片状组织TA15钛合金动态球化行为

利用热模拟试验机对片状TA15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究了应变速率为10-3～1 s-1、真应变为0.22～0.92、变形温度为900 ℃和950 ℃时片状组织的动态球化行为.结果表明,真应变对动态球化有较大影响,真应变从0.22增加到0.92时,α相的球化率最大增幅为40%;900 ℃和950 ℃变形时α相的球化率差别不大;当应变速率为10-3～10-1 s-1时,降低应变速率能够显著提高片状α相的球化率,但当应变速率大于10-1 s-1后,球化率随应变速率的变化并不明显.TA15钛合金的真应力-真应变曲线均呈"应变软化"型,这种软化行为主要是由片状α相的动态球化和弯折引起的.     

片层组织TA15钛合金的热变形行为及组织球化

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对片层组织TA15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究其在两相区860～970℃和应变速率0.01～1 s~(-1)范围内的热变形行为和组织球化过程。结果表明:片层组织TA15合金两相区变形应力对温度和应变速率很敏感,应力峰值高于等轴组织合金变形时的峰值,而且其前后应力的硬化率和软化率随着温度的降低和应变速率的增大而逐渐增大。应变对片层组织球化的影响最显著,在本实验条件下,片层组织开始球化的临界应变为0.34～0.59,完全球化需要的应变为3.4～6.8。TA15片层组织两相区变形应力的软化主要原因是片层组织球化和弯折。     

β相区加热TA15钛合金热变形显微组织演化

采用OM、XRD和EBSD研究经过β相区加热,在不同工艺参数下热变形水冷淬火后TA15钛合金的显微组织、相变和织构演化规律。结果表明:显微组织主要由被压扁、拉长的原始β晶粒转变的α′马氏体相及清晰β晶界组成,相变点以下温度变形的显微组织中出现沿原始β晶界分布的细小晶界α相晶粒;通过切变方式形成α′马氏体相固溶了Al和V元素,且晶格点阵收缩,衍射峰向高角度方向偏移;α′马氏体与原始β的晶体取向间满足Burgers位向关系,显微组织的晶粒取向分布也类似,且随着变形温度和应变速率的提高,材料的晶粒取向性增强;显微组织的晶粒尺寸均在7μm以内,α′晶粒继承母相β晶粒的取向差,在10°、60°和90°附近出现峰值。     

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。     

TA15钛合金超塑变形量对变形后力学性能的影响

采用在920、初始应变速率为1.0×10-3 s-1和1.67×10-3 s-1的条件下对TA15钛合金进行超塑拉伸,在超塑变形后的试样标距里截取后续拉伸试样,分析超塑变形量对TA15钛合金在室温和500的力学性能影响规律,以及对金相组织变化的影响。试验结果表明,在延伸率不大的情况下(≤100%),超塑变形对TA15钛合金在室温和500的力学性能的影响相对较小;当延伸率高于220%,变形后TA15钛合金的强度性能下降5~10个百分点,而延伸率由于晶粒尺寸的增大而大幅下降50个百分点或更多。     

热变形工艺对TA15合金室温组织和性能的影响

研究了热变形工艺参数对TA15合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,随变形量的增加,合金室温强度先降低后升高,断后伸长率则持续下降;增大变形速度会降低合金综合力学性能;950℃变形温度下合金具备优良的综合力学性能。显微组织分析发现,等轴的初生α相与基体上规则排列的次生α相使合金具备较高的强度与塑性;长条状的初生α相、球化的次生α相、片层的次生α相都会降低材料性能,实际锻造生产中应避免此类组织的出现。     

航空用TA15钛合金热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度800~980℃及应变速率0.001~1 s~(-1)范围内进行了TA15钛合金热压缩试验,研究了TA15钛合金在热变形过程中力学行为特点及微观组织演变规律。研究结果显示,变形温度和应变速率对流变应力影响显著。随着变形温度升高和应变速率的降低,最大变形抗力减小,且使得流变曲线在较小应变下即达到稳态。当变形温度低于或等于900℃时,随应变的增加合金的动态软化效应显著,当温度高于900℃时,合金的软化效应逐渐减弱,这主要与温度升高导致密排六方α相与体心立方β相两相比例改变进而导致主导软化机制改变有关。基于流变曲线,建立了考虑摩擦效应和应变补偿的热变形本构方程。对比分析表明所建立的双曲正弦型本构模型可较好地预测不同变形阶段合金流变应力,可为TA15钛合金热加工工艺的选择等提供参考依据。     

TA15钛合金热变形工艺-组织的人工神经元预报

TA15钛合金经过不同条件的热约束变形之后进行金相观察,获得了工艺(温度、应变、应变速率、冷却方式)和组织(初生α相含量、初生α相尺寸、初生α相长径比)参数数据,分别以这些数据作为输入和输出,建立了结构为4×6×8×3的BP人工神经网络.研究结果表明:所建立的网络可以很好地反映出材料的工艺-组织之间的关系并且具有一定的精度,网络模型可以用来预测不同变形条件下TA15钛合金的组织,且对于TA15钛合金的实际生产具有有效的指导作用.     

退火温度对TA15钛合金显微组织和力学性能的影响

TA15钛合金产品通常都要进行退火处理。为揭示退火温度对其显微组织和力学性能的影响,对?350 mm的TA15钛合金试棒分别进行了在760℃、800℃和840℃保温2 h空冷至室温的退火。随后采用扫描电镜和电子万能拉伸试验机检测了试棒的显微组织、室温和高温拉伸性能以及拉伸断口的形貌。结果表明：随着退火温度的升高,β相转变的组织增多,细小的α相充分球化且杂乱分布;随着退火温度的升高,合金的室温抗拉强度升高,室温屈服强度先升高后略微降低,断后伸长率降低,而高温抗拉强度和屈服强度均升高,塑性变化不大,拉伸断口的韧窝变大变浅,以韧性断裂为主。     

α相形态与含量对TA15钛合金力学性能的影响

通过对比分析具有不同初生α相含量和次生α相形态的TA15钛合金的力学性能，对该合金初生α相含量及次生α相形态与力学性能之间的关系进行了初探。结果表明：TA15钛合金中初生α相含量和次生α相的形貌对强度有较大的影响，对塑性的影响则不明显。初生α相含量增加，合金强度有所下降。当初生α相含量高于40％后，含量再增加对合金塑性提升并无益处。片层α相厚度增加和其排列有序度的增强使合金的强度有所提升，但片层α相厚度的进一步增加会使合金的强度下降。     

退火温度对激光熔化沉积TA15钛合金组织和性能的影响

采用激光熔化沉积工艺制备TA15钛合金棒材和板材.利用OM、SEM和TEM等方法研究退火温度对棒材组织和板材性能的影响.结果表明:激光熔化沉积TA15钛合金β晶粒具有十分优异的高温稳定性,在β相区长期退火,其β晶粒尺寸几乎无变化.激光熔化沉积成形态为典型的层片状β转变组织.在两相区上部退火,形成特殊的"双态"组织,初生α呈规则长条块状,其体积分数随退火温度的升高而降低.在β相区退火获得细层片状组织.在α β两相区退火,随温度的升高,强度有下降趋势,塑性显著下降.     

高压扭转工艺对TA15钛合金组织和性能的影响

通过高压扭转工艺制备不同扭转圈数的TA15试样,利用金相观察、X射线衍射分析和显微硬度测试,分析高压扭转工艺对TA15钛合金组织和性能的影响。结果表明,变形后试样显微组织沿径向分布不均匀,随着扭转圈数增加,组织中粗大的初生等轴α相逐渐减少,晶粒细化效果明显,材料在(200)晶面出现择优取向;高压扭转变形后,材料的亚晶尺寸减小,微观应变和位错密度显著增加;变形后试样的显微硬度显著提高,且随着扭转圈数的增加,硬度逐渐增加,扭转圈数大于4圈时,显微硬度值趋于饱和。     

β热处理TA15钛合金对力学性能的影响规律

研究了TA15钛合金β热处理和α β两相区热处理后力学性能的变化规律，试验结果表明：β热处理得到的片状组织拉伸强度，塑性，冲击韧性均低于两相热处理得到的双态组织，在片状组织的断裂韧性，疲劳裂纹扩展频率优于双态组织，β热处理提高了屈服强度与抗拉强度之间的差值。     

放电等离子烧结TA15钛合金及石墨烯增强TA15复合材料微观组织与力学性能

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了TA15钛合金,并研究了烧结温度、烧结时间以及烧结压力参数对合金致密化、微观组织与力学性能的影响.结果表明:在烧结温度为800～1200℃、烧结时间为3～7 min、烧结压力为20～50 MPa的烧结条件下,烧结参数对TA15钛合金的物相组成影响不大;合金的微观组织主要由烧结温度决定,并且延长烧结时间会使微观组织发生一定的粗化,而烧结压力对微观组织没有明显的影响.升高烧结温度、延长烧结时间以及适当地增加烧结压力,有助于TA15钛合金致密化过程的进行.烧结态TA15钛合金的室温及高温压缩力学性能由合金的致密度和微观组织共同决定.采用SPS工艺在900℃及50 MPa的烧结条件下,5 min即可获得致密的TA15钛合金,并具有最佳的室温及高温综合力学性能.此外,在900℃、50 MPa和7 min的烧结条件下,采用SPS制备了0.5％(质量分数)石墨烯增强TA15复合材料,与TA15钛合金相比,复合材料室温与高温压缩屈服强度及极限抗压强度得到了明显提高.     

锻造工艺对TA11钛合金棒材的性能改变研究

作为飞机重要部件主要原材料的TA11钛合金,自身性能的提高对于我国航天事业的发展具有重大意义。本文通过大量实验研究,发现锻造温度的升高,不仅能提高了棒材组织均匀性,得到良好的抗蠕变性能,还可提高棒材超声探伤水平。为TA11钛合金棒材的工业生产及工艺改进,提供了理论参考和数据支持。     

热处理对TA15钛合金组织的影响

研究了从820℃、900℃、980℃和1030℃水冷、空冷和炉冷对TA15钛合金微观组织和硬度的影响。结果表明,随着加热温度的升高,初生等轴α相不断减少,亚稳定β相不断分解,形成细小的次生针状α相(αs);随着冷却速度的降低,合金的组织向针状和片状(α+β)相转变。显微硬度随加热温度的升高而提高,而冷却方式对其硬度影响不大。     

TA15钛合金多向锻造组织和拉伸性能研究

通过多向锻造工艺制备不同变形道次和变形温度的TA15钛合金试样,利用金相观察、EBSD、晶粒尺寸统计和准静态拉伸试验,分析变形过程中组织形貌、晶粒尺寸、相含量、晶界取向差和力学性能的变化。结果表明：TA15钛合金经700 ℃中温多向锻造后获得显著细化的等轴组织,且随着变形道次的增加,促使大角度晶界含量增加,同时晶粒尺寸逐渐减小,3道次后初生α平均晶粒尺寸细化至约为6.0 μm,变形后组织为α+β相,相比初始组织α相含量减少,β相含量增加;在800 ℃和900 ℃变形条件下晶粒尺寸增加,但小于初始试样;坯料的强度经多向锻造后有较大提升,700 ℃、3道次后材料抗拉强度为1443 MPa,延伸率为13.6%,比初始试样略有降低,900 ℃材料抗拉强度为1178 MPa,延伸率提高到15.8%,综合性能得到明显提升。     

TA15钛合金焊接接头性能与断裂行为研究

对TA15钛合金氩弧焊和电子束焊焊接接头的性能与微观组织进行了分析研究,并结合断口观察,对其断裂行为进行了研究.结果表明,两种焊接接头强度均与母材相当,而塑性明显降低.焊接接头热影响区组织均呈现从粗大等轴组织到魏氏组织的过渡变化特征.疲劳断裂位置一般位于靠近熔合线的焊缝区域,主要原因是此区域存在组织突变和熔合线气孔.焊接气孔对接头疲劳性能影响较大.两种焊接接头疲劳断口特征存在明显区别.     

TA15钛合金挤压薄壁型材拉伸性能及差异性研究

针对"直接热挤压"和"热挤压+脉冲锻打"TA15钛合金薄壁型材的室温力学性能及差异开展实验研究。通过对型材不同位置切取的试样进行拉伸试验,获得了型材抗拉强度和屈服强度分布规律,并对性能数据分布的均匀性和一致性进行深入分析。结果表明,"直接热挤压"态型材的抗拉强度和屈服强度数值分布较分散,强度离散系数大于3.5%;而"热挤压+脉冲锻打"态型材的抗拉强度和屈服强度数值分布相对集中,不同批次型材之间的力学性能一致性较好,强度离散系数均小于3%。进一步分析表明,2种状态型材之间的性能差异与型材表面状态、表面细晶层和截面尺寸有关。脉冲锻打能够改善型材表面细晶层分布的均匀性和截面尺寸精度,从而改善型材力学性能分布的均匀性和一致性。     

Ti-Al-Cr两相钛合金的组织与性能研究

研制了一种Ti-Al—Cr两相钛合金。实验用合金采用真空自耗电弧熔炼,在α＋β两相区锻造成60mm-60mm的方棒。用金相法测试合金相变点为（970±5）℃。为了解热处理制度对合金显微组织和力学性能的影响,合金经过4种工艺制度进行热处理。用金相显微镜观测了不同热处理制度下的组织特征,并测试其力学性能。研究结果表明,相变点以下固溶处理得到双态组织,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,合金强度升高,塑性呈下降趋势。β固溶处理后得到魏氏组织,合金强度和韧性匹配高于相同热处理条件TC4合金水平。