高度稳定化β型Ti40阻燃钛合金的动态再结晶行为

采用热压缩试验方法,对高度稳定化的β型Ti40阻燃钛合金的动态再结晶行为进行了研究.结果表明,Ti40合金的动态再结晶形核机制为亚晶形核、晶界弓出形核和位错塞积形核等多种机制;Ti40合金高温塑性变形后,空冷及850 ℃退火的再结晶晶粒呈现混晶现象;1000 ℃退火,再结晶晶粒充分长大,是完全再结晶的结构特征.     

钛合金环形管成形模具参数优化

在MSC/Superform有限元模拟软件和弹塑性有限元理论的基础上,建立了钛合金环形管成形过程的计算机模拟系统.选取阿基米德螺旋线为牛角芯模中心线设计模具,采用中频感应加热方法,对阿基米德常数、扩径比、弯曲角度等模具参数进行优化模拟.分析可得:(1)阿基米德螺线系数的合理选取能够保证获得较好的壁厚均匀性,模拟得到本工艺较佳系数为1.0;(2)扩径比太大,容易出现起皱、减薄等缺陷;扩径比偏小,腹部增厚、壁厚均匀性降低,本工艺合适的扩径比为1.33;(3)弯曲角度太小,弯管成形过程变形剧烈,成形后弯管的力学性能等不能较好满足要求;弯曲角度太大,变形过程平稳,但随着推制阻力的增大导致推制困难,本工艺较佳弯曲角度为40o.通过正交试验方法验证得到:在上述参数条件下可以获得壁厚均匀、耐高压、等强度的钛合金环形管.     

Ti-Mo二元合金在β相区的互扩散行为

将Ti-Mo纯金属组成扩散偶,在950～1 050℃间研究Ti-Mo二元合金在β相区的互扩散行为.利用电子探针(EPMA)测定Ti-Mo扩散偶在扩散区中Mo元素浓度,建立浓度变化曲线,根据浓度曲线用Den Broeder方法计算该扩散偶在β相区的互扩散系数,用Hall方法计算富Mo侧和富Ti侧的互扩散系数.结果表明:互扩散系数与浓度之间存在较强烈的依赖关系;杂质扩散系数可通过Vignes-Birchenall公式获得,并与Hall方法获得的结果进行比较,这两种方法得到的结果比较接近:采用Arrhenius方程获得不同浓度下的扩散激活能和频率因子,二者的峰值均出现在Mo摩尔浓度约为35%处.     

TC21钛合金β锻造大块α相研究

采用光学显微镜,电子探针能谱仪以及显微硬度测定等方法研究了TC21钛合金β锻造大块α相的组织特征,形成机理以及锻造加热温度和保温时间对它的影响。结果表明,合金中大块α相不仅在形态上与正常α条不同,而且在成分上也有一定的差异。组织中的大块α相数量和形成位置与加热温度和保温时间有关,随着加热温度的升高,晶界附近的大块α相数量减少,原始β晶粒内的大块α相数量增多;随着保温时间的延长,晶界上的大块α相数量增多,晶内的大块α相数量变化不大。     

钛合金片层α相在热加工过程中演变规律的定量研究

对具有片层α相的Ti-17合金圆饼在两相区进行5种变形程度的等温锻造及固溶时效处理,用定量金相学方法研究了片层α相在热加工过程中的演变规律。研究发现:α相的厚度随着应变量的增大而增大;变形程度及圆饼的变形区域对α相形态的变化有很大影响。随变形程度的增大,α相的形态参数FeretRatio(Feretmax/Feretmin)的分布曲线在FeretRatio介于1.5～2.5区间出现单峰,且峰值不断增大,大FeretRatio的α相比例逐渐减小。圆饼中心位置的FeretRatio分布曲线具有较大的峰值。大变形使片层α相的等轴化程度提高,改善了圆饼的组织均匀性。等效应变对组织中不同形态α相分布的影响曲线表明:球化α相比例随着等效应变的增大呈单调增大,增大速率表现为慢—快—极慢的分阶段特征;近等轴状的α相比例先快速增长后不断减少;片层状和大片层状α相比例随着等效应变增大呈单调减少。片层α相的临界球化与完全球化的等效应变分别约为0.4与1.0。     

时效工艺对Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响

研究单重时效、低温-高温双重时效、时效加热速度等工艺对Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:经过高温变形后的合金,在双重时效处理过程中,先析出的ω相为α相的沉淀析出提供均匀的形核点,使合金获得比单重时效处理更加均匀细小的α+β显微组织,获得更好的强韧化匹配;合金在以较低的升温速度(0.1℃/s)加热过程中,细小弥散分布的等温ω相有充足的时间析出,从而为后续α相的析出提供有利的形核位置,产生细小盘状α相,获得与双重时效相同的强韧化匹配效果.     

锻造工艺对TC21钛合金模锻件组织及性能的影响

主要研究了锻造加热温度及锻后冷却方式对TC21钛合金模锻件显微组织及室温、高温力学性能的影响。研究发现,采用近β(在β/(α+β)转变点下10～15℃加热、变形)锻造工艺生产的TC21钛合金模锻件,可获得由少量等轴α相和大量细小的网篮条状α相及少量残留β相组成的的三态组织,这种组织可在获得优异高温性能的同时保持良好的室温性能。     

钛合金真空自耗电弧熔炼过程中温度场的数值模拟

采用ANSYS软件分析了真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中温度场的分布规律,探讨了熔炼速率和冷却条件对VAR过程中熔池形貌的影响。结果表明,在一定熔炼速率下,VAR过程中温度场由初始阶段的动态过程逐渐演变为稳态过程;熔炼速率对VAR过程温度场影响显著,表现为随熔炼速度增大,VAR熔池变宽变深,达到稳态熔炼阶段的时间缩短;而冷却条件仅对VAR过程熔池达到稳态阶段的时间和铸锭高度略有影响。     

铸态锰钢的加工硬化性能

采用压缩试验方法,就合金元素对铸态锰钢的加工硬化性能的影响作了系统试验;试验结果表明,锰含量的降低,奥氏体的稳定性下降,因而铸态锰钢的加工硬化能力提高,适宜的N、Cr含量及N/Cr比使铸态锰钢的加工硬化能力显著提高,并对铸态锰钢的加工硬化机理作了重点分析探讨。     

近β锻造推翻陈旧理论发展了三态组织

将坯料置于相变的临界点附近10－15℃加热,锻造,锻后水冷,随后,不是采用时效处理,而是先进行高温韧化再低温强化处理,近β锻造的组织不再是等轴α量过多,或是为零的网篮条状α的结构模式,而是约含20％等轴α,50％－60％条状α构成的网篮和β转变基体组成的三态组织,这种结构不仅丰富和发展了国际上钛合金已有的4种组织类型（等轴,双态,网篮和并列）,而且将等轴和网篮组织的性能优势集于一身,由此带来的力学性能超过了国内外相关技术的性能水平：能在不降低塑性,不丧失热稳定性的条件下,提高材料的高温性能,低周疲劳性能和断裂韧性,在改善性能的同时提高使用温度。近β锻造适用于（α＋β）型合金,还可应用于α,近α和近β型合金,其研究成果已用于制造了多种发动机盘件,飞机和导弹等重要结构件。