Ti40合金的阻燃性能及其阻燃机理分析

采用ＤＣＳＢ法和金属液滴实验法评价Ｔｉ４０阻燃钛合金的阻燃行为,并初步分析影响钛合金抗燃烧的因素和阻燃机理。结果表明：Ｔｉ４０合金具有良好的阻燃性能,低溶点,高热导率和单一稳定β组织的钛合金具有良好的阻燃性能;     

钛合金铸件铣削工艺

分析了钛合金铣削过程中刀具磨损的原因和机理，并提出了减少刀具磨损的方法和措施及工艺参数，以提高刀具的寿命和工件质量。     

Ti40阻燃钛合金热处理的研究

针对Ti40阻燃钛合金环件设计了5种不同的热处理工艺,测试了合金在不同热处理工艺下力学性能和组织特点.结果表明,该合金的热处理不具备传统强化效果,只起到调节组织、使晶界稳定的作用,其主要原因是因为Ti40合金具有极高的Mo当量.推荐Ti40合金环材室温使用时的最佳热处理工艺为850 ℃×1 h水冷 550 ℃×6 h空冷.     

高度稳定化β型阻燃钛合金Ti40的氧化和氧化层剥落机理

对高度稳定化β型阻燃钛合金Ti40的氧化机理和氧化层剥落机理进行研究表明：合金氧化增重随温度升高明显增加,至1050℃反而降低;600℃的氧化膜主要为TiO2和V2O5,高于700℃氧化,因V2O5的挥发,氧化膜主要为TiO2,随温度升高,氧化物晶粒粗化,氧化膜疏松多孔,与基体黏附性降低,不低于900℃时开裂和剥落,不低于800℃氧化,氧化层疏松还存在SiO化合物,温度升高,SiO数量增多,由圆形球变为星形,至1050℃随氧化层剥落而消失;剥落后的基体氧化层仍为疏松状,有不连续分布的Cr2O3膜存在,同时还分析了Ti40合金不抗氧化的原因及氧化机理,提出了氧化机理模型。在分析氧化膜内应力产生及内应力释放机制基础上,提出了Ti40合金氧化层开裂、剥落机理。     

超声纵-扭复合铣削钛合金刀具磨损特性研究

目的采用超声纵-扭复合振动加工方法,获得较长的刀具使用寿命。方法采用理论建模与不同铣削振动方式,研究刀具磨损特性。通过超景深电子显微镜和粗糙度测试仪,分别对刀具微观形貌、工件表面粗糙度进行了分析;通过不同铣削方式加工钛合金材料,对刀具磨损特性进行了系统分析。结果与普通铣削和超声纵振铣削相比,超声纵-扭铣削方式下,刀具后刀面磨损减小,工件表面粗糙度降低。经测试,当去除面积为6356mm~2时,超声纵-扭复合加工刀具后刀面磨损量VB为103μm,分别比普通和超声纵振加工时降低了38μm和36μm。当去除面积为4530 mm~2时,Ra为1.2μm,普通铣削和超声纵振铣削的Ra则分别为1.62μm和1.38μm。由于超声纵振加工仅仅是在轴向方向实现了分离,后刀面时刻冲击着已加工表面,当去除面积为6356 mm~2时,刀具后刀面磨损量反有超出普通铣削的趋势。结论超声纵-扭复合加工从旋转方向内实现了刀-屑分离,在铣削过程中,极大地减少了刀具后刀面对已加工表面的冲击,从而使得刀具寿命有所延长,为高效加工、难加工材料提供了一种加工方法。     

国内阻燃钛合金工程化技术研究进展

阻燃钛合金的研制是防止"钛火"事故的最直接的方法。美国、英国和俄罗斯等均在积极开展阻燃钛合金的阻燃机理及其工程化技术研究,我国阻燃钛合金的基础研究起步较早,但在工程化技术开发及应用方面停滞多年,导致被发达国家拉开差距。近五年来,在材料研制单位和应用研究单位的共同努力下,Ti-V-Cr系阻燃钛合金工程化技术取得了显著进步。本文主要综述了近几年来国内阻燃钛合金工程化技术研究的最新进展;重点介绍了Ti40和WSTi3515S合金大型铸锭、大棒材及大尺寸板坯和环锻件的研制情况,并介绍了阻燃钛合金机械加工技术和摩擦点燃阻燃性能评价方法,最后对我国阻燃钛合金未来发展进行了展望。     

大进给铣削技术的新进展

快速切除大量金属的铣削加工（尤其是粗铣加工）策略与发展最好的上世纪90年代中期相比，已经发生了巨大变化。这一阶段让人深受鼓舞的新进展是：刀具制造商设计出了能在装备有轻型主轴、具有先进的“前瞻”控制等功能的机床上使用的大进给铣削刀具。     

Ti—40阻燃钛合金中的第二相

研究了Ti-40(Ti-25V-15Cr-0.2Si)阻燃钛合金中的第二相及其对合金性能的影响。研究结果表明：固溶温度升高,Ti40合金析出第二相的趋势增大;低于850℃固溶,合金中没有第二相析出,高于850℃固溶,合金中析出棒状α相和少量Ti5Si3相;910℃固溶＋600℃时效,合金存在第二相有α和Ti5Si3相;860℃固溶＋600℃时效,合金仅存在Ti5Si3相,固溶时效态存在的第二相对合金的性能没有明显影响,540℃,100h热暴露,合金中存在的各种形态的α相和Ti5Si3析出物,明显降低合金的热稳定性能。     

Al元素对Ti40阻燃钛合金550℃热稳定性的影响

研究Ti-25V-15Cr-0.2Si和Ti-25V-15Cr-2Al-0.2Si两种阻燃钛合金在550℃热暴露不同时间后的力学性能，并应用光学显微镜、X射线衍射、透射电镜对合金组织进行分析。结果表明，Al元素使Ti40阻燃钛合金在550℃的热稳定性能显著降低；对相的分析表明，Al元素可促进合金中Ti5si3和α相的形成。在550℃热暴露200h条件下，出现明显的TiCr2有序相。降低组织的稳定性及使合金在热暴露过程中生成过多的第二相是Al元素降低合金热稳定性能的主要原因。     

Ti40阻燃钛合金的高温蠕变行为

计算了Ti40合金在不同应力、不同温度下的稳态蠕变速率、应力指数及在460℃－540℃范围内蠕变激活能Q＝94.0kJ/mol，并以此基础上研究了其蠕变强化机制。实验结果表明：该合金在此温度范围内的蠕变受位错和扩散双重机制控制，晶界移动对蠕变也有一定的贡献。在目前实验条件下，Ti40合金在620℃蠕变性能较差。     

550℃热暴露对Ti40阻燃钛合金力学性能的影响

对Ti40合金锻态、热处理态、550 ℃热暴露不同时间的组织和性能进行了研究.结果表明,该合金在热暴露过程中析出物较少,并且主要分布在晶界,这些晶界析出物是合金热稳定性能降低的主要原因.通过系统分析合金组织和力学性能,认为可以将Ti40合金550 ℃热暴露过程划分为3个阶段,分别是析出物萌生阶段、析出物长大阶段和析出物在晶界连成析出物带阶段,每个阶段对应的力学性能是由析出物形态决定的.在热暴露末期,出现性能不稳定和硬度与强度不匹配的主要原因是析出物沿晶界形成了完整的析出物带.     

中低温退火处理工艺下Ti40合金高温蠕变机制的研究(Ⅰ)—蠕变本构关系

对Ti40合金环材进行600℃,4h退火处理,并测试合金在500～550℃温度范围不同应力下蠕变性能。结果表明,Ti40合金在500～550℃的温度范围的蠕变行为应该分为两个区间,区间Ⅰ为500～520℃温度范围;区间Ⅱ为535～550℃温度范围,在两个温度区间内蠕变本构方程不同。分析认为,在低温区(500～520℃)应力对位错的滑移影响较大,热激活控制的位错攀移控制稳态蠕变变形;当温度升高时,扩散对蠕变变形的贡献越来越大,在高温区(535～550℃),合金的蠕变可能受自扩散或合金元素的扩散控制。     

一各高度β合金化钛合金的微观组织

研究了一种新型高度β合金化的阻燃钛合金Ｔｉ４０的微观组织。研究表明,Ｔｉ４０合金为单相β合金。其铸态组织中存在四叉晶界及晶界周围的白色区域,不超过７８０℃固溶处理,使其晶粒粗大、晶界宽化,晶界仍由许多小晶粒组成;８２０℃固溶发生再结晶,１１００℃固溶发生二次再结晶,大晶粒中出现亚晶;９５０℃锻造,１０５０℃固溶处理后其组织为Ｓｉ－Ｏ化合物和Ｃｒ－Ｏ化合物组成的网状结构。不低于９１０℃固溶时效处理,大晶粒中出现了许多亚晶,使合金的室温拉伸性能得到最佳匹配。     

β型Ti40阻燃钛合金高温长期作用的第二相及其对性能的影响

研究了β型Ti40阻燃钛合金高温长期作用的第二相及其对性能影响，Ti40合金高温长期作用后，从β相中析出Ti5Si3相和α相，采用常规锻造工艺不高于540℃热暴露100h,Ti5Si3相沿晶界不连续分布，降低合金热稳定性能，700℃热暴露100h，Ti5Si3相明显，大大降低合金热稳定性能，合金呈脆性沿晶界断裂，采用等温锻造工艺540℃热暴露100h，晶内析出粗大的Ti5Si3相和α相，热稳定性能严重降低，呈宏观脆性断裂，采用常规锻造工艺合适的热处理制度，540℃，100h,250MPa蠕变作用后Ti5Si3相沿晶界不连续分布，合金有较好的蠕变性能，若热处理工艺不当，合金中有大量粗大的棒状Ti5Si3相和α相析出，Ti5Si3 相沿晶界连续分布，合金的蠕变抗力明显降低，采用等温锻造工艺蠕变作用后，合金中析出大量粗大的α相，合金蠕变抗力也明显降低。     

Effect of heat treatment on thermal stability of Ti40 alloy

Five new heat treatment processes were designed, which were divided into three groups by their characteristics. The microstructures and mechanical properties of the alloy after the five heat treatments and thermal exposure at 500, 550℃ for 100 h were tested. The results indicate that a little differences exist in the performance of mechanical properties at room-temperature after the five heat treatments, and the thermal stability is the key factor for determining heat treatment process. Among the three groups of heat treatment processes, the best thermal stability is achieved after the first group of heat treatment. After annealing treatment at intermediate temperature, some defects and uneven grain boundaries are remained, which leads to the reduction fractions of precipitations on unit grain boundary and the harmful effect of precipitations on grain boundary is weakened. The process of annealing at 650 ℃for 4 h is recommended the best heat treatment process for Ti40 alloy.     

High temperature deformation mechanism of Ti-40 burn resistant titanium alloy as-annealing

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓａｃｒｉｔｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｂｅｉｎｇｓｅｒｖｅｄ,ｔｉｔａｎｉｕｍａｎｄｉｔｓａｌｌｏｙｓｗｅｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｓｉｎｃｅｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓｐｏｓｓｅｓｓｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｔｈａｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ,ｓｕｃｈａｓｓｔｒｅｎｇｔｈｔｏｗｅｉｇｈｔｒａｔｉｏ,ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ,ｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｅｔｃ．,…     

Ti—V—Cr阻燃钛合金的微观组织

采用金相,Ｘ射线衍射和透射电镜研究了Ｔｉ－Ｖ－Ｃｒ阻燃钛合金的微观组织,利用金属液滴实验法测试了合金的阻燃性能,结果表明：Ｔｉ－Ｖ－Ｃｒ系合金具有很好的阻燃性能,该系合金为单一的等轴β组织,不存在第二相析出物,合金元素Ｖ含量升高以及Ａｌ的加入并不影响合金的微观组织特征;经４００℃,１００ｈ热暴露后,合金仍为单一的β组织,表明Ｔｉ－Ｖ－Ｃｒ系合金的组织结构是稳定的。