TA15ELI显微组织及损伤容限性能研究

采用一火β区热轧和一火两相区上部温度热轧获得了片状组织的TA15ELI钛合金厚板，通过两相区900℃、930℃、950℃和β区980℃退火热处理进一步调整合金显微组织和损伤容限性能，测定了不同热处理状态下合金的显微组织特征参数和室温拉伸性能、断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率，分析了显微组织对损伤容限性能的影响关系。研究发现：两相区退火，随着退火温度的升高，TA15ELI钛合金组织中初始β晶粒尺寸和α集束尺寸基本不变，α片平均厚度有所增加，合金强度和塑性均有所下降，da／dN降低，KIC提高；合金在β区980℃退火较两相区退火具有更好的损伤容限性能和综合性能。     

TA15(ELI)钛合金厚板损伤容限性能研究

研究了两相区双重退火工艺对β相区加工的TA15(ELI)(Extra Low Interstitial,低间隙元素含量)钛合金厚试样的断裂韧性和裂纹扩展速率的影响.结果表明,β相区加工、两相区双重退火的钛合金试样具有很高的断裂韧性和较低的裂纹扩展速率.这主要是由于在该加工和热处理工艺下获得了片层状组织.随着退火温度升高,α片层厚度的增加,疲劳裂纹扩展速率降低,断裂韧性升高.对疲劳裂纹扩展试样断口分析表明,在预裂区和疲劳裂纹稳态扩展区,裂纹以准解理方式扩展.     

冷却速度对TA15ELI合金组织与性能的影响

研究了不同冷却方式（水冷，空冷和炉冷）对Ti-6Al—2Zr-2V-1Mo（质量分数，下同）ELI（TA15 ELI）合金43mm厚板双态组织中次生α片厚度，以及对该合金双态组织和等轴组织损伤容限性能的影响。结果表明：水冷时α片厚约1μm，空冷时α片厚为2μm～4μm，炉冷时α片过于增厚，几乎完全溶于等轴α相内，形成完全等轴组织。次生α相的变化对该合金的屈服强度和断裂韧性产生很大影响，但对疲劳裂纹扩展速率影响不大，疲劳裂纹主要以切过或沿等轴α相界面扩展。采用Paris（dα／dN=c（△Kn）^n公式对3种合金组织疲劳裂纹扩展数据进行拟合，其结果为：c=1-8×10^-8，n=3.12-3.28。     

TA15钛合金显微组织与损伤容限性能的关系

研究组织形态与TA15钛合金损伤容限性能的关系。结果表明:组织形态对TA15钛合金损伤容限性能的影响较大,细片未变形魏氏组织、变形魏氏组织和网篮组织具有较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率,同时仍保持较高的塑性,具有较好的损伤容限性能。     

热处理对TC4-DT钛合金棒材组织和性能的影响

研究了热处理对TC4-DT合金φ300 mm棒材显微组织、拉伸性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明:经800℃×2 hAC简单退火、α+β相区固溶+时效、β相区固溶+时效处理后的TC4-DT的显微组织分别为等轴组织、双态组织和片状组织.等轴组织具有较好的拉伸性能、低的断裂韧性和高的疲劳裂纹扩展速率:双态组织与等轴组织相比较,具有较好的拉伸性能,较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率:片状组织的拉伸强度低于双态组织和等轴组织,塑性最低,断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率与双态组织的基本相同.总体来说,TC4-DT合金经α+β相区固溶+时效、β相区固溶+时效处理后可获得R_m≥3825 Mpa,R_(P0.2)≥750 Mpa,A_5≥8%,K℃≥90 Mpa ,疲劳裂纹扩展速率小于8×10~(-6)～9×10~(-6) mm/cycle的综合性能.     

TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

研究了典型的损伤容限型钛合金Ti-6A1-4V ELI（TC4-DT）的断裂韧度KIC、疲劳裂纹扩展速率da／dN以及疲劳门槛值△Kth等损伤容限性能与微观组织的关系，讨论了不同应力比（尺值）条件下片状组织与双态组织的疲劳裂纹扩展特性，并与Ti-6A1-4V（TC4）钛合金进行了比较分析。研究结果为高损伤容限型钛合金的微观组织设计和探讨微观组织对损伤容限性能的影响机理奠定了基础。     

Effects of cooling rate on the fracture properties of TA15 ELI alloy plates

The effects of cooling rate on the mechanical properties and the fatigue crack growth behavior of TA15 ELI alloy plates with different microstructures were investigated at room temperature. The results indicate that the cooling rate （water quench, air cooling, and furnace cooling） has a pronounced influence on the mechanical properties and on the fatigue crack growth, especially for air cooling and furnace cooling. Optical microstructure observation and scanning electron microscopy of tensile fracture surfaces were performed to gain an insight into the mechanism of properties. The dependence of mechanical properties and fatigue crack growth behavior on the cooling rate can be attributed to the oc lamellae width and the colony size, which induce the change in slip length. The microstmcture produced by air cooling shows the best damage tolerance behavior when compared with water quench and furnace cooling.     

Ti5Al2.5Sn ELI钛合金铸造组织与力学性能研究

Ti5Al2.5Sn ELI钛合金是航空航天等领域的重要结构材料。本文采用TEM、XRD等分析方法对该合金的铸造组织和力学性能进行了研究。结果表明,Ti5Al2.5Sn ELI钛合金铸态显微组织由α相组成,并呈片状分布,经HIP处理后显微组织未有明显变化,缺陷弥合部位有再结晶现象;该合金在常温下具有中等强度和良好塑、韧性,疲劳裂纹扩展速率较低,断裂韧性采用25 mm试样无法获得准确K_Ic值,只能得到条件值K_q,ELI级合金的抗断裂和抗裂纹扩展能力高于非ELI级合金。     

热处理制度对TA15合金组织与性能的影响

研究了不同热处理制度对TA15钛合金显微组织和性能的影响。结果表明:两相区热处理时,获得了双态和等轴组织;β相区热处理,获得了魏氏组织,冷却速率决定了α片层和α集束的尺寸。魏氏组织的拉伸强度水平与双态/轴组织相当,断裂韧度较高,疲劳裂纹扩展速率较低,塑性有所降低。β相区空冷所得魏氏组织,具有中等强度水平,但断裂韧度较高,抗疲劳裂纹扩展性能最好。     

冷却速率对TA15钛合金组织和性能的影响

利用可控冷却速率热处理装置对TA15钛合金进行了不同冷却速率下的β热处理工艺试验,研究了该合金冷却速率对微观组织和硬度的影响。结果表明:合金加热至1 020℃以上以不同冷却速率冷却后出现了两种类型的转变产物——马氏体和(α+β)片层组织;两种类型转变产物中的原始β晶粒形貌均清晰可见;(α+β)片层组织中α片终止于原始β晶界和其他α集束团,原始β晶粒内可形成多个α集束团,同一α集束内α片层相互平行;随冷却速率增加,α片层厚度先快速后缓慢减小,而集束尺寸则呈线性减小;增加冷却速率可提高(α+β)片状组织的硬度。     

强韧化热处理对TA15钛合金组织和性能的影响

采用光学显微镜,扫描电镜和电子拉伸机等研究了TA15合金经两阶段强韧化退火热处理后的显微组织和性能。结果表明:采取两阶段的热处理工艺后,TA15合金的组织由约20%的初生等轴α,55%的片状α和β转变基体的组织组成;合金具有良好的塑性及较好的室温和高温强度,在975℃×1 h,WQ+850℃×2 h,AC的制度下,TA15合金的室温抗拉强度为1005 MPa,屈服强度为914 MPa,伸长率、冲击韧性分别为13%和72.2 J/cm^2。合金的冲击韧性I与次生片层α厚度t具有较好的线性关系I=26.504t+44.915,冲击断口形貌可以观察到大量的韧窝,表明合金的断裂机制以韧性断裂为主。随着第二重退火温度的升高,次生片层α厚度增加,韧窝逐渐变大,韧性增加。     

Influence of deformation parameters on microstructure and mechanical properties of TA 15 titanium alloy

The influence of deformation parameters including deformation temperature, degree and speed on the microstructure and mechanical properties of TA15 titanium alloy was studied. The volume fraction, size and aspect ratio of primary a phase in deformed TAI 5 titanium alloy were quantitatively characterized. With increasing deformation temperature, the volume fraction and size of primary α phase decrease. The aspect ratio of primary a phase decreases with increasing deformation temperature. The tensile strength of TA15 alloy deformed at 0.1 mm/s is higher than that at 0.3 mm/s. After therlnoforming at 960℃, 0.1 mrn/s, the tensile strength is the highest up to 1 035 MPa and the elongation is 13.5%. When the thermoforming temperature is 1 050℃, the strength and elongation are both relative low, because the microstructure is Widmanstaten structure.     

多次加热成形对TA15钛合金复杂锻件组织性能的影响

研究了TA15钛合金复杂锻件多次加热成形时,小变形/无变形区的组织性能变化。结果表明,同一温度下,随加热次数增加,试验件强度塑性略有下降,加热次数对拉伸性能的影响不明显;加热温度对试验件性能影响明显,温度增高,强度降低。多次加热时,变形量大的试验件强度低于变形量小的试验件。为保证大型复杂锻件组织性能均匀性,多次锻造加热温度不宜高。     

TA15线性摩擦焊接头高周疲劳性能分析

在相同热处理制度下,开展了TA15钛合金母材与TA15线性摩擦焊接头高周疲劳性能试验,并对疲劳断口进行扫描电镜分析. 结果表明,从S-N曲线低应力区到高应力区,焊缝针状组织的疲劳强度高于母材双态组织,随着应力的增大,两种组织的疲劳强度差异逐渐缩小;接头针状组织的疲劳极限(463 MPa)高于母材双态组织(423 MPa). 断口分析结果表明,TA15母材的疲劳断口相对较平,扩展区二次裂纹较少,而线性摩擦焊接头中存在较多的二次裂纹,降低了裂纹扩展速度,说明针状组织的疲劳性能优于双态组织.     

激光沉积修复TA15钛合金疲劳性能研究

采用激光沉积修复技术对铣切沟槽损伤的TA15钛合金锻件进行修复,研究了修复件的疲劳裂纹萌生和扩展特性。采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了试样疲劳断口以及纵截面。结果表明,修复后试样均断裂于修复区,其疲劳行为具有很强的组织敏感性,疲劳源区有与α片层集束尺寸和形貌相同的解理断裂面和撕裂特征。稳定扩展区的裂纹沿着α片层边界扩展,有的垂直于α片层,有的平行于α片层;固溶时效热处理后,组织敏感尺寸达到了单个片层尺寸的细小组织个体,表现为沿不同滑移方向分离的单个α/β片层撕裂和α′片层清晰排列的痕迹。细小、取向更多的片层集束使裂纹更容易偏转,增加了裂纹扩展路径的长度,从而消耗更多的裂纹扩展能量。     

TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能分析

以CaR与MgF2的混合物为活性荆，对TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能进行了分析，并和常规TIG焊进行了比较。结果表明：A-TIG焊能够有效减少气孔数量，提高接头的抗拉和抗弯性能；与常规TIG焊相比，A-TIG焊HAZ较窄且组织较细，而二者的焊缝区组织基本相同；活性荆的加入并没有降低A—TIG焊接头的耐腐蚀性能。