液条件下，在１×１０７周次下的疲劳极限为３９２ＭＰａ和４３１ＭＰａ。并在大气，３．５ｗｔ％ＮａＣｌ条件下，对Ｔｉ－７５和ＴＡ５的抗腐蚀疲劳性能进行对比研究，发现Ｔｉ－７５比ＴＡＳ分别提高了２９％和２６％。提高原因与合金显微组织等密切相关。     

Ti3Al—11Nb合金的相变

用透射电子显微术和X射线能谱术研究了Ti_3Al-11Nb(Ti-12.5wt%Al-21wt%Nb)合金热锻棒材在热处理过程中的相变特征。结果表明,合金在1100℃加热后缓冷到室温的样品其组织由α_2+β相组成。与α_2相相比,β相明显地表现出Al含量低而Nb含量高。1200℃油淬样品的组织由α_2+B2相组成,二相含量大致相近。1200℃水淬样品由单一的B2相组成。水淬并经750℃时效的样品中析出两种形态的α_2相:首先由晶界析出的较粗的α_2相以及在晶内普遍析出的弥散的α_2相。     

Ti—24Al—11Nb合金感应凝壳熔炼（ISM）过程中Al元素的挥发损失行为

计算了Ｔｉ－２４Ａｌ－１１Ｎｂ中各组元的活度系数,在此基础上系统地研究了该合金在冷坩蜗感应凝壳熔炼过程中Ａｌ的发挥发损失行为。计算结果表明外压为０．１３３Ｐａ时,在１９００－２２００Ｋ的范围内,Ａｌ的挥发由界由挥发反应和液相界面层中的扩散同时控制作用。     

外科植入物用Ti-6Al-7Nb钛合金的研究

结合外科植入物用Ti-6Al-7Nb钛合金由大锭(1.5 t)到锻造大规格棒材的实际工业生产情况,测试了该合金铸锭的化学成分、典型的物理性能以及80 mm方熔检试棒的金相组织和力学性能,并研究了热处理退火工艺对其组织和力学性能的影响.结果表明化学成分、组织和力学性能均符合ASTM F1295-97和ISO5832-11标准;退火工艺温度不大于940℃时,都可以获得较理想的组织和性能.     

离心喷射沉积Ti—48Al—2Mn—2Nb的疲劳裂纹扩展速率和门槛值

本文着重研究了采用特殊的离心喷射沉积成型方法制备的Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ金属间化合物室温疲劳裂纹扩展速率和疲劳槛值。     

Ti-23Al-17Nb合金锻制饼材的组织与性能

在α2+B2相区制作Ti-23Al-17Nb合金饼材,观察饼材纵断面不同区域的微观组织.对沿径向截取的拉伸试样进行不同固溶温度+850 ℃、16 h、AC时效处理,测试其拉伸性能.对最佳热处理制度处理试样进行不同温度拉伸性能,600 ℃和650 ℃持久性能和650 ℃,100 h热暴露的稳定性等进行测试.结果表明:采用该工艺制作的饼材的组织比自由锻饼材的组织更均匀;经(1 040 ℃,2 h,AC)+(850 ℃,16 h,AC)热处理后,饼材的综合性能良好,可作为航空和航天等领域的备选用材.     

Ti-22Al-24Nb合金热成形工艺参数优化研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究Ti-22Al-24Nb合金在温度900～1110℃和应变速率0.01～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了该合金的高温流变应力曲线特性和不同相区的热变形激活能及变形机制,并根据基于Prasad和Murty失稳判据下的加工图及相应的组织特征优化了该合金的热成形工艺参数。结果表明,Ti-22Al-24Nb合金的流变应力对热成形工艺参数敏感;其在(α_2+B2)两相区的主要变形机制为晶界滑移,对应的变形激活能为603.56 kJ/mol,而B2单相区的变形激活能为406.25kJ/mol,其变形主要以动态回复和动态再结晶的变形机制为主。根据这两种加工图的比较和组织观察可知,Ti-22Al-24Nb合金选择基于Prasad失稳判据下的加工图更为合理;其对应的主要失稳区为900～990℃、0.2～10 s~(-1)和1035～1095℃、1～10 s~(-1),且失稳区所预测的组织中主要存在绝热剪切带和局部流变失稳现象;而动态再结晶及胞状亚结构的组织易出现在η峰区,表明该合金较优的热力参数区间是990～1035℃、0.01～0.03 s~(-1),1040～1090℃、0.02～1 s~(-1)和1090～1110℃、0.01～0.18 s~(-1)。     

Ti-6Al-7Nb合金骨科内固定植入物的研制与应用

对钛及其合金在骨科内固定植入物方面的应用及发展过程进行了回顾;Ti-6Al-7Nb合金是近10年发展起来的被世界骨科界广为应用的更为先进的外科金属植入物材料,用无毒的元素Nb代替Ti-6Al-4V合金中的具有潜在毒性的V,目前我国采用这种材料,已成功研制出新型的全髋关节假体系统,并投入市场,应用于临床.     

应用加工图理论研究Ti2AlNb基合金的高温变形特性

基于动态材料模型（DMM），建立了Ti2AlNb基合金（Ti-22Al-25Nb）在温度94012-1060℃，应变速率0．001s^-1-10s^-1范围内的加工图，并利用该图分析了合金的高温变形特性。结果发现：在温度94012～97012，应变速率0．4s^-1～10s^-1和温度970℃—1060℃，应变速率1s^-1～10s^-1范围为流动失稳区，前者范围内主要发生绝热剪切变形和45°角剪切开裂，功率耗散率达到最小值；后者区域内以局部塑性流动和纵向开裂为主，功率耗散率小于33％。热加工图的其余部分为塑性加工的“安全区”，主要发生再结晶。在温度94012～970℃，应变速率0．001s^-1-0．4s^-1范围，以α2／O相板条球化为主；在温度970℃～1030℃，应变速率0．001s^-1～1S^-1范围，功率耗散率为35％-45％，呈现连续再结晶特征。在温度1030℃～1060℃。麻蛮谏率0．001s^-1-0.1s^-1范围。功率耗散率为45％～66％。达最大值,发生连续再结晶晶粒长大。     

Ti-22Al-26Nb合金的高温氧化行为

采用热重法研究Ti-22Al-26Nb合金在800和900 ℃的高温氧化行为.利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)对氧化膜的相组成和形貌进行分析.结果表明:在氧化初期该合金遵循抛物线规律,而20 h以后,合金的氧化动力学符合直线规律.氧化后的产物主要由TiO_2、AlNbO_4和Nb_2TiO_7组成,氧化膜出现了分层结构且氧化温度愈高,分层愈明显.     

外科植入物用TC20(Ti-6Al-7Nb)钛合金研究与应用

对TC20合金力学性能、生物学性能和临床应用进行了研究.合金棒材成分、组织与性能满足国际标准ISO5832要求;材料的生物学性能实验证明合金具有良好生物相容性,并能和骨组织形成良好的骨整合;近40例的临床应用表明疗效良好.