挤压成形TC4-ELI厚壁管材组织与力学性能研究

运用有限元数值模拟与实际挤压进行TC4-ELI厚壁管材成形研究,探究厚壁管材不同区域显微组织和力学性能的差异,以及形成差异的原因。结果表明:在挤压成形过程中,管材外部的温度和等效应力较高,有较多的α晶粒沿ED方向被拉长,且长条状α晶粒的长大程度更高,生成相对强度较高的基面织构。而管材内部所受应力较低,晶粒择优取向行为不明显,只生成微弱的■板织构。力学性能受到晶粒大小和晶体学取向的综合作用,管材外部虽然晶粒粗大,但生成的基面织构与轴向拉伸应力的Schmid因子较小,使得管材外部的强度高于内部。     

热处理对Ti650钛合金电子束焊接组织和力学性能的影响

对Ti650合金电子束焊接样品进行了不同制度的热处理,研究了焊后热处理工艺对合金焊接样品的组织和力学性能影响。结果表明,Ti650合金真空电子束焊缝焊后主要以亚稳马氏体α′相为主。经700℃/2 h AC退火后,焊缝中马氏体α′相发生近平衡相变α′→α,同时焊缝中析出大量次生短针状α相。经1010℃/1.5 h WC+650℃/2 h AC处理后,α相发生了明显粗化和等轴化。次生析出的短针状α与原始粗化的α片层相结合有效地提高焊缝强度,阻碍了裂纹的扩展,使焊接接头在该条件下具有较好的强度和塑性。经固溶时效后再经700℃/2hAC处理,晶界处逐渐析出等轴α,弱化了晶界强度,引起其塑性的降低。综合分析焊缝区的组织和性能,Ti650合金焊接样品采用1010℃/1.5 h WC+650℃/2 h AC进行焊后热处理,焊缝和基体的性能能够获得较好匹配。     

Ti-17合金的α+β区变形及热处理与显微组织

一、前言 Ti-17合金是美国通用电气公司研制的用于发动机风扇和压气机盘的材料。该合金是富β相的两相钛合金,其β稳定元素(Mo+Cr)含量较高。它既可以在β区加工,也可在α+β区加工,后续的热处理制度根据加工工艺确定。该合金具有较高的综合性能,经热处理调整后,屈服强度可达1034～1173MPa,与Ti-6Al-6V-2Sn相当,比TC4要高138～206MPa;它还有较高的塑性和韧性,蠕变性能更优于TC4合金。该合金在美国已投入批量生产,在F-100和F-110及CFM56等发动机中获得正式应用。本文探讨了α+β区变形和热处理对该合金显微组织的影响,为该合金的生产实践提供一些有益参数。     

TC21钛合金锻件淬火过程温度场及热应力场数值模拟

通过利用ANSYS有限元分析软件对TC21钛合金锻件淬火过程进行数值模拟,获得TC21钛合金锻件淬火不同时刻温度场分布及热应力场分布,以及锻件上所选节点温度、热应力随淬火时间的变化关系,并观察从锻件心部至边部的组织变化,研究冷却速率对组织变化的影响规律。结果表明,当淬火3600 s时,锻件表面已冷却至室温,而心部仍然保持较高温度;从锻件心部至表面冷却速度逐渐增加,并且越靠近表面,组织越细小。 淬火开始阶段,锻件各点热应力迅速升至最大值,随着淬火时间延长,锻件表面及心部热应力均逐渐减小,至淬火结束时,锻件最大残余应力仅为77 MPa。     

新型γ-TiAl基合金在高温变形过程中的组织演变

利用Gleeble-3800型热模拟试验机对经过3次真空自耗熔炼的Ti-44Al-3Ta-0.3(Cr,W)(摩尔分数,%)合金样品进行热模拟等温压缩试验,研究该合金在1 150~1 250℃及0.01~1 s-1应变速率下高温变形后的宏观与微观组织演变。结果表明,在高温变形过程中,变形使合金中的组织由粗大的铸态γ/α2近片层组织演变为细小的近等轴γ/α2组织。变形过程中原始片层组织发生了不同程度的动态再结晶,动态再结晶是引起组织演变的主要原因。该合金的动态再结晶形核主要由位错塞积和孪晶形核控制。最佳高温塑形变形温度为1 200℃,应变速率小于1 s-1。     

固溶工艺对Ti12LC合金组织性能的影响

Ti12LC合金是西北有色金属研究院研制的一种低成本钛合金,用于取代TC11合金进行推广应用。本文对420mm Ti12LC合金铸锭进行常规锻造,得到等轴组织的170mm Ti12LC合金棒材。采用单重固溶＋时效、双重固溶＋时效两种不同的工艺对Ti12LC合金进行热处理,分析不同固溶工艺对Ti12LC合金显微组织及室温拉伸、室温冲击性能的影响。研究表明,在相同的固溶冷却速率下,增加单重固溶温度,初生等轴α相含量减少,合金强度增加、塑性减小、冲击韧性减小。单重固溶＋时效热处理后合金冲击韧性低、强韧性匹配差。与单重低温固溶＋时效相比,合金经高温预固溶慢冷＋低温固溶处理后,初生α相尺寸及相含量变化不明显,但可以获得更大尺寸的次生α相,合金的塑性稍有降低、强度增加、冲击韧性改善明显,综合力学性能匹配良好。     

微量元素对ZTC4显微组织与力学性能影响

采用熔铸工艺法制备了含硼量为0.2%~0.5%、碳为0.5%~3.0%、钇为0.1%~0.15%的ZTC4/B/C/Y钛基复合材料,分析并测试了合金的铸态组织和力学性能。研究结果表明:钛硼相提高TC4合金铸棒弹性模量,硼元素添加量为0.5%时,合金弹性模量提高30%;C元素大大提高ZTC4合金铸棒的强度,添加0.5%C元素,其抗拉强度达到1 300 MPa,提高了25%;Y元素的添加,在ZTC4合金铸棒的塑性不明显降低的基础上,改善合金的强度,具有较好的强塑性匹配。     

新型γ-TiAl基合金的高温氧化行为研究

研究了新型γ-TiAl基TiAl-3Ta-X(Cr,W)高温合金在800～900℃范围内的氧化行为。氧化增重实验及XRD,SEM分析结果表明,TiAl-3Ta-X(Cr,W)合金在800～900℃范围内氧化0～200 h条件下,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在0.976～3.849之间,氧化激活能为203 kJ/mol,氧化符合线性-抛物线混合规律。试样表面形成氧化层,随着氧化温度的升高和时间的延长,氧化层厚度增加。经长时间氧化后,氧化产物由TiO2,Al2O3和AlTaO4组成,Ta的中间化合物中Ta-O键的存在能有效防止合金进一步氧化。     

SHS法制备钛基复合材料用的TiC颗粒

研究了由Ti，C，Al元素粉末通过自蔓延高温合成(SHS)工艺制取TiC颗粒过程中体系物相组成的变化情况，以及合成产物的状态。采用燃烧波淬熄法制备了样品，用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微(SEM)技术分析、检测了所得样品的相组成和微结构。结果表明，在Ti—C—Al系的燃烧合成反应中，分别产生Ti—Al，Ti—C和Al—C间的多个反应，生成多种金属间化合物相，但最终产物以TiC和纯Al相为主。反应产物的形态为纯Al相分隔的符合化学计量比的等轴TiC颗粒多孔堆积体，颗粒大小均匀，尺寸多在2μm一8μm之间。     

TC18钛合金热加工图构建、分析及有效性验证

基于动态材料模型,建立了TC18钛合金的热加工图,分析了能量耗散率、非稳定参数和热加工图随应变速率、变形温度的变化规律。结果表明,在800~900℃范围内,应变速率对TC18钛合金的热变形能量分配影响较为显著。不同应变下的能量耗散率峰值对应的变形工艺参数均为变形温度800~820℃、应变速率5×10-4~1×10-3s-1,该参数即为TC18钛合金等温压缩变形的最佳工艺参数范围。随着应变增大,820℃/1×10-2s-1附近的非稳定变形区域逐渐缩小,当应变达到0.3时消失;而(860~900)℃/(1~10)s-1的非稳定区随应变增大而逐渐扩大,并向低温区域扩展。