固溶处理对一种新型亚稳定β型钛合金组织与力学性能的影响

研究了固溶处理对一种亚稳β型Ti-10Mo-6Zr-4Sn-3Nb钛合金组织与力性能的影响。结果表明:经(α+β)固溶后的组织为拉长的β晶粒,晶界和晶内析出球状初生α相;时效后,晶内β基体上均匀析出细小针状的次生α相。β单相区固溶后的组织为等轴β晶粒;时效后,晶界析出取向相近的次生α相片层,晶内析出针状、平行交叉的次生α相。随固溶温度的升高,初生α相体积分数减少,β晶粒度增加。经(α+β)固溶+时效后,析出的次生α相细小;经β单相区固溶+时效后,析出的次生α相较粗大;经固溶后,合金拥有较高的强度和塑性,且随固溶温度的升高,强度减小,塑性增加;(α+β)固溶时效强化大于β单相区固溶时效强化,二者差约60 MPa。     

Ti-1300合金中β/β晶界区β→α相变晶体学特征的EBSD分析

利用电子背散射(EBSD)技术研究了近β型Ti-1300合金中次生α相的晶体学取向、几何生长方向、数量和分布与β相晶界特性之间的关系,以获悉次生α相的形核及其变体选择的本质。近β型Ti-1300合金经910℃固溶2 h+水淬处理,合金中出现一定比例的110_(_(70.5°))特殊晶界。该合金在910℃随炉缓慢冷却时,由β→α相变而来的次生α相与β相晶界的特性有明显关系。普通β/β晶界处生成的晶界α相自身取向不唯一,对自晶界α相变体形核作用不大,其两侧自晶界α相数量偏少;大角度特殊晶界110_(70.5°)两侧β晶粒存在共同的(110)面,这种取向有利于晶界α相为自晶界α变体提供异质形核,引发α变体在晶界两侧选择性生长;小角度特殊晶界11010.5°也会引发α变体选择性生长,但和大角度晶界不同,其选择性生长也可能只发生在晶界的一侧。     

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。     

β-CEZ钛合金在固溶时效时ω相与α相的组织演化规律

主要通过SEM和TEM观察固溶时效过程β-CEZ钛合金ω相和α相的组织变化规律。发现β-CEZ合金在固溶处理后析出尺寸1～2 nm的无热ω相,在350～500℃时效处理时,ω相辅助形核析出长100～200 nm的针状α相,且随着时效温度升高,α相数量增多,尺寸略有长大。当时效温度达到550℃时,ω相基本消失,α相继续长大到约300nm。当时效温度升高到650℃以后,晶界析出大量的长条状α相,晶内α相长度长大到数微米。     

热加工工艺对Ti-1300合金轧制棒材显微组织的影响

研究了轧制温度、变形量以及热处理工艺对Ti-1300合金显微组织的影响,并讨论了热加工工艺与合金组织结构以及形貌之间的联系规律。结果表明:两相区轧制后的加工态Ti-1300合金主要由等轴的β相和球状α相组成,随轧制温度向合金相变点温度的升高,α相逐渐溶解在β基体上,因而β单相区轧制的合金主要由等轴的β相晶粒组成,而合金的晶粒随变形量的增加而破碎越充分,组织也更加细小、均匀。两相区固溶处理后的Ti-1300合金在晶界和晶间析出球状以及条状α相,弥散分布于亚稳定β基体,产生细晶强化效应,而β单相区固溶处理后的合金主要由平均晶粒尺寸为60μm的等轴β相组成。两相区固溶处理后的时效态Ti-1300合金的组织主要由条状初生αp相、针状次生αs相以及β基体组成,热轧温度和变形量对时效态Ti-1300合金中αp相的形貌特征影响较小,但αp相和αs相都随时效温度的升高而不同程度的长大,针状次生αs相弥散分布在β基体上。     

固溶温度对SPS烧结Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了生物医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究了固溶温度对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：合金在相变点下(750 ℃)固溶后,显微组织主要由β相、初生α相和次生α相组成,当固溶温度升至相变点附近(775 ℃)时,β晶粒尺寸显著增大,晶界初生α相厚度和数量均明显减小,β晶粒上弥散分布着大量细针状与颗粒状的次生α相;随着固溶温度的进一步升高,晶界α相厚度和数量减小并逐渐连续呈网状,β晶粒内部次生α相不均匀析出且数量逐渐减少;与烧结态相比,合金强度和弹性模量随固溶温度的提高呈先升高后降低趋势,而塑韧性逐渐提高。     

TB17钛合金初生α相对元素重分布和时效析出的影响

对TB17钛合金进行了亚β固溶处理(固溶温度800℃-835℃,固溶时间0.5h-9h),采用电子探针分析了Al、Mo、Nb元素在初生α相和β基体中的分布,研究了合金亚β固溶时初生α相析出、元素重分布规律及其对时效次生相的影响。结果表明,合金亚β温度固溶时以晶内析出针状初生α相为主,晶界析出少量片层状初生α相。初生α相析出量随亚β固溶温度升高而降低,固溶温度高于825℃时基本不析出α相。初生α相尺寸随固溶时间延长而增大,固溶时间超过2h后,初生α相析出量达到稳态。Al元素倾向于在初生α相中富集,Mo和Nb元素则倾向于β基体富集。初生α相中心部位Al元素浓度较高,边缘部位较低,而Mo和Nb元素中心部位则浓度较低,边缘部位较高。增加初生α相析出量,会使β基体Al浓度降低,Mo、Nb元素浓度升高。初生α相较少(2%)时初生α相周围的次生α相以针状或片层状形貌为主,远离初生α相区域的次生α相以似网篮结构为主,初生α相较多(10%)时次生α相均以片层状形貌为主。     

热处理工艺对Ti650合金板材组织演变及性能的影响研究

研究了不同热处理工艺对Ti650合金板材组织演变及性能的影响。结果表明：Ti650合金板材对固溶温度的变化较为敏感,随着固溶温度的升高,加剧了初生α相的溶解,次生α相尺寸更加细小,且交错排列,增加了位错运动的阻力,板材强度升高,塑性降低。提高时效温度,次生α相由细针状长大粗化成为长片层状或短片层状,交错排列成不同取向的集束,板材塑性大幅升高,强度略有降低。在时效温度700℃、时效时间2.5～6 h条件下,时效时间对板材组织与性能的影响较小。固溶冷却速率会影响次生α相的形核、析出和长大,降低冷却速率,次生α相由弥散的细针状长大成为短棒状,细晶强化作用减弱,板材室温强度降低,塑性提高。     

热处理对激光增材制造Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr钛合金显微组织和力学性能的影响（英文）

研究热处理对激光增材制造Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr钛合金(TC17)的影响以优化其显微组织和力学性能。研究结果表明,激光增材制造TC17钛合金沉积态样品具有粗大的原始β柱状晶和等轴晶的混合晶粒形貌、晶内超细α片层和连续晶界α相(α_(GB))等典型特征。经α+β两相区840°C预处理和标准固溶时效热处理后,连续晶界α相(α_(GB))粗化并且在其两侧形成不含初生α相(α_P)的晶界无析出区(PFZ)。经单相区910°C预处理后,所有α相完全转变成β单相并且晶界附近溶质元素分布均匀,再经过标准固溶时效热处理形成明显断续的晶界α相(α_(GB))及呈均匀分布的晶内初生α相(α_P)和次生α相(α_S)。两种热处理工艺均可以明显提高激光增材制造TC17钛合金的综合力学性能,达到了TC17锻件航空标准规定值。     

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。     

热处理对TLM钛合金管材组织及力学性能的影响

采用规格为Ф4.0 mm×0.3 mm冷轧TLM(Ti-25Nb-3Zr-3Mo-2Sn,TLM))合金细径薄壁管材,分别在660,720℃进行固溶处理以及对720℃固溶态管材在510℃进行时效处理,利用金相显微镜、XRD、室温拉伸及断口观察分析了固溶、时效对管材组织、力学性能的影响。不同固溶态管材均为等轴组织,随着固溶温度升高,平均晶粒尺寸增大。相变点以上的固溶组织由β相和α'相组成,相变点以下固溶组织还有少量α相。时效过程中,针状的α相在晶界析出更快,合金相变化过程为β+α'→β+α'+α→β+α,时效时间大于3 h时,α相的析出使应力-应变曲线的"双屈服"特征减弱;随着时效时间的延长,抗拉强度、屈服强度及弹性模量升高,而延伸率降低。综合分析表明:720℃+510℃,3 h时效态具有较好的综合力学性能。     

紧固件用TB2钛合金棒材热处理工艺研究

研究了热处理工艺对原始组织为粗大β晶粒+少量细小α晶粒的紧固件用TB2钛合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,棒材组织中α相含量逐渐减少,β晶粒尺寸明显增大,经780℃固溶后强度和塑性匹配最好;固溶+时效处理时,随着时效温度的升高,棒材组织中析出的次生α相体积分数先增加后减少,且棒材强度先升高后降低;经固溶+预拉伸变形+时效处理后,棒材组织中晶粒有一定细化,次生片状α相含量增多,抗拉强度较固溶后直接时效提高了近10%。     

Ti-1300合金等温时效过程中相结构和组织转变

采用OM、SEM、XRD和TEM等研究了固溶态Ti-1300合金在350~700℃等温时效过程中相结构和组织转变。结果表明,Ti-1300合金在350℃等温时效时,β相基体上开始弥散析出细小的颗粒状ω相,后期ω相消失,出现了片状的α相。亚稳β相的分解方式为:β→ω+β→α+β。在400℃等温时效1 h时,亚稳β相分离出了β′相,继续保温,β′相消失,出现了长针状α相,亚稳β相的分解方式为:β→β′+β→α+β。在500~700℃等温时效时,α相在β晶界和晶粒内亚晶界上快速形核,随着保温时间的延长,晶界α相逐渐向晶内生长为α集束,随着时效温度升高,α相的片层越厚;亚稳β相的分解方式为:β→α+β。     

冷却速率对TC21合金超塑变形后显微组织影响

对TC21钛合金进行超塑性拉伸和三重热处理试验,研究了TC21合金超塑变形后冷却速率对相变及显微组织的影响。结果表明,第一重热处理冷却速率对显微组织影响最大;当炉冷时α相由β晶界向晶内生长形成魏氏组织,当水冷时形成大片针状α″相互正交的马氏体片层,当空冷时由β晶粒中析出弥散细小的α″相。第二重热处理的冷却速率主要影响次生α相形貌;当炉冷时次生α相形成片层较细薄的魏氏组织,只有当空冷时次生α相才能在弥散细小的α″析出物上形核并生长为大量平行针状α丛互相交错的网篮组织。     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金β晶粒生长及片层组织转变

利用可控冷却速度热处理装置研究了Ti-6. 5Al-3. 5Mo-1. 5Zr-0. 3Si合金β热处理过程中的β晶粒生长及片层组织转变规律。结果表明,合金在β单相区固溶时,随着温度升高和保温时间延长,β晶粒尺寸增大,且加热温度高于1140℃时,β晶粒快速生长。计算了β相区晶粒生长激活能为129. 6 k J·mol-1,并建立了β晶粒生长模型。随冷却速度变化,合金出现全马氏体组织和(α+β)片状组织。原始β晶界在全马氏体组织和(α+β)片状组织中均清晰可见,原始β晶粒呈等轴状特征。(α+β)片以取向各异"集束"形式存在于原始β晶粒内,(α+β)集束内的α片几乎相互平行。(α+β)片层组织特征参数(原始β晶粒尺寸、α片厚度及(α+β)集束尺寸)均随冷却速度降低而增加。α片层可在β晶界和晶内形核,以集束形式生长,但不能穿过β晶界。原始β晶界能对α片层的生长起到约束作用。     

TB17钛合金两相区等温时效析出行为研究

采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了亚稳β钛合金TB17在α+β两相区固溶处理后的等温时效析出行为，并分析了次生α相的析出位置、尺寸、形态。结果表明：TB17钛合金在350 ℃等温时效时，发生β→ω相变，ω相呈椭圆状，尺寸在3~5 nm之间；在450 ℃和550 ℃等温时效过程中，主要发生β→α相变。α相首先在亚晶界和亚晶缺陷处形核并长大，最后形成细小的棒状α相，并且两相区固溶时所保留的大量亚晶界加快了时效过程中次生α相的析出响应。     

Ti62A钛合金固溶过程中初生α相的球化机理

采用OM、SEM和EBSD检测技术,对Ti62A钛合金在910℃固溶不同时间时的初生α相显微组织进行表征,探究固溶处理过程中初生α相的演变特征及球化机制。结果表明,锻态Ti62A钛合金初始组织由初生α相、片层α相和残留β相组成,在910℃固溶过程中,片层状α相快速溶解,且随着固溶时间延长,初生α相的体积分数先减小后保持不变,但轴径比基本保持在2.1左右。固溶处理过程中,初生α相晶粒内部出现较大的取向差,产生取向不同的α/α晶界。随着固溶时间的增长,长条状初生α相内α/α晶界的取向差大于10°时,晶粒易发生晶界分离,形成新的等轴初生α相。     

Ti-15-3合金热机械处理的显微结构

强化Ti-15-3合金的机械处理方法有两类。一类方法以细化β基体晶粒为目的，先对合金进行深冷加工，然后进行β相区再结晶退火。另一类方法是在β基体组织获得具有细小均匀弥散分布的沉淀相。固溶时效工艺是获得细α沉淀相的最基本方法。为进一步改善α沉淀相结构，需要向β基体内引入高密度的形核质点。 固溶时效态的显微组织与晶体结构。在673K~Tβ(1023K)高温时效时，α相优先在β晶界析出，随后在晶内析出。晶内析出的α相呈板条状，它与β基体满足柏格斯位向关系：(0001)α∥(110)β，[1120]∥[111]β, [1100]α∥(112)β。板条状α的…     

铸造ZC62镁合金的时效行为

利用光学金相、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜研究了ZC62镁合金铸态和固溶时效后的显微组织,初步确定了时效ZC62镁合金中主要合金相的种类和形态,ZC62镁合金铸态组织主要由初晶Mg基体和（Mg＋CuMgZn）共晶构成;固溶处理后,晶界大部分非平衡共晶组织溶解,固溶时效后析出相主要有三类：颗粒相CuMgZn（四方晶系）,尺寸大小约300nm;与颗粒相相连的曲线状“析出相”,长度约1μm;与颗粒相无关的平行、细针状相Mg（Zn,Cu）2（六方晶系）,长约200nm,同时与Mg基面（0001）垂直,并与基体保持某种取向关系．第二类（曲线状）“析出相”实际上是在位错线上形核的Mg（Zn,Cu）2;而第三类（细针状）析出相则是在Mg基体中均匀形核的Mg（Zn,Cu）2。     

轧程中间退火工艺对高强β钛合金组织及性能的影响

以Ti-3. 5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0. 5Fe合金为研究对象,研究了冷轧过程中不同中间退火温度对合金轧制态、固溶态和时效态组织以及性能的影响。研究表明,冷轧板材的主要强化机制是加工硬化,轧程中间退火制度对加工硬化现象影响显著,α+β相区中间退火合金相比于β单相区中间退火合金加工硬化程度大,强度高,但伸长率低。冷轧合金板材经过750℃固溶处理2 min后晶粒尺寸显著细化,β单相区中间退火晶粒尺寸比α+β相区晶粒尺寸大。经过固溶处理后合金主要强化机制为细晶强化,α+β相区中间退火合金的晶粒尺寸小,强度和伸长率高于β单相区中间退火合金。冷轧合金板材经过750℃固溶处理2 min加550℃时效处理4、8和16 h后,在β基体上形成了大量的次生α相,随着时效时间的增长,次生α相的尺寸明显增大,合金强度先升高后下降,伸长率一直增加。α+β相区中间退火的合金形成了等轴的初生α相,其强度和伸长率均高于相同热处理状态下β单相区中间退火的合金。