Fe元素对TA15钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了添加少量的Fe元素（〈0.2%,质量分数）对TA15钛合金力学性能的影响。对比分析了未添加Fe元素的TA15合金和添加了0.20%的Fe元素的TA15合金（TA15-Fe）的拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性、高温持久性能,并利用能谱仪测试了合金中主要元素的分布情况。研究结果表明：添加少量Fe元素对TA15钛合金的显微组织没有明显影响;两种合金的冲击韧性和室温、高温断裂韧性也基本无差异;而TA15-Fe钛合金的室温、高温抗拉强度较TA15钛合金提高约15 MPa,但在500℃下的持久寿命显著降低。这是由于Fe元素在β相内富集,起到固溶强化作用,从而提高了合金的抗拉强度;到了500℃Fe元素扩散迅速,从而加速了基体内原子和空位的运动,导致持久过程中位错攀移阻力下降,因此持久寿命降低。     

表面状态对TCⅡ钛合金热盐应力腐蚀的影响

本文测定了TC11钛合金在350—500℃范围内的热盐应力腐蚀临界应力及五种不同表面状态对热盐应力腐蚀的影响。结果表明在试验温度范围内存在热盐应力腐蚀敏感性。通过不同表面状态的对比实验,证实表面阳极氧化处理能有效地提高钛合金的热盐应力腐蚀性能。氧化膜起了减缓有害物质向金属基体扩散的作用,适当地增加膜的厚度有利于提高抗热盐应力腐蚀性能。同时从表面喷丸试样的研究中表明,表面压应力的存在也能够改善抗热盐应力腐蚀性能,在430℃以下效果较为显著,但是,随着温度的增加这种有益的影响将会逐渐消失。     

INFLUENCE OF SURFACE CONDITIONS ON HOT SALT STRESS CORROSION CRACKING OF Ti ALLOY TC11

本文测定了TC11钛合金在350—500℃范围内的热盐应力腐蚀临界应力及五种不同表面状态对热盐应力腐蚀的影响。结果表明在试验温度范围内存在热盐应力腐蚀敏感性。通过不同表面状态的对比实验,证实表面阳极氧化处理能有效地提高钛合金的热盐应力腐蚀性能。氧化膜起了减缓有害物质向金属基体扩散的作用,适当地增加膜的厚度有利于提高抗热盐应力腐蚀性能。同时从表面喷丸试样的研究中表明,表面压应力的存在也能够改善抗热盐应力腐蚀性能,在430℃以下效果较为显著,但是,随着温度的增加这种有益的影响将会逐渐消失。     

激光冲击强化对TA15钛合金双孔结构显微组织和疲劳性能的影响

对TA15钛合金进行激光冲击强化,研究了激光冲击强化对双孔结构试样显微组织、残余应力和疲劳性能的影响。结果表明,经激光能量25 J、圆形光斑?4 mm,冲击2次的激光冲击强化后,TA15钛合金晶体内部形成了大量的高密度位错和位错墙;同时在材料表面引入高达-500 MPa的残余压应力,可以平衡疲劳载荷作用下产生的拉应力,有效抑制疲劳裂纹萌生并减缓裂纹扩展速率。激光冲击强化可以大大提高钛合金双孔结构的疲劳寿命,相对于未强化试样提高了60%～89%,这是由于激光冲击强化引入的较大残余压应力使得裂纹尖端的有效应力强度因子大大减小,当有效应力强度因子小于材料的断裂韧性时,疲劳裂纹的扩展会被抑制或停止,从而提高疲劳寿命。     

Ti-679合金热盐应力腐蚀行为

在350～500℃范围内研究了Ti-679合金的热盐应力腐蚀性能。实验表明合金的显微组织对热盐应力腐蚀的敏感性有很大的影响,在相同的热暴露条件下α+β相区热处理试样的临界应力比β相区热处理的要高。试验结果也表明,表面存在压应力的试样的临界应力高于无压应力者。用离子探针对断口表而进行的测定显示出在裂纹中有氢的大量富集,这表明钛合金在受热盐应力腐蚀过程中所产生的并随后被吸收的氢是开裂的主要原因。     

BT20钛合金热盐应力腐蚀开裂

研究了BT20钛合金的热盐应力腐蚀(HSSC).结果表明,在一定温度范围内(300-400℃),BT20钛合金对热盐应力腐蚀敏感.用气相色谱法测得试样平均氢含量表明,氢是引起热盐应力腐蚀的重要因素.盐在高温应力条件下与试样发生反应产生氢,氢定向扩展到裂纹处,使试样断裂,发生脆化.     

Ti-6Al-4V合金的热盐应力腐蚀

在实验室条件下研究了Ti-6Al-4V合金热盐应力腐蚀。实验表明在300—420℃温度范围内静态热盐应力腐蚀临界应力低于同温度的蠕变强度。实验还表明,经热盐应力暴露后试样的塑性对形变速度很敏感。用离子探针分析断口微区氢浓度的结果表明,氢在试样表面和断口处有明显的富集,因而可以认为钛合金热盐应力腐蚀的脆化是通过盐对试样的腐蚀而生成的氢所引起的。     

HOT SALT STRESS CORROSION CRACKING OF TITANIUM ALLOY Ti-6A1-4V

在实验室条件下研究了Ti-6Al-4V合金热盐应力腐蚀。实验表明在300—420℃温度范围内静态热盐应力腐蚀临界应力低于同温度的蠕变强度。实验还表明,经热盐应力暴露后试样的塑性对形变速度很敏感。用离子探针分析断口微区氢浓度的结果表明,氢在试样表面和断口处有明显的富集,因而可以认为钛合金热盐应力腐蚀的脆化是通过盐对试样的腐蚀而生成的氢所引起的。     

TC11钛合金高温持久异常断裂分析

为分析TC11钛合金高温持久试样异常断裂原因,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察分析高温持久异常断裂试样的断口及表面微观形貌,并用能谱仪进行微区成分分析。异常断裂试样表面发生明显氧化和多处开裂,试样断口边部存在多处深褐色氧化凹坑,断口外圆周凹坑处多发生沿晶断裂,心部为韧性断裂。试样表面裂纹区域含有Cl、Mg、Na等元素,是导致试样异常断裂的直接原因。Mg、Na、Cl等元素是由捆绑热电偶的石棉绳引入,在高温环境下试样表面发生热盐应力点腐蚀,随着高温持久试验应力的持续加载试样发生形变,点腐蚀凹坑处产生裂纹并迅速延伸导致试样异常断裂。采用镍铬丝捆绑热电偶时试样表面未发生热盐应力腐蚀,其对TC11钛合金持久性能的影响很小。     

TA2钛合金真空感应碳氮共渗组织及耐磨损和耐腐蚀性能

通过真空感应碳氮共渗技术对纯钛合金(TA2)在900 ℃下进行表面改性处理,并研究了经过碳氮共渗处理后TA2钛合金表面强化层的组织结构、耐磨损及腐蚀性能。结果表明:经900 ℃碳氮共渗处理后,TA2钛合金表面生成了一层以C_0.3N_0.7Ti为主的复合层;表层的显微硬度高达2236 HV0.25,相较于未经碳氮共渗处理的试样提高了约4.4倍;碳氮共渗后试样表现出典型的氧化轻微磨损特征。在模拟体液(SBF)溶液中,碳氮共渗TA2钛合金试样的腐蚀电位向正移动,自腐蚀电流密度明显降低,耐蚀性提高。     

Ti-3Al-2.5V合金热盐应力腐蚀性能

本文介绍了热盐应力腐蚀试验方法,并探讨了Ti-3 Al-2.5V合金在不同条件下的热盐应力腐蚀性能的差异。结果表明,在低于400℃以下时,其温度的变化和盐量的厚薄对该合金的抗热盐应力腐蚀性能影响不大。但超过400℃以上,其温度的升高和试样表面盐量的增加对抗热盐应力腐蚀性能影响较大。在400℃下,应力低于245MPa时对性能影响不大。但大于245MPa,剩余强度随着应力的增加而提高,直到应力超过343MPa时剩余强度急剧下降。     

TA15钛合金喷丸强化

为研究喷丸工艺对钛合金材料的强化效果,对TA15钛合金进行喷丸强化实验,并分别在手持式粗糙度仪和液压伺服疲劳试验机上测试了材料强化后的疲劳寿命及表面粗糙度。研究发现,喷丸强化能提高TA15钛合金的疲劳寿命,在弹丸S280、喷丸强度0.15mmA～0.2mmA条件下,可获得相对最好的疲劳性能。强化后的试样表面粗糙度与疲劳寿命的关系表明,较好的表面粗糙度可以获得较高的疲劳寿命,说明表面粗糙度是影响TA15钛合金材料疲劳寿命的因素之一。研究结果对TA15钛合金材料的喷丸强化工艺设计,具有指导作用。     

EFFECT OF HOT SALT CORROSION ON CREEP RUPTURE BEHAVIOUR OF A Ni-BASE SUPERALLOY

本文研究了Na_2SO_4,NaCl混合介质对一种镍基高温合金持久性能的影响。试验结果表明:75％Na_2SO_4+25％NaCl的混合介质使合金在750,800℃的持久寿命缩短,断裂塑性降低,持久曲线左移;90％Na_2SO_4+10％NaCl的混合介质对750℃的持久性能无明显影响;95％Na_2SO_4+5％NaCl的混合介质对800℃的持久性能也无明显影响;电解抛光增加合金对热盐腐蚀的敏感性。经金相、扫描电镜、电子探针等分析表明:热盐介质对持久性能影响是通过破坏试样表面保护性氧化膜使基体金属被氧化,且在应力作用下,氧化沿晶界向内部深入而造成。其影响程度与表面状态、盐的组分、应力大小有关。     

热盐腐蚀对一种镍基高温合金持久性能的影响

本文研究了Na_2SO_4,NaCl混合介质对一种镍基高温合金持久性能的影响。试验结果表明:75％Na_2SO_4 25％NaCl的混合介质使合金在750,800℃的持久寿命缩短,断裂塑性降低,持久曲线左移;90％Na_2SO_4 10％NaCl的混合介质对750℃的持久性能无明显影响;95％Na_2SO_4 5％NaCl的混合介质对800℃的持久性能也无明显影响;电解抛光增加合金对热盐腐蚀的敏感性。经金相、扫描电镜、电子探针等分析表明:热盐介质对持久性能影响是通过破坏试样表面保护性氧化膜使基体金属被氧化,且在应力作用下,氧化沿晶界向内部深入而造成。其影响程度与表面状态、盐的组分、应力大小有关。     

热处理对锻压TA15钛合金棒组织和性能的调控北大核心CSCD

对锻压TA15钛合金试样进行700~820℃的退火处理,保温2 h后空冷,研究热处理工艺对锻压TA15钛合金的力学性能的影响。通过观察热处理后锻压TA15钛合金的显微组织变化,统计初生α相的相对体积分数。结果发现,在700~820℃退火处理后,锻压TA15钛合金的显微组织中主要存在初生α相和次生α相,以及较少的基体β相;随着退火温度的升高,初生α相的含量逐渐减少,相对体积分数由70.35%降至46.42%,次生α相的相对体积分数由3.84%升高至18.26%。对比不同热处理温度下试样在室温和高温(500℃)条件下的拉伸性能,820℃退火处理后的试样在室温时的抗拉强度为986 MPa,伸长率为13.5%,强度和塑性具有较好的性能匹配。     

TA15钛合金大规格中厚板残余应力的精确测定

通过X射线对TA15钛合金大规格中厚度板材试样的(213)晶面进行扫描,观察其峰形变化,并采用sin2?法进行计算,得到残余应力值。在板材表面的一些位置残余应力出现较大偏差,使得测试结果不可靠。在30o?85o范围内对试样进行衍射扫描的基础上,认为粗晶是造成残余应力测定偏差大的原因,提出加大X射线照射面积的方法,准确测定残余应力。结果表明:TA15钛合金中厚板材热轧制后,表面存在着较大的残余压应力,范围在–250?–450 MPa之间,测量偏差均在±50 MPa以内。进一步分析了TA15钛合金热轧板材残余应力的形成机制,为消除残余应力提供理论基础和试验数据。     

TA15钛合金大规格中厚板残余应力精确测定与分析

通过X射线衍射法(XRD)对TA15钛合金大规格中厚度板材试样的(213)晶面进行扫描,观察其峰形的变化,并采用sin 2Y法进行计算,得到残余应力值。在板材表面的不同位置残余应力出现较大偏差,使得测试结果不可靠。在30°~85°范围内对试样进行衍射扫描的基础上,认为粗晶是造成残余应力测定偏差大的原因,提出加大X射线照射面积的方法,准确测定残余应力。结果表明：TA15钛合金中厚板材热轧制后,表面存在着较大的残余压应力,范围在-250MPa~-450MPa之间,测量偏差均在±50MPa以内。进一步分析了TA15钛合金热轧板材残余应力的形成机制,为消除残余应力提供理论基础和试验数据。     

一种单晶高温合金的持久断裂行为

研究了一种单晶高温合金在不同试验温度和加载应力下的持久性能、失效机制和组织演变特征。结果表明:合金标准热处理后获得立方化较好的γ'相组织,在不同试验条件下都具有良好的持久性能。在相同加载应力下,随着试验温度升高,合金的持久寿命降低。760℃/800 MPa条件下的持久断裂为类解理断裂,980℃/250 MPa、1070℃/140 MPa、1100℃/140 MPa和1120℃/140 MPa的持久断裂为韧窝断裂,而850℃/550 MPa下的持久断裂为混合断裂机制。在760℃/800 MPa下持久断裂后,γ'相形状不变,但γ相通道沿垂直应力方向变大,沿平行应力方向变小。其它持久条件下都形成了筏排结构,随着温度的增加其厚度变大。在760℃/800 MPa、850℃/550 MPa和980℃/250 MPa条件下,没有发现析出TCP相,而在1070℃/140 MPa、1100℃/140 MPa和1120℃/140 MPa条件下,有少量针状的TCP相沿一定方向析出,主要含有Re、W、Mo等元素。     

TA2钛合金真空感应渗碳层在含氟混合酸中的腐蚀行为

目的研究TA2钛合金在CH4介质中感应渗碳层的组织结构,并评价具有高硬度及高耐磨性的渗碳层在含氟混合酸中的腐蚀行为。方法在850、880、910℃温度下对TA2钛合金进行真空脉冲"强渗-扩散",通过电化学工作站及浸泡腐蚀评价渗碳层的耐蚀性能。采用XRD、SEM和XPS等方法,对渗碳层的相结构、组织、腐蚀产物及其化学态进行观察和分析。结果经910℃渗碳的TA2钛合金可形成较厚的Ti C层,并表现出较好的耐蚀性能。在0.2%HF+0.2%HNO3酸溶液中,120min前未发生明显腐蚀行为,120min后腐蚀速率为4.01×10?3 A/cm2。在电化学测试下,腐蚀速率从未渗碳的3.32×10?1 A/cm2降低至1.67×10?2 A/cm2。渗碳试样表面呈全面腐蚀状态,而未渗碳样有点蚀行为。表面腐蚀后的XPS数据拟合显示,Ti元素呈三个能级峰,主要以+4价存在,氟离子的存在是由于取代了Ti—OH中的键形成Ti—F。结论真空感应渗碳在TA2钛合金表面生成的强化层,对钛合金在低浓度含F?酸中的腐蚀具有一定的防护作用,随渗碳温度的升高,表面渗碳层增厚且具有更高的阻抗膜值和较小的腐蚀电流。此外,表面渗碳层的存在,使钛合金的腐蚀行为从点蚀变为全面腐蚀。     

高周疲劳条件下激光温喷丸TC4钛合金的残余应力释放规律及疲劳特性

使用Nd:YAG纳秒激光器分别在试样表面温度为20、100、200、300以及400℃下对TC4钛合金狗骨状拉伸试样进行激光喷丸表面强化,然后使用疲劳试验机在高周疲劳条件下对试样进行残余应力释放测试与疲劳寿命测试,并使用热场发射扫描电镜研究激光温喷丸后试样的断口特点。结果表明,经过10 000次循环载荷后,试样表面温度为20、100、200、300及400℃时激光喷丸TC4钛合金试样的残余压应力幅值分别下降至–100、–75、–132、–196与–146 MPa;由于较高的残余压应力幅值及较低的残余应力释放速度,300℃时激光温喷丸试样的疲劳条带间距约为0.42μm,比20℃激光喷丸降低了约64%;300℃时激光温喷丸试样的疲劳寿命高达147 846次,约为20℃激光喷丸试样的1.7倍。