0.2%氢促进Ti-22Al-25Nb合金O相转变

Ti-22Al-25Nb合金是一种新型的Ti2AlNb合金,但是其热加工温度高,变形抗力大一直是限制合金应用的重要瓶颈。热氢工艺作为一种有效的降低钛合金变形抗力的方法,近年来也被应用于Ti2AlNb合金。本文发现在添加0.2wt.%氢后Ti-22Al-25Nb合金的热处理过程中,相变过程加快,相变点降低。并且氢促进B2相再结晶过程,960℃晶粒尺寸从135μm细化到60μm。在升温过程中氢促进强化相O相分解为B2相,并促进α2相从颗粒状转变为条状。在750℃保温时氢促进O相在晶界处优先析出并迅速长大,氢加快了B2→O相的转变过程。     

Ti-22Al-25Nb合金等轴组织演变和拉伸性能研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金等轴组织的演变及其对拉伸性能的影响。结果发现,经α₂+O+B2三相区等温锻后,在O+B2两相区固溶过程中,组织中初始O相板条粗化变短,冷却析出的细板条则溶解到B2基体中,α₂/O相颗粒不发生明显变化,固溶温度升高使得少量等轴O相发生溶解,rim O相厚度减小。而在O+B2两相区时效的过程中,大量细密的二次O相板条从B2基体析出,少量被rim O包围的α₂相向O相转变。时效温度升高时,析出的二次板条O相变得粗大,总体含量减少,rim O厚度增加。时效温度的升高还使得合金强度下降而塑性增加。     

高温热循环对Ti-22Al-25Nb合金板材性能的影响

通过设计700℃×1 h热循环疲劳试验,研究了700℃热循环对Ti-22Al-25 Nb合金板材室温性能和组织的影响规律。结果表明：700℃热循环后会在Ti-22Al-25 Nb合金板材表面形成氧化层,在氧化层与基体间形成脆性层,热循环次数越多,氧化层与脆性层越厚,室温强度与屈服强度越低;室温伸长率随着循环次数增多而降低,在热循环100次后降为2%,之后在热循环500次以内可保持在2%以上。     

Ti-22Al-25Nb合金热变形行为研究

在温度940～1000℃、应变速率10-2～50s-1、最大变形程度50%条件下利用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti-22Al-25Nb合金的高温流动应力变化规律进行了研究,分析了热变形参数对流动应力的影响规律,并利用Zener-Hollomon参数建立了该合金的本构关系。试验结果表明,应变速率的降低或温度的升高都会使合金的流动应力降低;变形过程中产生的流动软化现象与温升效应和组织变化有关;高应变速率(≥10s-1)条件下发生的应力不连续屈服现象与晶界突然增殖大量可动位错有关,与固溶原子的钉扎无关。     

应用人工神经网络建立Ti-22Al-25Nb合金高温本构关系模型

本构方程是描述材料变形的基本信息和有限元模拟中不可缺少的数学模型,反映了流动应力与应变、应变速率以及温度之间的相互关系。文章运用Gleeble-1500热模拟机对Ti-22Al-25Nb钛合金试样进行等温压缩变形试验,以试验所得数据(变形温度940℃～1030℃,应变速率0.001s-1～1s-1)为基础,采用BP神经网络的方法建立了该合金的高温本构关系,并与传统回归拟合的方法计算出的结果进行了对比。结果表明,BP神经网络本构关系模型的预测精度明显优于传统公式的计算结果,而且模型还可以很好地描述该合金在高温变形时,各热力学参数之间的复杂非线性关系,为该合金本构关系方程模型的建立,提供了一种便捷有效的方法。     

基于模糊理论的Ti-22Al-25Nb合金高温本构关系模型

运用Gleeble1500热模拟实验机对Ti-22Al-25Nb钛合金试样进行热模拟压缩试验,针对该合金高温变形过程时复杂的流变行为,以实验所得数据(变形温度940～1030℃,应变速率0.001～10s-1)为基础,从模糊集理论的本质特征出发,提出了一种基于模糊动态线性原理的本构模型,并与实验结果进行了对比。结果表明:基于模糊集理论建立的Ti-22Al-25Nb合金的高温本构关系模型是切实可行的,拟合程度较高,弥补了传统回归模型不能反映变形全过程的局限性,是一种有广泛应用前景的表征工程材料本构关系的便捷有效的方法。     

Ti-22Al-25Nb合金大规格棒材组织与力学性能研究

本文研究了通过逐步降温锻造工艺制备的Ti₂AlNb基合金大规格(Ф300 mm)棒材的组织均匀性,分析了热处理前后棒材不同部位显微组织的变化,并进行了力学性能测试。结果表明：采用逐步降温锻造工艺制备的Ф300 mm棒材靠近外表面区域变形比较充分,显微组织均匀性较好,而靠近心部区域的显微组织均匀性较差,小区域存在未完全破碎的晶界,这种差别会遗传到后续热处理态的显微组织中。通过对比棒材不同部位经热处理后的力学性能,发现不同部位性能差异不大,而心部区域的强度低于表面区域,而塑性则呈现相反的变化趋势,这可能与不同区域由于变形程度不均匀导致了α相尺寸及含量的差异所造成。     

时效处理对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头组织和力学性能的影响

对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头进行840 ℃×2 h的时效处理,研究了焊接头的组织和力学性能。结果表明,焊接头主要分为3个区域,分别是焊缝区、热力影响区和母材区。焊缝区组织以B2相为主,α2相和O相的数量相对较少。热力影响区仅有少量的α2相和O相转变为B2相,且α2相形态变化不大。EBSD分析结果表明,母材的晶体学取向无法遗传到最终的焊缝组织中。经过840 ℃时效处理后,焊缝区发生了动态再结晶并析出了O相。在热力影响区,α2相的分解并不充分,可以观察到rim-O相围绕α2相析出。母材区O相有所长大,而α2相的形态无明显变化。时效处理之后细晶强化与O相的析出强化作用显著提高了焊接头的力学性能。     

Ti-22Al-25Nb合金B2相在α_2+B2相区长大行为的研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金在α_2+B2两相区不同加热温度和不同保温时间下,B2相晶粒的长大行为。结果表明,Ti-22Al-25Nb合金在α_2+B2两相区加热时,基体B2相的晶粒尺寸随着加热温度的升高而增大,α_2相颗粒对B2相晶界迁移具有钉扎和阻碍作用,从而抑制了B2相基体晶粒的长大;随着保温时间的延长,基体B2相晶粒尺寸长大速度呈现先快后慢的规律,这主要是由于当加热时间较短时,B2相晶粒尺寸较小,晶界扩散的驱动力较大,晶粒长大速度快,而随着加热时间的延长,B2相晶粒尺寸不断增大,晶界迁移驱动力减小,晶粒长大速度放缓。     

反应烧结Ti-22Al-25Nb合金的高温氧化行为

Ti-22Al-25Nb是一种高温结构材料,它的抗氧化性对今后的发展和应用具有重要意义。采用元素粉末和反应烧结法制备了Ti-22Al-25Nb烧结合金,研究了其在静态空气中的氧化行为(923~950℃温度范围内)。不同温度(650 °C, 750 °C, 850 °C, 950 °C)下的最大增重分别为0.15 mg﹒cm-2、0.41 mg·cm-2、1.68 mg·cm-2和6.9 mg·cm-2。研究发现Ti-22Al-25Nb烧结合金具有良好的抗氧化性,特别是在750°C以下（950°C时发生氧化分解）。根据氧化动力学分析,在750℃以下,氧化行为大致遵循抛物线规律,而在850℃以上,氧化行为符合线性规律。讨论了铌合金元素对氧化动力学的影响,通过对氧化形态和相的观察和分析,证明O相（有序Ti2AlNb相）的抗氧化性能优于其它相,其原因可以解释为不同相的Nb含量的差异导致抗氧化性的差异。     

应用加工图理论研究Ti2AlNb基合金的高温变形特性

基于动态材料模型（DMM），建立了Ti2AlNb基合金（Ti-22Al-25Nb）在温度94012-1060℃，应变速率0．001s^-1-10s^-1范围内的加工图，并利用该图分析了合金的高温变形特性。结果发现：在温度94012～97012，应变速率0．4s^-1～10s^-1和温度970℃—1060℃，应变速率1s^-1～10s^-1范围为流动失稳区，前者范围内主要发生绝热剪切变形和45°角剪切开裂，功率耗散率达到最小值；后者区域内以局部塑性流动和纵向开裂为主，功率耗散率小于33％。热加工图的其余部分为塑性加工的“安全区”，主要发生再结晶。在温度94012～970℃，应变速率0．001s^-1-0．4s^-1范围，以α2／O相板条球化为主；在温度970℃～1030℃，应变速率0．001s^-1～1S^-1范围，功率耗散率为35％-45％，呈现连续再结晶特征。在温度1030℃～1060℃。麻蛮谏率0．001s^-1-0.1s^-1范围。功率耗散率为45％～66％。达最大值,发生连续再结晶晶粒长大。     

Ti-22Al-26Nb合金的高温氧化行为

采用热重法研究Ti-22Al-26Nb合金在800和900 ℃的高温氧化行为.利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)对氧化膜的相组成和形貌进行分析.结果表明:在氧化初期该合金遵循抛物线规律,而20 h以后,合金的氧化动力学符合直线规律.氧化后的产物主要由TiO_2、AlNbO_4和Nb_2TiO_7组成,氧化膜出现了分层结构且氧化温度愈高,分层愈明显.     

Ti-22Al-25Nb合金板条组织高温高周疲劳行为

研究了双尺寸板条组织的Ti-22Al-25Nb合金在650 ℃和700 ℃下的高周疲劳行为,采用升降法测试了合金的高温高周疲劳强度极限,当应力比R=-1,循环周次Nf=107次时,650 ℃和700 ℃的疲劳强度极限分别为470 MPa和400 MPa。对于双板条组织的Ti-22Al-25Nb合金,其疲劳裂纹既可萌生于试样表面,也可萌生于次表面,并且高周疲劳裂纹在次表面形核的试样具有更高的疲劳寿命。此外,研究发现双尺寸板条组织在高温高周疲劳损伤过程中以胞状析出的形式发生B2→β+O相变,形成组织中的不均匀区域,促使疲劳裂纹在此优先形核。