冷镦和热镦对TC16合金组织和性能的影响

采用Gleeble-3800热模拟机对TC16钛合金丝材分别进行冷镦、热镦实验,利用SEM、TEM、显微硬度计等手段对冷镦、热镦样品及成形后再固溶时效热处理的样品进行显微组织观察和硬度测试。结果表明:冷镦与热镦样品在显微组织和性能上存在差异,但重新固溶时效热处理后,冷镦与热镦样品的显微组织和力学性能接近。     

热处理对TC16钛合金棒材显微组织和力学性能的影响

将小规格TC16钛合金轧制棒材在780℃保温2 h,进行了不同炉冷出炉温度、不同第二级退火温度及不同冷却方式的热处理实验,分析了热处理前后棒材的显微组织和力学性能。结果表明:热处理前后棒材显微组织的差异较大;随着出炉温度的降低,强度和塑性均出现先升高后降低的现象,炉冷至530℃后空冷可得到较高的强度及良好塑性;第二级热处理温度越高,强度越低,同时塑性较高;在不同的冷却方式下,炉冷可获得最优的强度塑性匹配。     

TC16钛合金冷镦变形特征的研究

采用快速顶锻试验机研究退火态TC16钛合金冷镦变形行为,利用显微硬度计、透射电镜及XRD技术分析TC16钛合金冷镦变形后的组织性能变化。结果表明,退火态TC16钛合金具有良好塑性变形能力,实现无裂纹1/8锻压比冷镦变形。冷镦样品不均匀变形明显,形成一字双叉剪切带,硬度值在剪切带区域最大。锻压比小于1/4时以位错强化为主,大于1/4时以细晶强化为主。锻压比为1/4时冷镦样品硬度梯度最大,力学性能不稳定,锻压比大于1/4后,力学性能逐渐趋于稳定。     

退火工艺对TC16钛合金组织与性能的影响

研究了退火工艺对TC16钛合金组织和性能的影响,得到了TC16冷镦成形退火工艺的最优参数。试验表明,在800 ℃×2 h炉冷至550 ℃空冷的退火条件下,TC16合金抗拉强度为860 MPa,伸长率为20.5%,断面收缩率为51%,经70%冷压缩变形后无开裂现象,具有较好的冷镦成形性能。     

冷却方式对TC16钛合金丝材组织与力学性能的影响

首先分别对在单相区(880℃)和两相区(840℃)加热保温2 h后的TC16钛合金丝材进行3种不同方式的冷却处理(水冷、空冷、炉冷),随后采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、拉伸性能测试以及冲击性能测试等研究了该合金经不同方式冷却处理后的组织和力学性能。结果表明：当加热温度位于两相区时(840℃),合金的组织由等轴α相构成,当加热温度位于单相区时(880℃),组织中等轴α相完全消失,并出现β晶粒。3种冷却方式中,经空冷处理后,合金的强度最高,水冷次之,炉冷最低,而冲击性能与强度相反,在塑性方面,经水冷处理后,合金的塑性最佳,炉冷次之,空冷最差。合金在两相区加热保温2 h后以不同方式冷却处理后,拉伸和冲击断口微观形貌均以韧窝和解理面为主,其中炉冷试样的冲击断口形貌中具有较多二次裂纹,经单相区加热后,空冷试样的拉伸和冲击断口形貌产生较大变化,出现结晶状和河流状形貌。     

淬火温度对TC16钛合金显微组织及变形行为的影响

采用XRD,SEM和TEM研究了TC16钛合金在700-900℃固溶后淬火的显微组织和相组成,以及淬火温度对拉伸性能的影响.结果表明,在700和750℃淬火,TC16钛合金由初生α相、亚稳β相和微量ω相组成;随着淬火温度的升高,合金出现了β→α″的马氏体相变;从β单相区淬火,合金由α″马氏体组成.拉伸实验表明,拉伸过程...     

显微组织类型对TC4钛合金丝材性能的影响

α+β两相区轧制的TC4钛合金丝材经不同工艺热处理后,获得等轴组织、双态组织和片层组织,研究了微观组织特征及其对合金拉伸性能和疲劳性能的影响。结果表明：等轴组织α晶粒最为细小且具有较高的位错密度,表现出最高强度;双态组织α相较等轴组织显著长大,位错密度明显降低,具有最好的工艺塑性;片层组织原始β晶粒粗大,塑性最低。3种组织中片层组织疲劳性能最好,当裂纹长度<250μm时,不同显微组织对应的裂纹扩展速率差异较大,片层组织的扩展速率最低,等轴组织最高;当裂纹长度>250μm时,3种组织的裂纹扩展速率无显著差异。综合考虑TC4钛合金丝材的力学性能和工艺塑性,应选择双态组织作为产品的最终组织状态。     

TC18钛合金电子束熔丝成形送丝工艺与显微组织性能

利用电子束熔丝成形(EBRM)技术制备了TC18钛合金试样,研究了相同热处理工艺条件下,不同送丝方式对电子束熔丝成形TC18钛合金组织与性能的影响。结果表明:电子束熔丝成形件经热处理后,2种工艺对应的宏观组织均为异常粗大的β柱状晶,但是单丝工艺晶粒尺寸较双丝工艺细小;2种工艺成形后显微组织均为片状初生α相、β转变组织及晶界α相,单丝片状初生α相含量多于双丝,且片间距小于双丝;单丝工艺对应的塑性及稳定性均高于双丝,强度略低于双丝。     

激光近净成形TC21钛合金的组织与性能

对TC21钛合金进行了激光近净成形制备,采用光学显微镜和扫描电镜进行了组织分析,同时对沉积态和双重退火态试样进行了拉伸性能测试。结果表明,激光近净成形TC21钛合金组织呈外延生长特性,为沿沉积高度方向增加的柱状β晶,微观上β晶内为细密的网篮组织,比锻件显微组织更细小;室温拉伸性能与锻件实测值相比,强度相当,塑性略低,但均高于锻件标准要求;拉伸断裂呈现为不同形状和大小韧窝的韧性特征。     

固溶-时效对粉末成形TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、冷却方式以及时效温度对粉末成形TC4钛合金相组成、微观组织以及力学性能的影响,分析了固溶-时效热处理过程中微观组织变化及析出强化机制。结果表明,在两相区固溶处理,随固溶温度的升高,初生α相含量不断减少;单相区固溶处理后,初生α相全部溶解,析出相呈片层状;固溶时采用水冷可获得α+α′组织,时效过程中马氏体分解形成的次生弥散相实现合金强化。粉末成形TC4钛合金经950℃/1 h/WQ+500℃/4 h/AC热处理后,综合性能匹配良好,抗拉强度为1231 MPa,屈服强度为1126 MPa,延伸率为10.75%。     

退火工艺对激光立体成形TC21钛合金组织和性能的影响

利用BLT-C1000型激光立体成形设备制备了TC21钛合金块体,并对其分别进行了单级和双级退火处理,研究了单级和双级退火工艺对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,激光立体成形TC21钛合金的沉积态组织主要为网篮状组织。单级退火温度影响初生α相板条尺寸,低于550 ℃退火时,初生α相板条长度和宽度变化较小,高于650 ℃退火时初生α相板条长度明显增加,宽度略微降低。屈服强度和抗拉强度随退火温度升高而降低,断后伸长率和断面收缩率随退火温度升高而增大。双级退火时随第一级退火温度升高,初生α相含量降低,随着第二级退火温度的升高,次生α相尺寸增加。综合考虑,双级退火时宜选择870~900 ℃的第一级退火温度和560 ℃的第二级退火温度。     

热处理工艺对TC16合金棒材组织和性能的影响

TC16钛合金在780、800、850、900℃下固溶热处理30 min,分别以水淬、空冷、炉冷方式进行冷却,再分别在520、560和600℃保温2、4、8、16 h空冷进行时效处理,利用OM和室温拉伸性能测试等方法,研究了不同热处理工艺对TC16钛合金棒材组织和性能的影响。结果表明,固溶温度对TC16钛合金塑性影响不大,相同的固溶时效处理制度下,随时效时间增加和温度的提高,合金强度和塑性都增加。TC16钛合金较合理的固溶时效处理工艺为:(780±20)℃固溶处理,保温2 h,炉冷至550℃以下后空冷,后在560℃下时效8 h,空冷,如此能获得要求的室温拉伸性能及良好的综合性能。     

激光快速成形TC21钛合金沉积态组织研究

分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度等测试手段，研究了激光快速成形高强高韧损伤容限型TC21钛合金的沉积态组织。结果表明：TC21沉积态有着粗大的沿沉积高度方向外延生长的原始声柱状晶，仅最后一层熔覆层顶部为较细小的声等轴晶。宏观上存在明暗两个组织区域，明区为针状马氏体区，位于最后十几层熔覆层，暗区为网篮组织区。结合成形过程传热和组织转变理论分析认为，网篮组织是由明区的初始快冷凝固的马氏体在成形过程中，经受再热循环的固溶时效作用转变而来。随着激光功率的增大，原始声柱状晶将粗化，暗区网篮组织中片状口亦将长大；明区硬度基本不变，暗区硬度略有下降。     

热处理对TC21钛合金显微组织的影响

对TC21钛合金进行双重固溶+时效热处理,研究固溶冷却速率、温度对合金显微组织的影响。研究表明,初生α相形貌主要受一次高温固溶温度控制,高温固溶冷却速率对次生α相含量及长宽比有显著的影响。高的固溶冷却速率可以保留更多的亚稳定β相,从而在时效过程析出更多细小的次生α相,导致强度增加,塑性及韧性下降。二次低温固溶温度对合金后续的时效响应有显著的影响,高的固溶温度可以保留更多的β相,促使更多细小的转变α相在时效中析出;低的固溶热处理温度导致固溶残余β相相含量减小,时效敏感性降低。时效过程导致残余β相的分解,特别是大块亚稳定β相区。     

TC4钛合金激光焊缝成形与显微组织分析

针对2mm厚的TC4钛合金板材,在无填充材料和不开坡口条件下对其进行激光焊接。利用光镜和扫描电镜分析了其焊缝成形与显微组织形貌。结果表明:激光焊条件下,焊接工艺有很宽的适用窗口;其焊缝易腐蚀区表现出三种形态:梯形、双曲线和锥形;焊接过程中,易在接近上下表面的焊缝中部和熔合线出现气孔;焊缝显微组织主要是典型的α相+β相+针状α’马氏体的混合组织,发现明显的粗大的β相晶界,在长时间腐蚀条件下可见不同尺度的孪晶。     

热处理对热挤压TC4钛合金T型材组织和性能的影响

研究了9种双重退火工艺对热挤压TC4钛合金T型材显微组织及力学性能的影响。结果表明:1金相组织基本保留了β单相区热加工组织,第一阶段退火制度相同时,随着第二阶段退火温度的升高,晶内部分长条α相变厚,晶界上有序排列的针状α相也开始粗化;第二阶段退火制度相同时,随着第一阶段退火温度的升高,晶粒明显长大,晶界更加清晰,β相向α相转变,β相含量减少;2抗拉强度、屈服强度和延伸率均能够满足航天长桁用型材的要求,其中经750℃×4h/AC+500℃×1 h/AC双重退火处理的,强度和塑性指标最高。     

TC16钛合金板材冷轧工艺及组织性能研究

进行了TC16钛合金板材多道次冷轧试制,利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等手段研究了变形量对冷轧板材微观组织与力学性能的影响。结果表明:α+β两相TC16钛合金板材冷轧加工是可行的,其极限冷变形量达到79%,冷轧板材表面无裂纹。大幅度冷轧变形后,TC16钛合金组织为分布均匀的纤维状结构,且存在极少量未充分变形的α晶粒,并伴有应变诱导的α″马氏体相产生;抗拉强度和显微硬度均得到较大程度的提高,发生明显的冷形变强化。     

热工艺对TC6钛合金显微组织的影响

研究了轧制温度和热处理工艺对TC6合金显微组织的影响,找出了轧制温度和热处理工艺与合金显微组织的联系规律,结果表明轧制温度和热处理温度选择在880℃左右得到等轴组织,在下两相区轧制后进行固溶处理将有一个较宽的显微组织选择范围.     

热处理对激光立体成形TC11钛合金组织的影响

通过对TC11钛合金激光立体成形件沉积态和热处理态组织进行对比研究,探索改善TC11钛合金激光立体成形组织,提高材料高温综合性能的途径.结果表明,TC11钛合金的沉积态组织由贯穿多个熔覆层粗大柱状晶和粗大等轴晶组成,原始柱状β-Ti晶内的微观组织是由条状α和残留β组成.沉积态试样在950 ℃热处理后组织为等轴α、条状α和β转变基体组成的近似三态组织,晶界α大部分破碎球化消失,部分未破碎的晶界上镶嵌有α集束.粗大β晶内等轴α的产生与亚晶有关.在970 ℃热处理后为网篮组织,等轴α较少,α板条有粗化趋势;在1030 ℃再结晶后再经950 ℃热处理的组织是由粗大α板条组成的魏氏组织,在α边界和α内部残留有大量细小β,晶界α基本没有破碎消失.     

置氢TC16钛合金微观组织与变形行为

通过置氢处理得到不同氢含量的TC16钛合金,采用连续升温法研究了氢含量对TC16钛合金相转变温度的影响,利用光学显微镜研究了置氢TC16钛合金的微观组织,应用准静态压缩试验研究了置氢TC16钛合金的变形行为,通过磁脉冲冷镦试验研究了高应变速率下合金的变形行为。结果表明,TC16钛合金相变温度随氢含量的增加而单调递减,当氢含量达到0.30wt.%时,相变温度大约下降150℃;置氢TC16钛合金微观组织发生变化,低氢时出现了马氏体组织,高氢时主要由等轴β相组织构成;置氢TC16钛合金的应变速率敏感性增加,随着变形速率的提高,其变形性能得到改善,在高应变速率条件下压缩变形极限大于86%,通过冷镦试验制备了表面完好的托板螺母,对变形行为进行了验证。