C添加对近β钛合金显微组织及性能的影响

研究了在不同热处理条件下C元素的添加量对近β钛合金Ti-4Al-5Mo-8V-2. 5Cr-1Sn-2Zr微观组织及力学性能的影响。结果表明:C元素添加对近β钛合金在不同热处理条件下的微观组织均有显著影响。C元素添加会导致β晶粒的细化,当C元素添加量由0%(体积分数,下同)增加到3%时,固溶处理后合金的β晶粒尺寸由137μm降低至25μm,且尺寸更加均匀。当C元素添加量持续增加时,β晶粒开始长大。经时效处理后,随着C元素添加量的增加,次生α相尺寸和体积分数均减小。相比于单级时效,双级时效呈现出更多的次生α相。此外,单级时效后晶界处的次生α相会随着C元素添加量的增加而逐渐消失。由于受晶粒细化、TiC颗粒和次生α相的影响,随着C元素添加量的增加,合金的显微硬度和拉伸强度明显提高,塑性降低。     

两相区热处理对TC4-DT钛合金断裂韧性的影响

主要讨论了TC4-DT钛合金中初生α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响。试验通过相变点以下不同温度的热处理获得不同的微观组织,分析组织中α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响规律。结果表明:两相区不同温度热处理,随着固溶温度升高,初生α相含量降低,晶粒尺寸变化不大,次生α相含量增加,长宽比增加,断裂韧性增加。相变点以下炉冷处理,显微组织比同条件处理的空冷组织的初生α相晶粒尺寸增大,片层α相厚度增加,合金的断裂韧性明显提高,并通过裂纹扩展断口进行了断裂机理分析。     

组织形态对近α型TA15钛合金拉伸性能的影响

研究了近α型TA15钛合金组织特征对合金室温和高温拉伸性能的影响,结果表明,300℃以下,试验合金等轴组织拉伸强度高于双态组织,300℃以上则相反;合金中初生d相含量增加,500℃高温拉伸强度降低;次生α片增厚,室温和高温拉伸强度均下降;α相-特别是次生α片的取向一致,500℃高温拉伸强度显著下降.     

α相含量及形态对TC4钛合金组织和力学性能的影响

利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机以及硬度计等研究了多重热处理TC4钛合金获得不同α相的含量和形态对其组织和力学性能的影响。结果表明:采用三重热处理工艺能有效调节TC4钛合金组织次生α相的含量和形态,从而优化试验合金的力学性能。第一重热处理温度越高,初生等轴α相含量越低且减少速率越快。第二重热处理温度越高,组织中等轴α相的数量不断减少,次生条状α相含量增多且形态更为粗大,且组织中出现二次次生α相。随着初生等轴α相数量增加,晶粒尺寸减小,次生α相长宽比降低,集束域方向越混乱,试验合金的抗拉强度越高,塑性也越好。次生α相的含量越多,试验合金的硬度越高。经过940℃×1 h(WQ)+880℃×1 h(WQ)+820℃×1.5 h(AC)热处理后,试验合金具有等轴组织,表现出最好的强塑性匹配;而采用940℃×1 h(WQ)+920℃×1 h(WQ)+820℃×1.5 h(AC)热处理试验合金具有双态组织,表现出最高的硬度,且其强塑性匹配较好。     

两相区热处理对钛合金断裂韧性的影响

主要讨论了TC4-DT钛合金中初生α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响。试验通过相变点以下不同温度的热处理获得不同α相的微观组织,分析α相的形态和数量对合金断裂韧性的影响规律。结果表明：两相区不同温度热处理,随着固溶温度升高,初生α相含量降低,晶粒尺寸变化不大,次生α相含量增加,长宽比增加,断裂韧性增加。相变点以下炉冷处理,显微组织比同条件处理的空冷组织的初生α相晶粒尺寸增大,片层α相厚度增加,合金的断裂韧性明显提高,并通过裂纹扩展端口进行了机理分析。     

Ti-Al-Fe低成本钛合金TIG焊焊接组织和性能研究

研究了Ti-Al-Fe低成本钛合金钨极氩弧焊焊接接头的内部质量、组织和力学性能,并与TC4钛合金进行了比较。结果表明,Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝表面质量良好,焊缝内部融合良好,无焊接缺陷,可焊性好; 2种合金的焊缝区宏观组织均由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,Ti-Al-Fe合金柱状晶组织较细,晶内由针状次生α相和少量的长条状初生α相组成; 2种合金热影响区均为粗大的等轴晶,晶内由大量初生α相和少量针状次生α相及残余β相组成; Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝抗拉强度达到1 204 MPa,比TC4钛合金高111 MPa。     

低成本Ti-Al-Fe-Cr合金的组织与性能研究

研究以廉价Fe-Cr中间合金替代工业钛合金中较贵的金属V元素,设计新型Ti-6A1-x Fe-y Cr低成本合金。采用非自耗真空电弧炉熔炼合金锭,利用扫描电镜、电子万能试验机对合金的显微组织进行观察、拉伸、压缩性能进行分析,利用维氏硬度计测试合金的显微硬度。结果表明:Ti-Al-Fe-Cr合金的显微组织主要为等轴状的β相,在晶界处有块状和粒状α相析出。随Fe和Cr元素含量的增加,组织中β相比例增加。该合金的抗拉强度在700 MPa以上,随着合金中Fe元素和Cr元素含量的增加,该合金的抗拉强度进一步增大,显微硬度也得到进一步提升。其中,Fe元素含量增加对合金的强化效果比Cr元素含量增加的强化效果更为明显。当Fe含量为2%、Cr含量为12%时,该合金获得最佳力学性能,抗拉强度973 MPa、伸长率3.9%、显微硬度338 HV。     

双重退火对TA10钛合金组织与拉伸性能的影响

对TA10钛合金进行了双重退火,即分别在840℃、860℃、880℃和900℃保温1h空冷,随后在560℃保温4 h空冷。退火后采用光学显微镜、扫描电子显微镜及拉伸试验机检测了合金的显微组织、拉伸性能和拉伸断口形貌。结果表明：当首次退火温度在两相区时,合金的微观组织由初生α相和β转变组织构成,且随着首次退火温度的升高,初生α相数量减少,β转变组织增多,次生α相体积明显增大;当首次退火温度在单相区时,合金中初生α相完全消失,组织以粗大β晶粒为主,晶界有明显的α相;随着首次退火温度的升高,合金的强度升高,塑性降低;当首次退火温度在两相区时,拉伸断口有大量等轴状韧窝,首次退火温度升高至单相区后,拉伸断口呈岩石状,并有明显的撕裂棱。     

新型高强韧Ti-Al-Fe-B系钛合金组织和性能研究

研究了Al元素(1%～3%,质量分数)的添加及热处理工艺对合金Ti-x Al-3.5Fe-0.1B组织和力学性能的影响。结果表明:Ti-x Al-3.5Fe-0.1B为α+β两相钛合金,随着Al含量由1%增加到3%,合金屈服强度由590 MPa提高到900 MPa,抗拉强度由808 MPa提高到1074 MPa,固溶强化明显,同时,延伸率达到15.4%。组织观察发现:随着Al含量的增加,片层状初生α相片层厚度减小,合金组织细化明显。另一方面,对Ti-3Al-3.5Fe-0.1B合金进行不同的热处理发现:双重退火后,合金的屈服强度进一步提高到1000 MPa,抗拉强度提高到1144 MPa,同时,塑性也提高到17.5%,合金具有优异的强韧匹配性。这主要是因为合金双重退火过程中,组织中生成的亚稳β相分解生成次生α相,次生α相尺寸小,位错在次生α相边界受阻。同时,次生α相在β基体上弥散分布,形成弥散强化,导致合金强度进一步提高。另一方面,组织中等轴α相的存在,对于塑性的提高起到了积极的作用。     

Fe含量对Ti-xFe-B合金铸态组织演变及力学性能的影响

本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪和电子拉伸试验机等分析测试方法,系统地研究了Fe元素含量变化对Ti-xFe-B(x=1 ~ 5 wt%)合金铸态组织演变及力学性能的影响。研究表明：在Fe含量1 ~ 3 wt%时,合金组织由片层状α相和少量β相组成,当Fe含量增加至4 ~ 5 wt%时,合金组织的组成中β相增加显著,同时随着Fe含量从1 wt%增至5 wt%,析出化合物中Fe元素含量上升,α相晶粒尺寸下降了56.5%;随着Fe含量增加,合金力学性能改变显著,维氏硬度增加了45.7%,抗拉强度由502 MPa增加至834 MPa,但合金塑性下降明显,断面收缩率从30.4%下降至9.5%,断裂伸长率由19.4%下降到7.9%。结果显示,当Fe含量在3 ~ 4 wt%时,合金可以达到强度和塑性的最佳匹配,具有更大的开发潜力。     

TA15钛合金等温近β变形行为及微观组织演化

通过热模拟压缩实验研究了TA15钛合金等温近β变形行为和微观组织演化,定量分析揭示了近β变形温度、应变速率、变形量对TA15合金流动应力和微观组织的影响。结果表明:在近β变形过程中,变形温度升高,应变速率降低,将抑制动态再结晶过程,促进动态回复过程;变形温度降低,应变速率升高,将抑制动态回复过程,促进动态再结晶过程。变形温度是影响等轴α相含量,晶粒尺寸和平均轴比的主要因素,增加应变速率对等轴α相晶粒细化的作用并不明显。在近β温度区间,建立了等轴α相含量和晶粒尺寸与变形温度关系的经验模型。研究结果可为TA15钛合金等温近β成形工艺优化控制提供依据。     

连续挤镦Mg-Sn合金的显微组织与力学性能

通过光学显微金相、扫描电镜和力学性能测试等手段,研究了Sn添加量为3wt%、5wt%、8wt%和10wt%的铸态和连续挤镦态的Mg-Sn二元合金的显微组织与力学性能。结果表明,Sn含量≤8wt%时,Mg-Sn二元合金的组织被细化。铸态的Mg-Sn合金经连续挤镦后,晶粒得到明显细化。同时,Mg2Sn相含量随锡含量的升高而增加;连续挤镦的Mg-8wt%Sn合金组织抗拉强度最大,达到204 MPa,比相应的铸态组织增加67%;连续挤镦变形合金的拉伸断口出现大量韧窝,断裂方式为典型韧性断裂。     

固溶温度和二次固溶对TA19钛合金显微组织的影响

研究了固溶温度和二次固溶热处理对TA19钛合金锻件显微组织的影响规律。结果表明：随着固溶温度升高,初生等轴α相的含量显著减少,β晶粒长大;采用不高于首次固溶温度的温度对TA19钛合金进行二次固溶时,对合金显微组织中的初生等轴α相几乎无影响;当二次固溶温度与首次固溶温度相同时,首次固溶冷却过程中析出的次生片状α相完全回溶进β基体;当二次固溶温度低于首次固溶温度时,首次固溶冷却过程中析出的部分次生片状α相回溶进β基体,而未回溶的次生片状α相在二次固溶时长大,晶界α相变宽。     

准β热处理工艺对TC4-DT钛合金组织和拉伸性能的影响

研究了不同准β热处理工艺对TC4-DT钛合金显微组织和力学性能的影响，并对显微组织、力学性能断口形貌进行了对比分析。结果表明随着固溶温度从Tβ+10℃升高到Tβ+25℃，合金初生片状α相长宽比变大，次生α相含量升高，塑性下降，抗拉强度升高。冷却速率的下降对于初生片状α相有粗化效果，降低初生片状α相的长宽比，对应的抗拉强度升高，塑性降低。固溶时间的延长，初生片状α相宽度变大，长宽比下降，次生片状α相长宽比变大。TC4-DT钛合金拉伸断口存在大小不一的韧窝，随固溶温度的升高和时效时间的延长，试样拉伸断口韧窝的尺寸均有不同程度的变大，同时出现了少量的撕裂棱，试样的断裂机制为以韧性断裂为主并伴有准解理断裂。     

Zn对粉末冶金法制备Mg-Zn合金组织与性能的影响

以Mg粉和Zn粉为初始原料,采用粉末冶金技术制备Mg-Zn合金。研究了Zn含量对Mg-Zn合金烧结密度、显微组织、物相组成、弯曲强度和显微硬度的影响。测量了Mg-Zn合金的耐腐蚀性,探讨了Zn元素在粉末冶金过程中的作用机理。研究结果表明当添加Zn元素后,烧结产物的晶粒细小,烧结密度提高。此外,随着Zn含量的增加,烧结产物的致密度持续增加。XRD分析表明Mg-3 wt%Zn合金主要由α-Mg相组成,而Mg-4 wt%Zn合金由α-Mg 和 MgZn₂两相组成。随着Zn含量的增加,Mg-Zn合金的弯曲强度先增加而后降低,但是显微硬度持续增加。Mg-3 wt% Zn合金的抗弯强度为123.6 MPa,显微硬度为101.7 HV,分别为纯Mg样品高出58%和45%。耐腐蚀性能测试表明当添加Zn元素后,Mg-Zn合金的腐蚀速率降低,Mg-3 wt%Zn合金具有最低的腐蚀速率和最佳的耐腐蚀性能。     

热处理工艺对亚稳定β型钛合金组织与拉伸性能的影响

对新型Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe系亚稳定β型钛合金进行不同工艺热处理，随后进行室温拉伸性能检测，并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对不同热处理工艺下合金的显微组织和相组成进行分析。结果表明，合金在α+β两相区温度750℃单次退火后的组织中存在大量等轴状α相，在β单相区温度820℃单次退火后的组织由粗大的β晶粒组成。合金经单次退火后的合金强度较低而塑性较高，此时断口形貌中韧窝数量较多；再经750℃×1 h+540℃×8 h和820℃×1 h+540℃×8 h双重退火后的显微组织中均析出大量的次生α相，合金强度明显升高，而塑性较低，断口形貌中出现明显二次裂纹。     

TG6合金等温变形条件下组织演变与性能的研究

采用不同的等温锻造火次和相同的总变形量,改变TG6合金锻件的加热时间和每火次变形量,对该合金等温锻件的显微组织演化与拉伸性能进行研究。结果表明：随等温锻造火次增多,组织中初生α相含量增多,片状次生α相长度和亚β晶粒尺寸先减小后增大,而片状α相的厚度递增。室温和高温拉伸强度随锻造火次的增加呈现先减少后增加的趋势,塑性则先增加后减小。1火次成形时变形量较大,锻件产生温升造成组织中初生α相较少,同时较多且细长的次生α相增加了该锻件的拉伸强度。3火次成形时由于合金中各相再结晶程度不同,使组织中亚β晶界处产生较多细小等轴α相,该相增加了锻件的塑性。5火次锻造时,锻件加热时间较长,造成组织中α相的聚集长大。TG6合金等温锻造多火次成形时,每火次变形量存在一临界范围,处于该范围内每火次锻后空冷时合金发生部分再结晶,形成较为细小的等轴α相,阻碍亚β晶界的迁移,致使亚β晶粒尺寸较小,同时也造成组织中等轴α相尺寸的不均匀     

高强钛合金斜轧管材组织性能的研究

研究了高强钛合金TB2斜轧穿孔管材的组织和力学性能,并对拉伸试样断口形貌进行了分析。研究结果表明,TB2合金斜轧穿孔管材晶粒细化,斜轧态为完全β单相组织,时效后为α+β两相的等轴组织;斜轧态和固溶状态塑性指标较高,有利于进一步塑性加工,时效后强度较高;管材拉伸试样断口分析发现,斜轧态和固溶状态表现为布满韧窝的塑性断口,时效后为韧脆混合断口。     

基于BP神经网络的TC18钛合金锻造工艺参数研究

在变形温度800~900℃、应变速率5×10-4~10 s-1条件下进行了热模拟压缩试验,研究了TC18钛合金高温压缩变形行为,并借助BP神经网络模型对合金组织形貌进行了分析研究。结果表明:显微组织中等轴α相含量随温度升高总体下降,应变速率在低温区对等轴α含量有显著影响。860℃左右,应变速率对等轴α相含量的影响较小,存在较宽的组织稳定区;合金中α相轴比随温度升高初期下降,在相变点时其轴比又会升高,晶粒轴比总体随应变速率升高而增加;变形温度860℃、应变速率0.01 s-1左右为适宜的加工参数区间。     

元素铬对粉末冶金Ti-1Al-(8-x)V-5Fe-xCr组织与性能的影响

以TiH_2为原料,利用价格低廉的Cr元素来部分替代昂贵的V元素,采用粉末冶金技术制备Ti-1Al-(8-x)V-5Fe-xCr合金。研究了Cr元素添加量对该β钛合金组织及性能的影响。结果表明,Cr元素有助于细化晶粒,提高合金的烧结致密度、硬度和强度;但过量Cr(3wt%)的加入会降低合金的塑性。因此,适量的Cr元素代替V会降低原料成本,同时合金可获得良好的综合力学性能。