提升钛合金耐蚀性能的合金化及微观组织因素浅析

近年来,世界各地的石油和天然气生产都在向海陆架发展,钻井和生产平台、管道系统和设备也面临越来越苛刻的腐蚀环境,传统金属和合金的防腐性能越来越满足不了生产需求。钛合金具有高的比强度和优异的耐腐蚀性能,在石油化工、海洋工程领域的应用越来越广泛。钛合金表面氧化膜的生成是其优异耐腐蚀性能的根本原因,但在其使用过程中,仍面临缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀和氢脆等问题。从钛合金合金化元素、微观组织调控及表面技术出发,探讨钛合金防腐蚀机理,为新型耐蚀钛合金的设计和加工提供理论指导。     

TC8钛合金相变点的测定

以TC8钛合金为例,对比研究了计算法和连续升温金相法测定合金相变温度的准确性.结果表明,采用计算方法获得TC8钛合金的相变点为1021.29℃,与金相法测得的结果(1017.5℃)很接近,误差在4℃以内.因此,计算法在一定程度上可以替代金相法使用.     

工艺参数对TAO半球件冷拉深成形的影响规律

以TAO薄壁半球形零件冷拉深成形为研究对象,采用数值模拟与试验研究相结合的手段,在研究该拉伸成形过程中零件的应变及壁厚分布规律及组织演变规律的基础上,对破裂、起皱缺陷位置进行了预测.同时,采用正交试验分析方法,研究了单位压边力、摩擦系数、凹模圆角半径和凸凹模间隙等工艺参数,对该拉深成形过程的影响规律.结果表明,单位压边力、摩擦系数、凹模圆角半径对拉深过程均有显著影响,其中贡献率分别为凹模圆角半径41.04%,摩擦系数30.27%,压边力24.68%.     

热暴露对Ti60合金性能及断裂行为的影响

采用光学显微镜和扫描电镜观察分析了Ti60合金热暴露前后拉伸试样的显微组织、断裂方式及其断口形貌.结果表明:Ti60合金塑性对试样表面富氧层较为敏感,带有富氧层的试样塑性较低;热暴露前后试样断裂方式发生变化,未经热暴露的试样,断裂起源于试样中心部位,断面凹凸不平,为典型的韧窝型断裂;毛坯热暴露断口上呈现出大量的解理小平面,也可以观察到韧窝形貌,为混合型断口;试样热暴露后,裂纹起源于试样表面,在微观断口上除了断裂小平面外,还有大量的撕裂棱,表现为断裂沿着α片层界面扩展的特征;在高温长时间暴露过程中,氧除了污染试样表面,还会溶解在基体中形成脆性富氧层,这是影响Ti60合金热稳定性能的重要原因.     

纯钛板材冷拉深成形过程中的组织与性能

纯钛板材冷拉深成形困难,组织与力学性能变化显著。文章以TA2纯钛半球形曲面件冷拉深成形为对象,研究该成形过程中材料的微观组织与力学性能变化,分析拉深变形特点与微观组织、力学性能的关系,并进一步研究改善拉深件后续塑性变形能力的热处理方法。结果表明,拉深件不同区域微观组织及力学性能存在差异:变形量越大,形变孪晶越多,组织形貌越复杂,强度越高,塑性越低。退火可以有效地改善其组织及力学性能,退火温度对微观组织均匀性和晶粒大小有显著的影响。     

基于BP神经网络的置氢TC21合金力学性能预测

基于神经网络的非线性映射和泛化能力,采用人工神经网络方法,建立了置氢TC21合金力学性能预测的BP神经网络模型。模型的输入参数包括高温拉伸试验温度和置氢含量,输出参数为合金的常用力学性能指标,即抗拉强度和屈服强度。通过检验样本验证了ANN模型的准确性。结果表明:该模型具有容错性好、通用性强等优点,可以预测置氢TC21合金在不同拉伸温度和不同置氢含量下的机械性能。同时,将神经网络技术应用于材料制备工艺设计领域,可以明显地提高工艺设计效率,缩短实验周期。     

β凝固TiAl合金的包套锻造及组织优化

采用Gleeble-1500D热力模拟机对Ti-43Al-5(Nb,Mo,B)(at.%)合金在不同温度和变形速率下的位移-载荷曲线进行实验研究,根据热模拟结果制定该合金的包套锻造工艺,成功实现了包套锻造,同时对合金的锻后组织及热处理组织进行分析。结果显示,该合金在热压缩过程中,载荷先快速升高,随后保持稳定,最后继续上升;在温度1150℃,以0.1/s的变形速率对合金铸锭进行一次包套锻造至工程变形量50%,获得了质量良好的合金锻坯。合金的锻后组织由大量弯曲、破碎的层片,细小的再结晶晶粒及少量残留β相和平直层片组成。经l180℃/5h热处理后,弯曲、破碎的层片通过静态再结晶和组织球化形成细小均匀的等轴晶粒,残留β相也基本消除,组织均匀性大幅提高。     

基于应变补偿TC4-DT钛合金高温变形本构模型

通过TC4-DT钛合金在1181~1341 K,0.01~10 s~(-1)条件下热模拟压缩试验,得到其在不同条件下高温变形真应力-真应变曲线。采用回归分析和多项式拟合建立了应变补偿高温变形本构方程。结果表明:各变形条件下的流变应力曲线均呈现应变硬化和流动软化,低温高应变速率特征更明显。当应变速率低于1 s~(-1)时,预测值与实验值吻合程度较高,相关系数和平均相对误差绝对值分别为0.9952和5.78%,此修正模型可作为TC4-DT钛合金高温变形本构方程。     

Ti-1300合金的晶粒长大行为

对Ti-1300合金在固溶处理过程中晶粒的长大行为进行系统研究。结果表明:当固溶温度低于β转变温度时,未溶解的α相使得晶粒长大缓慢;在高于β转变温度固溶处理时,晶粒随着温度升高而快速增大。晶粒长大动力表明:在840~950℃固溶处理时,β晶粒的长大规律可用D=1.13×1010 exp(-2.1×104/T)描述,且晶界迁移的表观激活能为Q=350 k J/mol。当固溶温度为840、870和900℃时,晶粒长大指数随固溶温度升高而增加,分别为0.31、0.55、0.56。     

TC4-Fe合金连续升温过程的相变研究

通过连续升温热膨胀法(DIL)研究了Ti6Al4V-0.55Fe合金在连续升温过程中的α相回溶（α+β→β）的热膨胀行为和显微组织演化。本文采用了1、5、10、15 K/min的四种升温速率对Ti6Al4V-0.55Fe合金进行热膨胀实验,结果发现：不同升温速率的α相回溶曲线都展现出典型的“S”型曲线,表明α相回溶是一种由形核长大控制的过程。通过Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）方法和Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami(KJMA)模型分别得到α相回溶转变平均相变激活能E和随着α相回溶体积的增大所对应的Avrami指数n,可分为三个阶段,即相变初期（0相似文献