退火温度对TC4ELI钛合金大规格环材组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、万能材料试验机和金属摆锤式冲击试验机研究了退火温度对TC4ELI钛合金大规格环材(Φ3384 mm/Φ3300 mm×1950 mm)的显微组织和力学性能的影响.显微组织分析结果表明:退火温度在850℃以下时,TC4ELI钛合金大规格环材退火后的显微组织与热加工态的显微组织基本相同;900℃退火后,TC...     

轧制工艺对TC4中厚板组织和性能的影响

为制定和优化TC4钛合金中厚板轧制工艺,开发综合力学性能优异的TC4钛合金中厚板,某公司基于4 300 mm热轧厂装备特点开展了TC4钛合金中厚板轧制工业试验,研究了轧制温度、道次变形量对其显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:在(α+β)两相区,随着轧制温度降低,TC4钛合金中厚板的晶粒尺寸不断减小,强度、塑性和韧性不断增加;随着道次变形量降低,中厚板表层与心部的显微组织更加均匀,塑性和韧性显著提高。经过退火处理(850℃×2 h,AC)后,TC4钛合金中厚板的组织均匀性明显提高,实现了强度—塑性—韧性的良好匹配。     

激光快速成型TC4钛合金的力学性能

金属零件的激光快速成型是结合CAD／CAM、高功率激光熔覆和快速原型制造的先进技术。研究了用激光快速成型技术制造TC4钛合金的力学性能，分析了低温退火和热等静压处理对力学性能的影响，并且测量了成型后试件的含氧量，观察了拉伸试件的断口形貌。研究结果表明激光快速成型制造的TC4钛合金的力学性能高于铸造组织的力学性能，达到了锻造组织的力学性能。     

高频感应加热对TC4钛合金组织和硬度的影响

TC4钛合金经高频感应加热1.4、1.5、1.6 s后水冷,然后分别在350、400、450℃时效处理6 h。采用光学显微镜、显微硬度计研究感应加热淬火及时效处理对显微组织和硬度的影响。结果表明,TC4钛合金经感应加热淬火处理后可获得呈梯度分布的显微组织,表层组织以马氏体α′相为主,心部组织为原始双态组织。时效处理后TC4钛合金显微硬度从表层到心部递减,呈梯度分布。随着时效温度降低,显微硬度增加,强化效果提升。此外,随着感应加热时间的增加,TC4钛合金时效处理后的显微硬度也有所增加。     

TC4钛合金工艺进展

文章总结了近年来针对TC4钛合金的成分开发,并进一步围绕TC4钛合金论述了增材制造、超塑成形、粉末冶金、精密铸造等近净成型技术的研究进展。     

热处理对航空用TC4钛合金薄板力学性能影响研究

研究了TC4钛合金薄板经普通退火、α+β两相区固溶加时效处理及β单相区固溶加普通退火处理后,显微组织与力学性能的关系。结果表明,普通退火处理对TC4钛合金板材显微组织的影响较小,α+β两相区固溶加时效处理后能够获得双态组织,而β单相区固溶加普通退火处理能获得粗大的魏氏组织;其中双态组织的TC4钛合金薄板表现出优异的拉伸性能,而魏氏组织的TC4钛合金薄板具有较低的疲劳裂纹扩展速率及较高的裂纹扩展阻力。     

TC17钛合金连续冷却转变曲线研究

以TC17钛合金为研究对象,采用高精度差分膨胀仪B?hr DIL805A/D获得了TC17钛合金在不同冷却速度下的膨胀曲线。利用导数法获得TC17钛合金在不同冷却速度下的转变开始点及结束点,建立了TC17钛合金的连续冷却转变曲线(CCT),并结合扫描电镜(SEM)、物相分析(XRD)和显微硬度分析,研究了在连续冷却过程中TC17钛合金组织演变及力学性能。结果表明:在低的冷却速度下TC17钛合金的显微组织为α+β片层组织。当冷却速度小于0.50℃·s~(-1)时,获得全部的片状α相和β相组织,当冷却速度为0.35～3.00℃·s~(-1)时在合金中观察到α+β针状结构及未转变的亚稳β相。当冷却速度为3.50℃·s~(-1)时,合金仅由单一亚稳β相组成。故3.50℃·s~(-1)被认为是合金在连续冷却条件下临界冷却速度。随着冷却速度的增加TC17钛合金的显微硬度呈先增后减的趋势,在冷却速度为0.50℃·s~(-1)时,显微硬度达到最大为HV 436。最后利用Kissinger方程计算得出了加热过程中TC17钛合金β→α+β相变激活能为218.447 kJ·mol~(-1)。     

扩散连接技术在钛合金加工中的应用及研究进展

扩散连接技术是一种缺陷少、精密度高的固相连接技术.扩散连接技术在钛合金加工中的应用一定程度上解决了钛合金加工难的问题.在简要介绍扩散连接技术及钛合金加工现状的基础上,综述了扩散连接技术在钛合金加工中的应用及研究进展,包括钛合金与不锈钢的扩散连接、钛合金与陶瓷材料的扩散连接、TC4(Ti-6Al-4V)钛合金的扩散连接与超塑成型/扩散连接(SPF/DB)以及TA15钛合金的扩散连接.归纳总结了国内外学者的研究成果,对影响扩散连接质量的3个主要因素温度、压力和时间进行了对比分析,为最佳工艺参数的选择提供了参考,指出了目前需要解决的问题和发展方向.     

TC4钛合金双光束激光填丝焊成型工艺研究

随着社会的发展,对焊接工艺的要求越来越高,传统的钛合金激光自熔焊成型工艺落后,所以利用此技术焊接后,会造成表面凹凸不平,存在不饱满的缺陷,影响美观。为满足人们工作的需要,研究了一种TC4钛合金双光束激光填丝焊成型工艺。本文通过对TC4钛合金进行双光束激光填丝焊试验,研究其存在的优势。结果表明:对焊接参数进行调整、优化可以改善焊缝成形的质量。     

热穿轧工艺制备大口径TC4钛合金无缝管

采用热穿轧工艺试制大口径TC4钛合金无缝管,测试分析了试制的160 mm×8 mm TC4钛合金无缝管的加工精度、表面质量、显微组织与力学性能。结果表明:热穿轧TC4钛合金无缝管的表面质量、尺寸精度和力学性能均合格;管材的加工态组织主要由变形魏氏组织和少量网篮状组织构成,其冲击韧性好,延伸率达到16%以上,无需热处理就可进行冷轧加工,以获得更高精度和表面质量的钛合金无缝管;热穿轧工艺可用来制备大口径TC4钛合金无缝管,具有金属利用率高、流程短、能耗低等优点,能够满足工业生产要求。     

TC11钛合金经电脉冲处理后疲劳性能的变化研究

分析了TC11钛合金材料在脉冲电流处理前后疲劳性能的变化及其机制。采用升降法和成组实验法测试TC11钛合金材料经脉冲电流处理前后两种状态下的疲劳性能,并分别拟合疲劳S-N曲线。用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分别进行金相分析和断口分析,用电阻率测试仪和显微硬度计分别测量脉冲电流处理前后TC11钛合金材料电阻率和α相的显微硬度值。结果表明,经脉冲电流处理的TC11钛合金试样的S-N曲线相对于未处理的试样的S-N曲线整体上移,处理后试样的疲劳强度极限提高了19.3 MPa。脉冲电流处理后试样的电阻率减小了0.433 mΩ·mm,试样中α相的显微硬度提高了HV 14.9,试样内部产生的局部温度差会引起合金局部产生细小再结晶晶粒。脉冲电流提高TC11钛合金的疲劳寿命是通过脉冲电流作用于材料内部的显微缺陷,使应力集中区域发生局部应力松弛,进而使材料的微观组织更加均匀和稳定来实现的。     

不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织与力学性能的影响

研究了α+β两相区锻造、近β锻造和β锻造3种不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4钛合金经α+β锻造、近β锻造和β锻造3种工艺锻造后,分别获得等轴组织、混合组织以及片层组织;3种组织的强度相当,等轴组织和混合组织的塑性较好,混合组织和片层组织的冲击韧性较好。采用近β锻造方式,可使TC4钛合金棒材获得最佳的综合性能。     

制备工艺对大型TC4钛合金环件组织和性能的影响

应用马架扩孔、马架扩孔+环轧和完全环轧三种工艺制备TC4钛合金大型环件,分析不同制备工艺下合金的显微组织和力学性能。研究结果表明,不同制备工艺获得的TC4钛合金大型环件的显微组织几乎没有差别,无论哪种工艺制备的TC4钛合金环件都呈现等轴组织,且不同部位的显微组织一致均匀。综合考虑三种工艺获得的环件的室温和高温性能,推荐采用马架扩孔+一火次环轧的制备工艺,通过该工艺获得的环件的室温和高温力学性能均可达到较好水平。     

大规格TC4无缝管材工艺研究

采用斜轧+热轧生产Φ560 mm×25 mm×6000mm大规格TC4无缝管材,(d/t比为22. 4)进行力学性能、显微组织、表面加工精度与表面质量检测。结果表明,斜轧+热轧生产TC4大规格钛合金无缝管材表面质量、尺寸精度高;其显微组织为网篮和魏氏体结合体,力学性能稳定;管材经过温矫,平直度达到4mm/m;经过机加工平直度小于1mm/m;加工后成品管材采用横伤检测(GB/T12969. 1无大规格管材),手动超声管材无缺陷。     

热处理对3D打印TC4钛合金组织与力学性能的影响

采用等离子弧熔丝增材方式3D打印成形TC4钛合金结构件,研究了不同温度固溶时效热处理条件下TC4钛合金组织与力学性能的变化规律。结果表明,3D打印TC4钛合金沉积态宏观组织形貌由穿越多个沉积层的β柱状晶组成,β晶内组织为大量网篮组织和少量魏氏组织。当固溶温度达到或超过920℃时,TC4钛合金微观组织由网篮组织逐渐转变为针状组织,抗拉强度和显微硬度呈现增高趋势,延伸率较沉积态略有下降。3D打印TC4钛合金的最佳固溶时效处理工艺为960℃×60 min/WC+490℃×120 min/FC,经该工艺处理后3D打印TC4钛合金的力学性能指标接近于轧制态。     

激光选区熔化TC4钛合金高温力学性能和显微组织研究

采用万能拉伸试验机以及光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等测试技术,研究了室温至550℃温度范围内激光选区熔化(SLM)成形TC4钛合金的力学性能和显微组织。结果表明:SLM成形TC4钛合金由针状马氏体α′相组成,晶界数量多,塑性变形时位错运动被限制在马氏体内部,因此试验合金具有高强度,室温抗拉强度为1 265 MPa,500℃抗拉强度为834 MPa,优于固溶时效处理和退火处理的TC4钛合金,然而,在500℃以上拉伸变形时,马氏体逐渐转变为平衡态的α相,组织形态由针状向片层状转变,晶界数量减少,材料抗变形能力下降,因此抗拉强度快速降低,550℃抗拉强度只有562MPa。     

TC4钛合金表面激光合金化Ti-Si-C涂层的研究

以Ti-Si-C单质元素混合粉末为原料,采用激光合金化技术在TC4钛合金表面成功制备出Ti-Si-C合金涂层。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及摩擦磨损试验机,分析了涂层的组织形貌、成分和物相,测试了涂层的显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在激光功率P=2.0 k W,扫描速度v=9 mm·s~(-1),光斑直径D=2 mm下制备的涂层整体均匀致密、无裂纹,与TC4基体具有较高的冶金结合性;涂层组织主要由α-Ti基体、网状分布的Ti_3Si C_2,Ti_5Si_3/β-Ti共晶体(室温下为Ti_5Si_3/α-Ti)和弥散分布的Ti C相组成;Ti-Si-C涂层的显微硬度值沿层深变化比较平缓,平均硬度为HV 649,比TC4基体(HV 360)提高了80%;涂层平均摩擦系数为0.38,比钛合金基体(0.45)降低了16%;涂层的磨损体积为0.048 mm~3,耐磨性是钛合金基体(0.13 mm~3)的2.71倍。     

镀铜时间对壳核结构钛基粉体形貌及复合材料组织和硬度的影响

采用磁控溅射技术制备了铜层均匀致密的壳核结构复合粉末（Cu@TC4复合粉末），采用放电等离子烧结（spark plasma sintering, SPS）技术制备了原位Ti2Cu增强的TC4复合材料（Ti2Cu/TC4复合材料）。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、金相显微镜（OM）和电子探针等手段系统研究了镀铜时间对Cu@TC4复合粉末截面形貌和烧结态Ti2Cu/TC4复合材料微观组织的影响规律，并采用维氏硬度仪对Ti2Cu/TC4复合材料的显微硬度进行测试。结果表明：TC4钛合金粉末经过磁控溅射镀铜后，TC4钛合金粉末表面明显包裹了一层Cu，溅射时间为1 h时，镀层厚度为0.7μm；当溅射时间为4 h时，镀层厚度随之增加至3.7μm；较溅射1 h所得镀层厚度增加428%，镀层均匀致密，形成壳核结构。随着镀铜时间的增加，烧结态Ti2Cu/TC4复合材料的OM显微组织由魏氏组织转变为魏氏组织与共析组织混合的形貌特征，复合材料的显微硬度也随之增加，由原始的HV1 332.56增加到HV1 380.52，提高了约14.4%，显微硬度提升的原因可归结为分布在基体中的Ti2...     

球形钛合金粉末制备技术及增材制造应用研究进展

球形钛合金粉末是钛合金粉末冶金近净成形的重要原材料,适用于热等静压(HIP)、增材制造(AM)、冷喷涂(CS)等先进技术,但是长久以来球形钛合金粉末的高成本低产量的特点限制了其应用范围。本文详细介绍了4种商业工程化的球形钛合金粉末制备技术,分别是超高转速等离子旋转电极(SS-PREP)、气雾化(GA)、等离子体雾化(PA)、等离子球化(PS),并分析了4种工艺的异同及特点。SS-PREP、GA、PA、PS 4种球形钛合金粉末均可应用于增材制造技术,包括激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)。最后总结了不同球形钛合金制备技术的增材制造应用前景。     

薄壁TC4钛合金激光焊缝成型与性能调控研究进展

TC4钛合金的焊接工艺及焊接性研究一直受到国内外的广泛关注,主要综述了目前激光焊工艺对薄壁TC4钛合金焊缝几何形状、显微组织及力学性能影响的研究进展。简要分析了激光焊接工艺对焊缝几何形状及焊缝显微组织转变的规律,并对焊缝几何形状和显微组织的转变机理进行了探讨。研究发现,激光焊焊缝几何形状的变化主要原因在于焊接热输入的变化导致焊接过程中激光焊匙孔形状及模式发生了改变;焊接热输入的增加会引起显微组织的转变,焊缝金属中针状马氏体α’相是主要的强化相,块状α_m和魏氏α相是主要的韧性相;应对激光能量进行严格的控制,以便在实际生产应用中提高焊接质量。