Ti-10Mo-XNb合金铸态组织和机械性能的研究

为了研究Nb元素对Ti-10Mo合金组织和性能的影响,采用钨电极熔化、离心浇注工艺制备了4种钛合金(Ti-10Mo-XNb,X=0,3,7,10),分析并测试了Nb元素对Ti-10Mo合金铸态组织和力学性能的影响.研究结果表明:随着Nb含量的增加,3种Ti-Mo-Nb合金的铸态组织和相组成发生了改变,Ti-10Mo-3Nb合金由等轴的α+β晶粒组成,Ti-10Mo-7Nb合金由等轴的β晶粒组成,Ti-10Mo-10Nb合金由少量等轴和大量枝状的β晶粒组成.另外,随着Nb含量的增加,3种Ti-Mo-Nb合金的维氏硬度、压缩强度、弹性模量降低,压缩率和抗弯强度升高,压缩断口和弯曲断口由脆性断裂向韧性断裂转变.Ti-Mo-Nb合金有望成为新型的生物医用材料.     

退火工艺对大形变冷轧Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn医用钛合金组织和力学性能的影响

以新型医用钛合金Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn为对象,研究了该合金经固溶处理、85%冷变形和再结晶退火后的组织和力学性能。研究表明:该合金经固溶处理和85%冷变形后均由单一的β相构成。冷变形使合金强度显著上升,弹性模量降低,伸长率略有下降。经650℃再结晶退火后,合金仍由单一的β相构成,晶粒显著细化。随着退火时间的延长,缺陷减少,再结晶比例增高,合金的强度略有降低,弹性模量有所升高,塑性显著改善。形变率为85%的Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn合金经650℃退火30~60min后,合金的强度和伸长率显著优于Ti-6Al-4V,综合力学性能优异,适合作为医用种植材料。     

造孔剂对新型医用多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金组织性能的影响

合金多孔化是有效降低材料弹性模量的方式之一,采用添加造孔剂的元素粉末冶金法制备了新型医用多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金,通过扫描电镜、阿基米德法、X射线衍射和压缩力学性能测试的方法研究了不同造孔剂用量和粒径尺寸对合金形貌特征、孔隙率、物相组成及力学性能的影响规律。结果表明:该方法制备所得多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金为近β型钛合金;随着造孔剂用量增加,平均孔径无变化,孔隙率呈线性增长,弹性模量和抗压强度减小,其中弹性模量的变化满足线性关系;随着造孔剂粒径尺寸增加,平均孔径增大而孔隙率基本不变,抗压强度和弹性模量减小;添加20%(质量分数)粒径尺寸为125~200μm的NH4HCO3造孔剂制备多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金,于1300℃烧结4h孔隙率达到38.9%并含有贯穿孔结构,抗压强度达到405 MPa,而弹性模量为9.19GPa,能满足医用植入材料的要求。     

固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材组织和性能的影响规律

研究了固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,钛合金固溶处理温度在相变点以下,空冷后,显微组织由β相、初生α相以及次生α相组成。随着固溶温度的升高,显微组织中β相晶粒尺寸增大,晶界α相厚度减小,产生有序化现象,而次生α相数量和尺寸减小,使合金的强度降低,塑性升高,但固溶处理温度为800℃时,网状晶界α相使塑性迅速下降;当固溶处理温度在相变点以上,Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金重新形核并长大,随着固溶温度的升高,β相晶粒尺寸增大,初生α相数量减少,强度和塑性都下降,过冷β相晶粒发生应力诱发马氏体现象。     

Ti-17合金大锻件的显微组织研究

前言 Ti-17合金是富β型α+β两相钛合金,名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr,可以用来制造航空发动机的压气机盘等厚截面构件。该合金具有良好的淬透性,淬透深度达150mm,有利于保证构件截面显微组织的均匀性。由于β稳定元素的添加量较高,Ti-17合金能够热处理强化,通过不同工艺条件的加工热处理控制其显微组织,改变和调整α与β相的形态、尺寸和分布状态,获得良好的强度与韧性匹配。 Ti-17合金的显微组织特征、相转变及其动力学已有文献报道过。本文通过Ti-17合金大锻件不同部位和不同方向上的显微组织分析研究,发现α相除了形态和尺寸的差异之外,粗大魏氏α片内还有一些交叉或平     

Nb、Cr和Mo对新型β/γ-TiAl合金组织与相变的影响

为了研究TiAl合金中β相稳定元素对显微组织及相变温度的影响,本文在Ti-43Al合金的基础上,通过单独与复合添加Nb、Cr、Mo 3种合金元素,获得了新型β/γ-TiAl合金,并系统研究了3种元素的作用规律.结果发现:Nb促使合金形成片层结构,Cr、Mo使合金分别形成近γ组织和针状魏氏组织;3种元素对β相的稳定能力为Mo>Nb>Cr;复合添加Nb、Cr、Mo元素对β相的稳定作用比单一添加更为显著;3种不同元素对α+β+γ三相区范围有显著影响,对α2+γ→α转变的共析温度(te)影响较大,而对γ→α的转变温度(tα)影响较小,Ti-43Al-4Nb-2Mo-0.2B合金的α+β+γ三相区最窄约为15℃,而Ti-43Al-6Nb-0.2B合金的α+β+γ三相区最宽约为95℃,Ti-43Al-4Nb-1Cr-1Mo-0.2B合金的α+β+γ三相区为55℃.     

β钛合金—Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al

Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al是一种亚稳态β钛合金,可通过时效硬化获得高强度。在427～649℃范围内时效,由于β-相局部转变为α-相而产生高强度。合金成分:Mo7.5～8.5,V 7.5～8.5,Fe 1.6～2.4,Al 2.6～3.4,O_2 0.10～     

等离子旋转电极雾化法制备高品质Ti-6.5Al-1.4Si-2Zr-0.5Mo-2Sn合金粉末

旨在制备高品质Ti-6.5Al-1.4Si-2Zr-0.5Mo-2Sn粉末,为后续粉末高温钛合金构件的制备奠定基础。首先采用真空自耗电弧熔炼(VAR)技术制备Ti-6.5Al-1.4Si-2Zr-0.5Mo-2Sn合金铸锭,对铸锭进行化学成分检测,并分析其合金元素损耗、成分均匀性以及显微组织和物相组成。利用制得棒料,采用等离子旋转电极雾化法(PREP),选取不同转速制备得到钛合金粉末,将粉末筛分成不同粒度范围。研究了棒料转速与粉末理化性能间的关系。采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)分别分析了粉末的物相组成、形貌和微观组织。研究表明:通过独特的压制电极设计,可制得成分均匀、元素损耗小的钛合金铸锭,且各合金元素含量满足国标的要求。铸锭微观组织为层片状结构,基体中存在少量大小不均的Ti5Si3硅化物相。PREP法制得的钛合金粉末呈正态分布,且球形度好,无空心球和卫星球。随着转速增加,小颗粒粉末占比增加,大颗粒粉末占比大幅度降低。粉末颗粒以胞状组织为主,存在少量的枝晶。合金粉末主要由α′马氏体相组成。相比合金铸锭,粉末中各合金元素略有损耗,O元素质量分数小于0.1%,有利于制得高性能的粉末钛合金。     

基于位错密度分析的Ti-8Al-1Mo-1V钛合金片层组织在热轧及退火过程中的演变机制

采用金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究了Ti-8Al-1Mo-1V钛合金片层组织在热轧及轧后退火过程中的组织演变规律及机制。研究结果表明:热轧及轧后退火难以实现片层α相的球化,仅能实现α相的连续化分布及β相的球化。热轧过程中位错密度无法有效累积是造成片层α相再结晶驱动力缺失的主要原因。同较粗的片状α相相比,在相同轧制力下,细小β相更易破断,并在随后的退火过程中实现扩散球化。根据分析,本工作提出了Ti-8Al-1Mo-1V钛合金片层组织热轧+退火过程中的组织演变机制。此外研究发现,Ti811钛合金片层组织在热轧过程中可形成织构指数为■的板织构。     

近β型钛合金Ti3Zr2Sn3Mo15Nb的形状记忆效应和超弹性研究

采用弯曲和循环拉伸实验研究了新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb（TLM）钛合金的形状记忆和超弹性特性，探讨了变形温度、总应变和热处理对TLM钛合金形状记忆和超弹性的影响规律。实验结果表明新合金在热轧态和在α＋β两相区固溶处理后比从β单相区固溶处理后具有较高的形变恢复率，最大可恢复应变可达1．8％．随着总变形应变增加，形变恢复率降低。从β相区固溶处理后TLM合金具有较好的超弹性，优于热轧态或时效处理后TLM合金的超弹性能。     

固溶时效对铸造Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb钛合金组织和性能的影响

研究了固溶时效制度对铸造Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb钛合金组织及力学性能的影响。结果表明,适当的热处理制度可以明显提高合金的室温及高温强度,但是塑性略有下降。Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb铸造钛合金组织以集束状的片状α相为主,热处理后α集束的尺寸得到细化。采用915℃×2 h+空冷+590℃×4 h+空冷的热处理制度可以得到较理想的显微组织和良好的室温及高温综合力学性能。     

冷轧变形量对医用β型TiNb合金的马氏体转变和弹性性能的影响

利用磁控钨极电弧炉制备了Ti-35Nb-2Ta-3Zrβ钛合金,采用冷轧对合金进行冷变形,研究轧制变形量对β钛合金的马氏体转变和弹性性能的影响。对不同轧制变形量下的合金通过偏光显微镜、X射线衍射分析、透射电子显微分析和纳米压痕等实验方法,研究了冷轧变形量对TiNb合金的显微组织和弹性性能的影响。结果表明,轧制变形过程中β钛合金发生了β→α″的相转变,且随着变形量的增大,马氏体由针状变为粗大的片体,当变形量达到90%时,马氏体变得细小且呈现明显的取向性;纳米压痕实验结果显示,随着变形量的增加,合金的弹性恢复率呈逐渐降低的趋势,弹性模量基本保持不变。     

轧制变形对Ti-5322板材组织与性能的影响EI北大核心

Ti-5322是一种低成本的高强钛合金。本工作研究了β温区开坯的Ti-5322钛合金在α+β相区经不同变形量轧制板材后的组织及拉伸性能。显微组织的分析表明,当成品轧制变形量在50%时,合金板材呈现为具有连续晶界的网篮结构;当轧制变形量为75%时,合金板材呈现为包含球状及棒状α相组成的双态组织,晶界不连续。热处理后的拉伸性能测试结果显示,较大的轧制变形量有利于提高合金板材的强度与塑性的匹配。     

Ti-6.5Al-3.5Mo-2Zr-0.25Si(BT9)合金等温转变的研究

本文采用光学金相、电子金相、电子衍射、硬度测量及光学膨胀试验等方法,研究了Ti-6.5Al-3.5Mo-2Zr-0.25Si(BT9)合金的等温转变过程,建立了它的自1020℃(β相区)固溶而后过冷到不同温度的等温转变图,确定了等温温度、转变产物的组织形态和机械性能(室温拉伸)之间的关系;并初步探讨了BT9合金等温转变的机理。试验还证明,钛合金的马氏体转变开始点M,与过冷β相的冷却速度有关,冷速愈快,M_s点愈低。     

热处理对Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr合金拉伸性能的影响

研究了固溶+单级时效处理、固溶+双级时效处理、固溶+随炉冷却处理对新型亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr的显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：与固溶+单级时效处理相比,固溶+双级时效处理析出的晶内次生α相间距减小和体积分数增大而使合金的强度提高。两种热处理都使合金中生成连续的晶界α相,导致合金的塑性降低;与上述两种热处理相比,固溶+随炉冷却处理使合金中析出的晶内次生α相的间距明显减小且沿晶界生成向晶内生长的α_wgb相,使合金的强度和塑性显著提高,其抗拉强度达到1421 MPa,断后伸长率为7.7%;与次生α相的体积分数相比,其间距是影响合金强度的主要因素。随着次生α相间距的减小,合金的强度提高。     

TC_(11)钛合金高温长期使用条件下组织和性能的变化特性

TC11钛合金(Ti-6.5 Al-3.5Mo-1.5 Zr-0.3Si)是目前我国使用温度最高的两相热强钛合金之一,该合金是由TC9发展而来。热强钛合金在较高温度下长期使用中组织和性能变化的规律一直是国内外十分关注的问题,通常把材料在空气中长时间热暴露后于常温或     

热处理工艺与Ti-3Al-5Mo-5V钛合金显微组织间的定量关系

从钛合金α片的长度、宽度以及长宽比等显微组织特征的统计分析入手,系统、定量地探讨了热处理工艺对于Ti-3Al-5Mo-5V钛合金显微组织的影响规律.结果表明,Ti-3Al-5Mo-5V钛合金显微组织对退火温度的变化较为敏感,在一定温度范围内,退火温度的升高或退火时间的延长,将引起片状α晶粒发生规律性演变,在800℃退火,显微组织有转变为魏氏组织的趋势,在820℃退火时显微组织极易变为魏氏组织.     

1200MPa级新型高强韧钛合金

随着飞机结构件用钛量的大幅度增加,对钛合金的性能要求也随飞机设计概念的改变而改变,在追求钛合金高强度的同时,也要求合金具有高的韧性。为设计一种强度高于1200 MPa、断裂韧性大于65 MPa·m~(1/2)的新型高强高韧钛合金,在计算合金Mo当量的基础上,合金设计时综合考虑了合金元素对α相、β相的强化和韧化的影响,以及微观组织对强韧性的影响,设计获得一种新型高强高韧富β型的钛合金Ti-5321。实验室条件下30 kg铸锭和中试条件下500 kg铸锭试制的棒材在较理想的显微组织下,新设计的合金室温抗拉强度大于1200 MPa、延伸率大于8%、断裂韧性大于65 MPa·m~(1/2),相比于现有高强高韧钛合金,显示出明显优势。     

Ti-13Nb-13Zr钛合金板材热处理组织演变分析

对Ti-13Nb-13Zr钛合金板材固溶和时效热处理的组织变化进行了分析,结果表明,为了得到细小等轴β晶粒,推荐固溶处理制度：700℃／0．5h、水冷或空冷。为了保留过冷β相结构,为后续的时效强化做准备,推荐固溶处理工艺为800℃／0．5h、水冷。为使Ti-13Nb-13Zr钛合金达到良好的组织匹配,并且避免产生恶化合金性能的ω相,推荐热处理制度：固溶800℃／0．5h（水冷）＋时效处理560℃／8h。本结果也为Ti-13Nb-13Zr钛合金技术开发和专业生产提供参考。     

变更合金化元素对IMI550超塑性形变的影响

大量实验数据表明,化学成分的变换决定α+β钛合金的超塑性形变性能.在一定温度下,这种变更不仅引起α/β比例的变化,而且改变α和β相的蠕变性能.普遍使用的β稳定元素使β-Ti的示踪自扩散系数发生很大的变化.英国学者对工业板材合金IMI550(Ti-4Mo-4Al-2Sn-0.5Si)的超塑性形变性能进行研究.同时,用1wt%Fe(快速扩散合金元素)取代基础合金IMI550中的1wt%Mo(缓慢扩散合金元素),以形成特殊的"改良"合金,其中的铁作为微量杂质.