热处理对Ti-6Al-4V钛合金热挤压型材组织及力学性能的影响

在λ=25、λ=85两种挤压比条件下制备了Ti-6Al-4V钛合金热挤压型材,采用工程上常用的简单退火或双重退火工艺对其进行热处理。结果表明,Ti-6Al-4V合金型材具有良好的热处理工艺适应性,加热温度在750℃以下时,加热总时间3 h之内,热处理温度、保温时间及热处理次数对Ti-6Al-4V合金型材的显微组织及室温抗拉强度、伸长率、断面收缩率无显著影响。双重热处理工艺有利于提高型材的屈服强度。     

激光快速成形Ti-6Al-4V合金力学性能

采用实验研究的方法，对激光快速成形Ti-6Al-4V合金的力学性能进行了探讨。结果发现：和锻造件相比，激光快速成形沉积态Ti-6Al-4V合金的拉伸性能具有高强低塑特点和更显著的各向异性；成形试样的组织、氧含量和冶金缺陷都将影响到拉伸性能，其中组织的影响最显著，其次为氧含量和熔合不良缺陷：对于氧含量符合GJBGJB2921-1997标准的激光快速成形Ti-6Al-4V合金，经固溶时效热处理后所获得的网篮组织综合性能最好，不论是强度指标还是塑性指标都高于锻件标准。     

固溶时效对热等静压制得的TC4钛合金组织与性能的影响

采用热等静压工艺对Ti-6Al-4V雾化预合金粉的粉末冶金技术进行了研究，采用不同的固溶温度、时效温度以及时效时间，研究了热处理工艺对TC4钛合金组织和性能的影响。结果表明，采用预合金粉工艺制备的Ti-6Al-4V粉末钛合金材料性能良好，于965℃固溶并采用水冷，然后在470℃时效，试样的强度较好。     

Ti-6Al-4Mo(Cr,V)合金的组织特征及拉伸性能

比较分析了Ti-6Al4Mo、Ti-6Al-4Cr、Ti-6Al-4V钛合金经热处理后的显微组织及拉伸性能.结果表明,在相同的热处理状态下,Ti-6Al-4Mo、Ti-6Al-4Cr、Ti-6Al-4V钛合金中的α相尺寸呈现Mo、Cr、V依次增大的趋势.而不论热处理状态是否相同时,单位质量合金元素的强化效果均按照Cr、Mo、V的顺序降低.三种合金在α+β两相区退火后,具有较好的塑性且塑性基本相当,但Ti-6Al-4Mo合金经β退火后拉伸塑性较低.     

复杂结构钛合金机翼的等温锻造试验研究（英文）

Ti-6Al-4V合金是应用于航空和汽车工业领域的关键结构件,但是它硬度高,难加工,价格昂贵,且大尺寸毛坯时材料利用率很低,采用传统加工方法很难满足现代制造的需求。针对Ti-6Al-4V合金机翼,采用铅模拟实验优化了合理的锻坯形状,并引入了一种闭式等温锻造工艺,研究了等温锻造Ti-6Al-4V合金机翼的成形能力、机械性能和工艺参数等性能。结果表明:与传统加工的钛合金机翼相比,等温锻造机翼显著的改善了零件的机械性能,材料利用率从13%提高到50%;在950℃的等温锻造温度下,Ti-6Al-4V基体内片状α相逐渐转变为β相,而当锻造温度为900℃时,这种相变效果呈减弱趋势。     

新型高强度钛合金47Ti-45Zr-5Al-3V退火后的微观组织与力学性能

通过对47Ti-45Zr-5Al-3V合金进行不同温度退火处理,对其微观组织与性能的演变规律进行研究。结果表明,经过高温锻造后的47Ti-45Zr-5Al-3V合金由α+β相组成,在550℃以上温度热处理时合金中α相向β相转变。随温度升高合金中β相含量增加,当温度为800℃时α相全部转变为β相。热处理对47Ti-45Zr-5Al-3V合金的力学性能的影响取决于α相和β相含量。合金抗拉强度随β相含量增加降低,而伸长率增加。     

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。     

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)。     

热处理对激光立体成形新型Ti-6Al-6Mo合金显微组织和硬度的影响

以混合元素粉末为原料,采用激光立体成形(Laser solid forming, LSF)技术制备新型Ti-6Al-6Mo合金。研究了沉积态试样的显微组织以及固溶时效处理对合金显微组织形成及硬度的影响。结果表明,本研究所采用的热处理制度对原始β晶粒形貌没有显著的影响;固溶温度、固溶时间和固溶后的冷却方式对原始β晶粒中α相的形貌和尺寸以及LSF Ti-6Al-6Mo合金的显微硬度均有显著影响。当时效时间超过4小时后,随着时效时间的延长,合金的显微组织和显微硬度均未产生明显变化。基于不同热处理条件下LSF Ti-6Al-6Mo合金中初生α板条和次生α板条的析出机制及其对β基体的强化作用分析,揭示了热处理对LSF Ti-6Al-6Mo合金的显微组织和显微硬度的影响机理。     

固溶时效热处理对TC16钛合金组织和性能的影响

研究Ti-2.5Al-5Mo-5V(TC16)钛合金的淬火及时效等热处理工艺对合金组织和性能的影响,结果表明,随固溶温度升高,σ0.2下降,δ升高;时效温度升高,强度降低,塑性上升.     

选区激光熔化制备Ti-6Al-4V合金的热处理工艺及力学性能

采用选区激光熔化技术(SLM)制备Ti-6Al-4V合金圆棒试样,通过不同的热处理工艺改善材料的拉伸性能,并对SLM制备的Ti-6Al-4V合金试样开展了高周疲劳性能测试。通过微观组织和疲劳试样断口分析,揭示了显微组织结构与拉伸性能的关系,以及Ti-6Al-4V合金的疲劳裂纹起始源和裂纹扩展机理。结果表明,热处理工艺对SLM成型Ti-6Al-4V合金的力学性能有显著的影响,920 ℃×1 h水冷,随后800 ℃×2 h炉冷的固溶时效热处理制度可以获得较好的综合室温拉伸性能。其室温组织为晶界上分布的α相和晶粒内部片层状分布的α+β相。SLM成型Ti-6Al-4V合金显微组织中的晶界形成与扫描路径相关,热处理过程中α相会优先在扫描分区搭接处析出。与手册锻件的疲劳寿命曲线比较,在同样的最大应力水平下,增材试样的疲劳寿命比锻件的疲劳寿命低,这种降低的趋势随着应力水平的降低而逐步增大。在400 MPa的应力水平下(R=-1),锻件的疲劳寿命已经在2×10⁷水平,增材试样的疲劳寿命依然较低,约为锻件的1%。SLM成型Ti-6Al-4V合金的应力疲劳寿命偏低,是由于试样中存在未熔合缺陷造成。扫描分区搭接处易产生未熔合缺陷,而疲劳裂纹也会沿着这些缺陷扩展。     

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。     

Effect of Annealing Treatments on the Microstructure,Mechanical Properties and Corrosion Behavior of Direct Metal Laser Sintered Ti-6Al-4V

An experimental investigation on the effects of post-annealing treatments on the microstructure, mechanical properties and corrosion behavior of direct metal laser sintered Ti-6Al-4V alloys has been conducted. The microstructure and phase evolution as affected by annealing treatment temperature were examined through scanning electron microscopy and x-ray diffraction. The tensile properties and Vickers hardness were measured and compared to the commercial Grade 5 Ti-6Al-4V alloy. Corrosion behavior of the parts was analyzed electrochemically in simulated body fluid at 37 °C. It was found out that the as-printed parts mainly composed of non-equilibrium α′ phase. Annealing treatment allowed the transformation from α′ to α phase and the development of β phase. The tensile test results indicated that post-annealing treatment could improve the ductility and decrease the strength. The as-printed Ti-6Al-4V part exhibits inferior corrosion resistance compared to the commercial alloy, and post-annealing treatment can reduce its susceptibility to corrosion by reducing the two-phase interface area.     

增材制造Ti-6Al-4V合金组织及疲劳性能研究进展

金属增材制造技术可实现大型复杂钛合金零件的高性能自由实体成形,在航空、航天、动力、能源等领域的应用日益广泛。基于材料成形过程中组织和性能间的密切关系,本文简述了增材制造Ti-6Al-4V合金的沉积态和热处理态组织、织构特征,拉伸和疲劳性能,指出了当前增材制造Ti-6Al-4V合金研究中存在的关键问题,并对增材制造Ti-6Al-4V合金的发展趋势进行了预测。     

β退火对Ti-6Al-4VELI民用飞机大型模锻件组织和性能的影响

采用Ti-6Al-4V ELI大规格棒料,经多次制坯、多次锻造试制了某民用飞机用大型接头模锻件。该锻件经β退火得到了均一的魏氏组织,晶内片层组织较细小,力学性能较好。     

离心研磨工艺对Ti-6 Al-4 V钛合金表面组织性能的影响

目的改善Ti-6Al-4V钛合金的组织性能。方法使用离心研磨工艺对Ti-6Al-4V钛合金进行表面处理,通过显微硬度计、X射线应力分析仪、金相显微镜,对不同加工时间下试样表层的显微硬度、残余应力、金相组织进行测试。结果离心研磨加工后,Ti-6Al-4V钛合金表面的显微硬度得到提高,试样最表面的显微硬度随加工时间的延长呈现逐渐增大的趋势,加工时间为40 min时,显微硬度达到最大值385HV,比试样基体硬度值提高了55HV;在加工深度方向上,随着深度的增加,显微硬度值逐渐降低,在深度为400μm附近,显微硬度值已与基体硬度值相差不大,并且基本不再下降。加工完成后,试样表面产生了有益的残余压应力,最大残余压应力值为436 MPa。金相组织分析结果表明,试样表层组织形成了剧烈塑性变形层,其深度约40μm,在变形层内,组织的晶粒得到明显细化。结论离心研磨抛光工艺对Ti-6Al-4V钛合金表面组织性能改善效果明显,验证了使用该工艺对Ti-6Al-4V钛合金进行表面强化的可行性。     

Heat-treated microstructure and mechanical properties of laser solid forming Ti-6Al-4V alloy

The effects of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of laser solid forming (LSF) Ti-6Al-4V alloy were investigated. The influences of the temperature and time of solution treatment and aging treatment were analyzed. The results show that the microstructure of LSFed samples consists of Widmanstätten α laths and a little acicular in columnar prior β grains with an average grain width of 300 µm, which grow epitaxially from the substrate along the deposition direction (Z). Solution treatment had an important effect on the width, aspect ratio, and volume fraction of primary and secondary α laths, and aging treatment mainly affects the aspect ratio and volume fraction of primary α laths and the width and volume fraction of secondary α laths. Globular α phase was first observed in LSFed samples when the samples were heat treated with solution treatment (950°C, 8 h/air cooling (AC)) or with solution treatment (950°C, 1 h/AC) and aging treatment (550°C, above 8 h/AC), respectively. The coarsening and globularization mechanisms of α phase in LSFed Ti-6Al-4V alloy during heat treatment were presented. To obtain good integrated mechanical properties for LSFed Ti-6Al-4V alloys, an optimized heat treatment regimen was suggested.     

固溶时效处理对Ti-6Al-4V ELI钛合金准静态和动态力学性能的影响

采用万能力学试验机及霍普金森压杆试验研究了固溶和时效处理对Ti-6Al-4V ELI钛合金准静态拉伸性能和动态压缩性能的影响。结果表明,Ti-6Al-4V ELI钛合金经固溶时效处理后(固溶温度941 ℃),其屈服强度可达1097 MPa以上,抗拉强度可达1167 MPa以上。相比热处理前的Ti-6Al-4V ELI钛合金,强度显著提升,而且塑性指标也维持在较高水平。同时,不同应变速率下Ti-6Al-4V ELI钛合金的动态压缩性能提升明显,动态压缩强度和应变速率的对数呈线性关系,且随着应变速率的增加而增大。     

Microstructure and mechanical properties of laser additive manufactured novel titanium alloy after heat treatment

A novel α+β titanium alloy with multi-alloying addition was designed based on the cluster formula 12[Al-Ti₁₂](AlTi₂)+5[Al-Ti₁₄](AlV_1.2Mo_0.6Nb_0.2) which was derived from Ti-6Al-4V.The nominal composition of this novel alloy was determined as Ti-6.83Al-2.28V-2.14Mo-0.69Nb-6.79Zr.In this study,the novel alloy and Ti-6Al-4V alloy samples were prepared by laser additive manufacturing.The microstructure,micro-hardness,room/high temperature tensile properties of the as-deposited samples were investigated.Compared to Ti-6Al-4V,the novel alloy has much higher room and high temperature (600℃) tensile strengths,which are 1,427.5 MPa and 642.2 MPa,respectively;however,it has a much lower elongation (3.2%) at room temperature because of the finer microstructure.To improve the elongation of the novel alloy,heat treatment was used.After solution at 960℃ or 970℃ for 1 h followed by air cooling and aging at 550℃ for 4 h followed by air cooling,a unique bi-modal microstructure which contains crab-like primary α and residual β phase is obtained,improving the compression elongation by 80.9% compared to the as-deposited samples.The novel alloy can be used as a high-temperature and high-strength candidate for laser additive manufacturing.