2017年第46卷第S1期文章目次
2017, 46(S1):1-4.
摘要:
通过2TiC-Ti-1.2Al体系的原位热压反应制备了Ti3AlC2陶瓷,然后以59.2Ti-30.8Al-10Ti3AlC2(wt%)为反应体系,采用放电等离子烧结技术制备出Ti2AlC/TiAl基复合材料。借助XRD、SEM分析了产物的相组成和微观结构,并测量了其室温力学性能。结果表明：原位热压烧结产物由Ti3AlC2和TiC相组成,Ti3AlC2呈典型的层状结构,TiC颗粒分布在其间。SPS法制备的Ti2AlC/TiAl基复合材料主要由TiAl、Ti3Al和Ti2AlC相组成,Ti2AlC增强相主要分布于基体晶界处,表现为晶界/晶内强化作用。力学性能测试表明：Ti2AlC/TiAl基复合材料的密度、维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为3.85 g/cm3、5.37 GPa、7.17 MPa?m1/2和494.85 MPa。
通过2TiC-Ti-1.2Al体系的原位热压反应制备了Ti3AlC2陶瓷,然后以59.2Ti-30.8Al-10Ti3AlC2(wt%)为反应体系,采用放电等离子烧结技术制备出Ti2AlC/TiAl基复合材料。借助XRD、SEM分析了产物的相组成和微观结构,并测量了其室温力学性能。结果表明：原位热压烧结产物由Ti3AlC2和TiC相组成,Ti3AlC2呈典型的层状结构,TiC颗粒分布在其间。SPS法制备的Ti2AlC/TiAl基复合材料主要由TiAl、Ti3Al和Ti2AlC相组成,Ti2AlC增强相主要分布于基体晶界处,表现为晶界/晶内强化作用。力学性能测试表明：Ti2AlC/TiAl基复合材料的密度、维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为3.85 g/cm3、5.37 GPa、7.17 MPa?m1/2和494.85 MPa。
2017, 46(S1):5-10.
摘要:
研究了Ti-38644合金中的硅化物的溶解和析出行为及其对室温拉伸性能的影响,并利用扫描电镜和透射电镜对显微组织、析出相及拉伸断口进行了观察和分析。结果表明：合金中的杂质Si导致(TiZr)6Si3硅化物的形成。在700～950 ℃之间固溶1 h后,合金中的硅化物随固溶温度升高逐渐溶解,而950 ℃固溶样品中未观察到硅化物。由于硅化物溶解和β晶粒长大,800～950 ℃之间固溶后的合金强度随固溶温度增加而降低。合金经1100 ℃固溶1 h,再经750～900 ℃时效1 h后,硅化物在晶界处析出,而在700 ℃和950 ℃时效1 h的样品中未见硅化物的析出。800～950 ℃之间时效后的合金强度基本不变,晶界硅化物对合金拉伸强度影响不大,但显著降低合金塑性,断裂模式为脆性断裂。
研究了Ti-38644合金中的硅化物的溶解和析出行为及其对室温拉伸性能的影响,并利用扫描电镜和透射电镜对显微组织、析出相及拉伸断口进行了观察和分析。结果表明：合金中的杂质Si导致(TiZr)6Si3硅化物的形成。在700～950 ℃之间固溶1 h后,合金中的硅化物随固溶温度升高逐渐溶解,而950 ℃固溶样品中未观察到硅化物。由于硅化物溶解和β晶粒长大,800～950 ℃之间固溶后的合金强度随固溶温度增加而降低。合金经1100 ℃固溶1 h,再经750～900 ℃时效1 h后,硅化物在晶界处析出,而在700 ℃和950 ℃时效1 h的样品中未见硅化物的析出。800～950 ℃之间时效后的合金强度基本不变,晶界硅化物对合金拉伸强度影响不大,但显著降低合金塑性,断裂模式为脆性断裂。
2017, 46(S1):11-14.
摘要:
研究了时效处理对低间隙TiNi形状记忆合金超弹性的影响。力学实验结果表明,分别经300℃×(60min-180min)及400℃×(10min~30min)时效处理后,TiNi形状记忆合金丝材抗拉强度均大于1000MPa,经6%应变加载-卸载后,残余应变量均小于0.31%。以上两种时效处理工艺后低间隙TiNi形状记忆合金线材具有良好的力学性能及超弹性。
研究了时效处理对低间隙TiNi形状记忆合金超弹性的影响。力学实验结果表明,分别经300℃×(60min-180min)及400℃×(10min~30min)时效处理后,TiNi形状记忆合金丝材抗拉强度均大于1000MPa,经6%应变加载-卸载后,残余应变量均小于0.31%。以上两种时效处理工艺后低间隙TiNi形状记忆合金线材具有良好的力学性能及超弹性。
2017, 46(S1):15-19.
摘要:
采用微束弧热态焊技术熔化沉积Ti2AlNb合金丝材,在TiAl基合金环状试样上制备出Ti2AlNb基合金梯度材料。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)方法及显微硬度测试,对沉积态TiAl/Ti2AlNb梯度材料的显微组织、相组成和显微硬度进行了分析。结果表明：微束弧热态焊技术熔化沉积的Ti2AlNb基合金组织由β相、O相和α2相组成,并且随着距离母材距离的增加,梯度材料呈现出γ+α2/γ→β(固溶体)+O→β2+O+α2(魏氏组织)→β(固溶体)+O的相变趋势。梯度材料的硬度呈现出波浪式的分布。另外结合各元素对组织稳定性的影响,以及微束等离子技术所具有的特殊热循环和热积累效应,对梯度材料在微束等离子沉积过程中的相变规律进行了解释。
采用微束弧热态焊技术熔化沉积Ti2AlNb合金丝材,在TiAl基合金环状试样上制备出Ti2AlNb基合金梯度材料。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)方法及显微硬度测试,对沉积态TiAl/Ti2AlNb梯度材料的显微组织、相组成和显微硬度进行了分析。结果表明：微束弧热态焊技术熔化沉积的Ti2AlNb基合金组织由β相、O相和α2相组成,并且随着距离母材距离的增加,梯度材料呈现出γ+α2/γ→β(固溶体)+O→β2+O+α2(魏氏组织)→β(固溶体)+O的相变趋势。梯度材料的硬度呈现出波浪式的分布。另外结合各元素对组织稳定性的影响,以及微束等离子技术所具有的特殊热循环和热积累效应,对梯度材料在微束等离子沉积过程中的相变规律进行了解释。
2017, 46(S1):20-24.
摘要:
研究了高铌钛铝合金Ti-44Al-8Nb高温固态置氢处理组织演化规律,并考察了氢对高温变形行为的影响。研究结果表明,具有近片层组织结构的Ti-44Al-8Nb合金吸氢过程是吸热过程,合金的吸氢量随着置氢温度、置氢时间、氢流量的提高逐渐提高；在1200℃下进行固态置氢和等温热处理,置氢后的合金片层粗化,B2相含量较高；在Tα温度以上置氢后,氢降低界面能促使片层团界面光滑平整；氢对高铌钛铝合金的高温变形行为有明显的影响,在1200℃,应变速率为0.01s-1下变形,添加0.043wt%H后,峰值应力降低40%。高温固态置氢能够有效改善高铌钛铝合金热加工性能。
研究了高铌钛铝合金Ti-44Al-8Nb高温固态置氢处理组织演化规律,并考察了氢对高温变形行为的影响。研究结果表明,具有近片层组织结构的Ti-44Al-8Nb合金吸氢过程是吸热过程,合金的吸氢量随着置氢温度、置氢时间、氢流量的提高逐渐提高；在1200℃下进行固态置氢和等温热处理,置氢后的合金片层粗化,B2相含量较高；在Tα温度以上置氢后,氢降低界面能促使片层团界面光滑平整；氢对高铌钛铝合金的高温变形行为有明显的影响,在1200℃,应变速率为0.01s-1下变形,添加0.043wt%H后,峰值应力降低40%。高温固态置氢能够有效改善高铌钛铝合金热加工性能。
2017, 46(S1):25-30.
摘要:
采用电子束选区熔化成型技术制备了Ti-6Al-4V合金试样,研究了成型态与热等静压态的显微组织、拉伸及高周疲劳性能。结果表明,成型态的组织为沿沉积方向生长的柱状晶；柱状晶内部以魏氏组织为主,也有α/β片层组织存在。成型态材料的拉伸强度并未受到少量气孔及未熔合缺陷的影响,其强度和延伸率达到了ASTM标准。热等静压消除了材料内部缺陷,但显微组织发生粗化,材料抗拉强度下降约5%,但延伸率提高了约35%。热等静压后Ti-6Al-4V合金的高周疲劳性能得到显著改善,在1×107寿命,R=0.1的测试条件下,疲劳极限达到600MPa。根据断口信息分析了典型试样的裂纹萌生与扩展行为,大多数试样的裂纹源位于表面,材料拉伸性能分散性较大是疲劳寿命分散性大的主要原因之一。
采用电子束选区熔化成型技术制备了Ti-6Al-4V合金试样,研究了成型态与热等静压态的显微组织、拉伸及高周疲劳性能。结果表明,成型态的组织为沿沉积方向生长的柱状晶；柱状晶内部以魏氏组织为主,也有α/β片层组织存在。成型态材料的拉伸强度并未受到少量气孔及未熔合缺陷的影响,其强度和延伸率达到了ASTM标准。热等静压消除了材料内部缺陷,但显微组织发生粗化,材料抗拉强度下降约5%,但延伸率提高了约35%。热等静压后Ti-6Al-4V合金的高周疲劳性能得到显著改善,在1×107寿命,R=0.1的测试条件下,疲劳极限达到600MPa。根据断口信息分析了典型试样的裂纹萌生与扩展行为,大多数试样的裂纹源位于表面,材料拉伸性能分散性较大是疲劳寿命分散性大的主要原因之一。
2017, 46(S1):31-35.
摘要:
对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金的电子束焊接接头开展研究,焊接接头熔合区由B2相柱状晶和分布在上下边缘的少量枝状晶组成,并且沿中心轴对称分布。对焊接接头进行了850oC/2hr/AC(时效)与980oC/2hr+850oC/24hr/AC(固溶+时效)两种热处理,时效态接头熔合区的B2相中析出了大量针状O相,而固溶+时效态熔合区的O相更为粗大,且α2相重新形成。两种热处理后接头的常温拉伸性能相近,但在高温下时效态接头的强度稍高。固溶+时效态接头的650oC持久寿命高于时效态,失效模式都为沿晶断裂。
对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金的电子束焊接接头开展研究,焊接接头熔合区由B2相柱状晶和分布在上下边缘的少量枝状晶组成,并且沿中心轴对称分布。对焊接接头进行了850oC/2hr/AC(时效)与980oC/2hr+850oC/24hr/AC(固溶+时效)两种热处理,时效态接头熔合区的B2相中析出了大量针状O相,而固溶+时效态熔合区的O相更为粗大,且α2相重新形成。两种热处理后接头的常温拉伸性能相近,但在高温下时效态接头的强度稍高。固溶+时效态接头的650oC持久寿命高于时效态,失效模式都为沿晶断裂。
2017, 46(S1):36-40.
摘要:
对0.2 mm厚的1060纯铝和TC4钛合金薄板进行了微电阻点焊试验,研究了焊接电流I、焊接时间T和电极压力F对接头力学性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对点焊接头的连接特征及断裂行为进行了深入研究,采用微区射线衍射仪(micro-XRD)测定了焊点的物相组成。结果表明：在焊接电流为0.3 ~ 0.7 kA范围内,焊点的拉剪力随着焊接电流的增加先增加后趋于平稳,在焊接时间2~6 cyc范围内,焊接时间对焊点的拉剪力无显著影响,在电极压力为40~280 N范围内,随着电极压力增加焊点拉剪力先增加后降低；当I=0.7 kA、T=3 cyc、F=160 N时点焊接头的拉剪力最高为91 N,断裂发生在热影响区；1060/TC4异种金属微电阻点焊形成了共同的熔核,熔核与TC4之间界面较为平整,但是与1060的结合面呈凹凸不平,在熔核内部生成了AlTi3、Al2Ti和Al3Ti金属间化合物,焊核与铝侧界面处生成了针状化合物Al3Ti,对焊点的强度起到重要作用。
对0.2 mm厚的1060纯铝和TC4钛合金薄板进行了微电阻点焊试验,研究了焊接电流I、焊接时间T和电极压力F对接头力学性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对点焊接头的连接特征及断裂行为进行了深入研究,采用微区射线衍射仪(micro-XRD)测定了焊点的物相组成。结果表明：在焊接电流为0.3 ~ 0.7 kA范围内,焊点的拉剪力随着焊接电流的增加先增加后趋于平稳,在焊接时间2~6 cyc范围内,焊接时间对焊点的拉剪力无显著影响,在电极压力为40~280 N范围内,随着电极压力增加焊点拉剪力先增加后降低；当I=0.7 kA、T=3 cyc、F=160 N时点焊接头的拉剪力最高为91 N,断裂发生在热影响区；1060/TC4异种金属微电阻点焊形成了共同的熔核,熔核与TC4之间界面较为平整,但是与1060的结合面呈凹凸不平,在熔核内部生成了AlTi3、Al2Ti和Al3Ti金属间化合物,焊核与铝侧界面处生成了针状化合物Al3Ti,对焊点的强度起到重要作用。
2017, 46(S1):41-44.
摘要:
TC8M-1钛合金是新近研制的最高使用温度达450 °C的热强型、长寿命高温钛合金。通过对该合金进行不同温度的固溶和时效处理,研究热处理工艺对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,合金中等轴初生α相含量逐渐减少,β转变组织进一步粗化,合金由等轴组织转变为双态组织,合金的室温强度呈下降趋势；随着时效温度的升高,合金中等轴初生α相含量无变化,合金的室温拉伸性能稍有下降,而塑性略微增加。经920 °C/2h,AC+580 °C/1h,AC热处理后,可使合金获得较好的强度–塑性的匹配。
TC8M-1钛合金是新近研制的最高使用温度达450 °C的热强型、长寿命高温钛合金。通过对该合金进行不同温度的固溶和时效处理,研究热处理工艺对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,合金中等轴初生α相含量逐渐减少,β转变组织进一步粗化,合金由等轴组织转变为双态组织,合金的室温强度呈下降趋势；随着时效温度的升高,合金中等轴初生α相含量无变化,合金的室温拉伸性能稍有下降,而塑性略微增加。经920 °C/2h,AC+580 °C/1h,AC热处理后,可使合金获得较好的强度–塑性的匹配。
2017, 46(S1):45-50.
摘要:
随着TiNi形状记忆合金的开发和应用,其力学性能越来越受到重视。为了研究TiNi合金的力学性能,利用MTS万能试验机测试得到了TiNi合金不同温度下静态拉伸应力应力应变曲线,并对曲线进行了详细的分析；利用分离式霍普金森压杆(简称SHPB)对TiNi合金进行了多种高应变率下的动态压缩实验,得到了相应的应力应变曲线；利用改进的SHPB测试系统对TiNi合金进行了动态三点弯曲实验,得到了TiNi合金的动态断裂韧度。研究结果表明,TiNi合金不同于一般的金属,它的静、动态应力应变曲线出现了两个屈服平台、两个弹性阶段和两个非弹性变形阶段,同时,TiNi合金是一种比较脆的金属,在动态冲击载荷下容易发生脆断。
随着TiNi形状记忆合金的开发和应用,其力学性能越来越受到重视。为了研究TiNi合金的力学性能,利用MTS万能试验机测试得到了TiNi合金不同温度下静态拉伸应力应力应变曲线,并对曲线进行了详细的分析；利用分离式霍普金森压杆(简称SHPB)对TiNi合金进行了多种高应变率下的动态压缩实验,得到了相应的应力应变曲线；利用改进的SHPB测试系统对TiNi合金进行了动态三点弯曲实验,得到了TiNi合金的动态断裂韧度。研究结果表明,TiNi合金不同于一般的金属,它的静、动态应力应变曲线出现了两个屈服平台、两个弹性阶段和两个非弹性变形阶段,同时,TiNi合金是一种比较脆的金属,在动态冲击载荷下容易发生脆断。
2017, 46(S1):51-55.
摘要:
通过置氢处理得到不同氢含量的TC16钛合金,采用连续升温法研究了氢含量对TC16钛合金相转变温度的影响,利用光学显微镜研究了置氢TC16钛合金的微观组织,应用准静态压缩试验研究了置氢TC16钛合金的变形行为,通过磁脉冲冷镦试验研究了高应变速率下合金的变形行为。结果表明,TC16钛合金相变温度随氢含量的增加而单调递减,当氢含量达到0.30wt.%时,相变温度大约下降150℃；置氢TC16钛合金微观组织发生变化,低氢时出现了马氏体组织,高氢时主要由等轴β相组织构成；置氢TC16钛合金的应变速率敏感性增加,随着变形速率的提高,其变形性能得到改善,在高应变速率条件下压缩变形极限大于86%,通过冷镦试验制备了表面完好的托板螺母,对变形行为进行了验证。
通过置氢处理得到不同氢含量的TC16钛合金,采用连续升温法研究了氢含量对TC16钛合金相转变温度的影响,利用光学显微镜研究了置氢TC16钛合金的微观组织,应用准静态压缩试验研究了置氢TC16钛合金的变形行为,通过磁脉冲冷镦试验研究了高应变速率下合金的变形行为。结果表明,TC16钛合金相变温度随氢含量的增加而单调递减,当氢含量达到0.30wt.%时,相变温度大约下降150℃；置氢TC16钛合金微观组织发生变化,低氢时出现了马氏体组织,高氢时主要由等轴β相组织构成；置氢TC16钛合金的应变速率敏感性增加,随着变形速率的提高,其变形性能得到改善,在高应变速率条件下压缩变形极限大于86%,通过冷镦试验制备了表面完好的托板螺母,对变形行为进行了验证。
2017, 46(S1):56-60.
摘要:
针对TiB+TiC陶瓷颗粒增强钛合金提出一种新的强塑性变形方法,即将等径弯曲通道变形应用到非连续增强钛基复合材料中。本文采用通道夹角Φ=120°成功地实现了(TiB+TiC)/Ti6Al4V钛基复合材料1~4道次Bc路径的ECAP变形,研究了剧烈塑性变形对微观组织演化和力学性能的影响。结果表明,剧烈塑性变形可以实现TiB纤维和TiC颗粒的细化,以及基体晶粒的细化；随着挤压次数的增加,基体中偏聚的TiB细长纤维和TiC大颗粒也随着挤压道次的增加也逐渐趋于均匀化,力学性能也得到了提高,抗拉强度能够提高至1205MPa,延伸率与挤压1道次相比也得到了明显提高。
针对TiB+TiC陶瓷颗粒增强钛合金提出一种新的强塑性变形方法,即将等径弯曲通道变形应用到非连续增强钛基复合材料中。本文采用通道夹角Φ=120°成功地实现了(TiB+TiC)/Ti6Al4V钛基复合材料1~4道次Bc路径的ECAP变形,研究了剧烈塑性变形对微观组织演化和力学性能的影响。结果表明,剧烈塑性变形可以实现TiB纤维和TiC颗粒的细化,以及基体晶粒的细化；随着挤压次数的增加,基体中偏聚的TiB细长纤维和TiC大颗粒也随着挤压道次的增加也逐渐趋于均匀化,力学性能也得到了提高,抗拉强度能够提高至1205MPa,延伸率与挤压1道次相比也得到了明显提高。
2017, 46(S1):61-66.
摘要:
TC16钛合金具有良好的力学性能和冷成形性能,在航空航天领域中广泛应用于制作紧固件。为研究TC16钛合金镦制六角头螺栓的变形行为,本文采用MSC.Marc有限元模拟软件,模拟了不同变形条件下TC16钛合金丝材镦制六角头螺栓时的头部变形行为。研究结果表明,摩擦系数对变形程度分布和变形温度分布的影响较大；变形初始温度对变形程度分布的影响较小,但对因材料变形导致的热温升影响较大。摩擦系数较小容易充不满,摩擦系数较大容易产生飞边。摩擦系数为0.1时,有利于六角头的成型,得到的产品形状较好。将模拟结果与实况条件下镦制的六角头螺栓变形结果进行了对比,发现两者之间可以较好地吻合。
TC16钛合金具有良好的力学性能和冷成形性能,在航空航天领域中广泛应用于制作紧固件。为研究TC16钛合金镦制六角头螺栓的变形行为,本文采用MSC.Marc有限元模拟软件,模拟了不同变形条件下TC16钛合金丝材镦制六角头螺栓时的头部变形行为。研究结果表明,摩擦系数对变形程度分布和变形温度分布的影响较大；变形初始温度对变形程度分布的影响较小,但对因材料变形导致的热温升影响较大。摩擦系数较小容易充不满,摩擦系数较大容易产生飞边。摩擦系数为0.1时,有利于六角头的成型,得到的产品形状较好。将模拟结果与实况条件下镦制的六角头螺栓变形结果进行了对比,发现两者之间可以较好地吻合。
2017, 46(S1):67-70.
摘要:
通过室温静态拉伸和扭转试验,结合TEM、SEM等分析检测方法,系统研究了双态Ti-55531合金在拉伸和扭转载荷下的变形和断裂失效行为。结果表明,载荷方式对双态Ti-55531合金变形和断裂行为有显著的影响：首先,该合金扭转剪切强度较拉伸强度低约300MPa,表明该合金的断裂对扭转切应力的敏感性高于拉伸应力。其次,拉伸和扭转变形时,合金主要都受滑移和剪切共同控制,但相对拉伸变形扭转变形时等轴αp产生的剪切滑移带数量更多；且变形时晶界α和等轴αp的界面处易堆积高密度位错。最后,拉伸断口较扭转断口陡峭,拉伸断裂失效是以微孔聚集为主的穿晶断裂机制；而扭转断裂失效则是以微孔聚集和剪切开裂的混合断裂机制。
通过室温静态拉伸和扭转试验,结合TEM、SEM等分析检测方法,系统研究了双态Ti-55531合金在拉伸和扭转载荷下的变形和断裂失效行为。结果表明,载荷方式对双态Ti-55531合金变形和断裂行为有显著的影响：首先,该合金扭转剪切强度较拉伸强度低约300MPa,表明该合金的断裂对扭转切应力的敏感性高于拉伸应力。其次,拉伸和扭转变形时,合金主要都受滑移和剪切共同控制,但相对拉伸变形扭转变形时等轴αp产生的剪切滑移带数量更多；且变形时晶界α和等轴αp的界面处易堆积高密度位错。最后,拉伸断口较扭转断口陡峭,拉伸断裂失效是以微孔聚集为主的穿晶断裂机制；而扭转断裂失效则是以微孔聚集和剪切开裂的混合断裂机制。
2017, 46(S1):71-75.
摘要:
本文对采用磁控溅射先驱丝法制备的SiCf/Ti-60复合材料进行不同温度下长时间热暴露实验,分析了热等静压态和热暴露态复合材料界面区结构稳定性及元素扩散规律。研究结果表明,界面反应层主要产物为TiC,纤维中C、Si元素和基体中Ti及其它合金元素进行互扩散；C元素扩散速率较快,在界面处和基体内形成TiC,基体中的TiC主要集中分布在α相晶界处。SiCf/Ti-60复合材料反应层长大受扩散控制并遵循抛物线定律,界面反应层长大指数因子为2.27×10-4 m/s1/2,界面反应层长大激活能为118 kJ/mol。
本文对采用磁控溅射先驱丝法制备的SiCf/Ti-60复合材料进行不同温度下长时间热暴露实验,分析了热等静压态和热暴露态复合材料界面区结构稳定性及元素扩散规律。研究结果表明,界面反应层主要产物为TiC,纤维中C、Si元素和基体中Ti及其它合金元素进行互扩散；C元素扩散速率较快,在界面处和基体内形成TiC,基体中的TiC主要集中分布在α相晶界处。SiCf/Ti-60复合材料反应层长大受扩散控制并遵循抛物线定律,界面反应层长大指数因子为2.27×10-4 m/s1/2,界面反应层长大激活能为118 kJ/mol。
2017, 46(S1):76-79.
摘要:
本文采用多弧离子镀技术在Ti6Al4V合金表面沉积TiCN涂层,并在基体和TiCN涂层之间引入Ti和TiN过渡层以提高TiCN涂层界面结合强度,研究了海水环境中不同过渡层对TiCN涂层摩擦学性能的影响。研究结果显示,所制备的TiCN涂层具有均匀致密的结构,涂层总厚度均为2 mm。TiN/TiCN涂层硬度高达30 GPa,高硬度平台区域也最长。TiN作为过渡层的TiCN涂层结合强度最高,Lc1和Lc2分别高达60 N和80 N。TiN做过渡层的TiCN涂层具有低的摩擦系数和最低的磨损率,在海水环境中呈现出最佳的耐磨性能。
本文采用多弧离子镀技术在Ti6Al4V合金表面沉积TiCN涂层,并在基体和TiCN涂层之间引入Ti和TiN过渡层以提高TiCN涂层界面结合强度,研究了海水环境中不同过渡层对TiCN涂层摩擦学性能的影响。研究结果显示,所制备的TiCN涂层具有均匀致密的结构,涂层总厚度均为2 mm。TiN/TiCN涂层硬度高达30 GPa,高硬度平台区域也最长。TiN作为过渡层的TiCN涂层结合强度最高,Lc1和Lc2分别高达60 N和80 N。TiN做过渡层的TiCN涂层具有低的摩擦系数和最低的磨损率,在海水环境中呈现出最佳的耐磨性能。
2017, 46(S1):80-84.
摘要:
本文对比研究了退火温度、冷却方式及等温退火工艺对TC6钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明：当在800~840 ℃退火空冷后,合金为等轴组织,强度随着温度增加而缓慢下降,当在880 ℃退火空冷后,β相中有次生α相析出,演变为双态组织,此时合金强度最大但塑性稍低,随着退火温度继续升高,组织明显粗化合金强度下降,超过相变点温度后组织演变为细针状魏氏组织,强度有所提高但塑性明显下降。当在800~1000 ℃退火炉冷后,组织演变和空冷试样组织有两处明显不同：首先,在相变点温度以下,形成双态组织的退火温度高于空冷样品,且β相中没有明显的次生α相析出；其次,在相变点温度以上,合金为层片状魏氏组织。炉冷样品的强度随退火温度增加而单调下降,塑性变化和空冷样品趋势一致,此外冲击韧性在880 ℃处理时最大。等温退火(880 ℃,2 h,炉冷到650 ℃,2 h,空冷)样品的力学性能与880 ℃退火炉冷后相近,强度、塑性和冲击韧性匹配较好。
本文对比研究了退火温度、冷却方式及等温退火工艺对TC6钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明：当在800~840 ℃退火空冷后,合金为等轴组织,强度随着温度增加而缓慢下降,当在880 ℃退火空冷后,β相中有次生α相析出,演变为双态组织,此时合金强度最大但塑性稍低,随着退火温度继续升高,组织明显粗化合金强度下降,超过相变点温度后组织演变为细针状魏氏组织,强度有所提高但塑性明显下降。当在800~1000 ℃退火炉冷后,组织演变和空冷试样组织有两处明显不同：首先,在相变点温度以下,形成双态组织的退火温度高于空冷样品,且β相中没有明显的次生α相析出；其次,在相变点温度以上,合金为层片状魏氏组织。炉冷样品的强度随退火温度增加而单调下降,塑性变化和空冷样品趋势一致,此外冲击韧性在880 ℃处理时最大。等温退火(880 ℃,2 h,炉冷到650 ℃,2 h,空冷)样品的力学性能与880 ℃退火炉冷后相近,强度、塑性和冲击韧性匹配较好。
2017, 46(S1):85-90.
摘要:
通过钛基复合材料螺旋线流动性实验,探索钛基复合材料的流动停止机理。材料在真空自耗电弧炉中熔炼成母合金锭,在真空自耗电极凝壳炉中进行螺旋线浇铸,采用金相显微镜进行了螺旋线不同部位的组织和增强体观察。复合材料流动性试样的根部组织粗大,具有较大的原始β晶粒和较宽的α片层,试样中部组织变得细小,流动性试样的头部具有最细小的组织。增强体TiB均匀的分布在基体中。增强体的加入使复合材料的凝固结晶范围变宽,钛基复合材料的流动停止机制为金属液中部的等轴晶不断长大,当堵塞区的孔径减小到一定值时,金属液和复合材料等轴晶间的摩擦力使金属液停止流动。
通过钛基复合材料螺旋线流动性实验,探索钛基复合材料的流动停止机理。材料在真空自耗电弧炉中熔炼成母合金锭,在真空自耗电极凝壳炉中进行螺旋线浇铸,采用金相显微镜进行了螺旋线不同部位的组织和增强体观察。复合材料流动性试样的根部组织粗大,具有较大的原始β晶粒和较宽的α片层,试样中部组织变得细小,流动性试样的头部具有最细小的组织。增强体TiB均匀的分布在基体中。增强体的加入使复合材料的凝固结晶范围变宽,钛基复合材料的流动停止机制为金属液中部的等轴晶不断长大,当堵塞区的孔径减小到一定值时,金属液和复合材料等轴晶间的摩擦力使金属液停止流动。
2017, 46(S1):91-94.
摘要:
采用热分析(DSC)、扫描电镜(BSEM)、X射线衍射(XRD)、维氏硬度等测试手段,系统地研究了固溶处理后的高Nb-TiAl合金在1000-1300℃时效过程中的相变与组织演变。结果表明：高Nb-TiAl合金固溶处理后,组织偏析未完全消除,并存在α2不稳定相；在连续升温过程中,在1192~1331 ℃之间,存在α2→α相变和γ→α相变；在1200 ℃时效,合金显微组织为α2/γ片层结构, 在1300 ℃时效,显微组织为簇状结构。在1000 ℃与1100 ℃时效,随着时效时间的延长,合金的显微硬度呈现出先下降后上升的趋势,在1200~1300 ℃时效,随着时效时间的延长,合金的显微硬度先上升随后减小。
采用热分析(DSC)、扫描电镜(BSEM)、X射线衍射(XRD)、维氏硬度等测试手段,系统地研究了固溶处理后的高Nb-TiAl合金在1000-1300℃时效过程中的相变与组织演变。结果表明：高Nb-TiAl合金固溶处理后,组织偏析未完全消除,并存在α2不稳定相；在连续升温过程中,在1192~1331 ℃之间,存在α2→α相变和γ→α相变；在1200 ℃时效,合金显微组织为α2/γ片层结构, 在1300 ℃时效,显微组织为簇状结构。在1000 ℃与1100 ℃时效,随着时效时间的延长,合金的显微硬度呈现出先下降后上升的趋势,在1200~1300 ℃时效,随着时效时间的延长,合金的显微硬度先上升随后减小。
2017, 46(S1):95-98.
摘要:
在1300℃(Tα-20℃)采用包套近等温热挤压得到Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B合金方形棒材,研究了方棒各部位形变、后续热处理组织对其拉伸性能的影响。结果表明：挤压比为3:1时,铸造片层组织未能均匀破碎,变形程度沿边缘到芯部减弱,合金组织主要由细小等轴晶粒带、残余片层及粗细不等的γ晶粒构成。900℃热处理后,合金向等轴γ组织转化,但仍保留挤压态形貌,平均室温断后延伸率3.3%,合金室温和高温(800℃)的抗拉强度、延伸率与性能均一性得到最佳匹配；1150~1350℃以上热处理,合金组织向近γ→双态→片层组织转变,室温抗拉强度和断后延伸率均降低。在900℃长时间保温时,残余片层限制了γ晶粒的生长。
在1300℃(Tα-20℃)采用包套近等温热挤压得到Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B合金方形棒材,研究了方棒各部位形变、后续热处理组织对其拉伸性能的影响。结果表明：挤压比为3:1时,铸造片层组织未能均匀破碎,变形程度沿边缘到芯部减弱,合金组织主要由细小等轴晶粒带、残余片层及粗细不等的γ晶粒构成。900℃热处理后,合金向等轴γ组织转化,但仍保留挤压态形貌,平均室温断后延伸率3.3%,合金室温和高温(800℃)的抗拉强度、延伸率与性能均一性得到最佳匹配；1150~1350℃以上热处理,合金组织向近γ→双态→片层组织转变,室温抗拉强度和断后延伸率均降低。在900℃长时间保温时,残余片层限制了γ晶粒的生长。
2017, 46(S1):99-103.
摘要:
Ti5Al2.5Sn ELI钛合金是航空航天等领域的重要结构材料。本文采用TEM、XRD等分析方法对该合金的铸造组织和力学性能进行了研究。结果表明,Ti5Al2.5Sn ELI钛合金铸态显微组织由α相组成,并呈片状分布,经HIP处理后显微组织未有明显变化,缺陷弥合部位有再结晶现象；该合金在常温下具有中等强度和良好塑、韧性,疲劳裂纹扩展速率较低,断裂韧性采用25 mm试样无法获得准确KIc值,只能得到条件值Kq,ELI级合金的抗断裂和抗裂纹扩展能力高于非ELI级合金。
Ti5Al2.5Sn ELI钛合金是航空航天等领域的重要结构材料。本文采用TEM、XRD等分析方法对该合金的铸造组织和力学性能进行了研究。结果表明,Ti5Al2.5Sn ELI钛合金铸态显微组织由α相组成,并呈片状分布,经HIP处理后显微组织未有明显变化,缺陷弥合部位有再结晶现象；该合金在常温下具有中等强度和良好塑、韧性,疲劳裂纹扩展速率较低,断裂韧性采用25 mm试样无法获得准确KIc值,只能得到条件值Kq,ELI级合金的抗断裂和抗裂纹扩展能力高于非ELI级合金。
2017, 46(S1):104-108.
摘要:
针对复杂形状纯钛件的精密制备,采用粉末注射成形技术,设计了几种不同粉末组成,制备成催化脱脂型喂料,再经粉末注射成形,烧结成制品。系统研究了烧结工艺参数对钛烧结件致密度、碳氧含量、显微组织和力学性能的影响。实验结果表明: 综合性能较好的P3试样钛件经1250 oC真空烧结2h后,致密度为95.7%,其C、O 含量分别为0. 14%和0. 46%,拉伸强度968MPa,抗弯强度为1141MPa,抗拉强度为720MPa,延伸率为4.5%,晶粒细小均匀,并呈现韧性断裂特征。
针对复杂形状纯钛件的精密制备,采用粉末注射成形技术,设计了几种不同粉末组成,制备成催化脱脂型喂料,再经粉末注射成形,烧结成制品。系统研究了烧结工艺参数对钛烧结件致密度、碳氧含量、显微组织和力学性能的影响。实验结果表明: 综合性能较好的P3试样钛件经1250 oC真空烧结2h后,致密度为95.7%,其C、O 含量分别为0. 14%和0. 46%,拉伸强度968MPa,抗弯强度为1141MPa,抗拉强度为720MPa,延伸率为4.5%,晶粒细小均匀,并呈现韧性断裂特征。
2017, 46(S1):109-111.
摘要:
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。
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。
2017, 46(S1):112-117.
摘要:
本研究采用Nd:YAG激光成功地对TiB晶须和La2O3颗粒混杂增强的原位钛基复合材料进行了焊接。利用金相观察、X-ray衍射、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试方法,研究了激光焊接过程中TiB的演变行为,探讨了激光焊接头中的物相组成,TiB的分布及形貌特征,及TiB(或La2O3)和基体之间的界面关系。研究结果表明,TiB依然存在于焊接接头中,未发现有害物相的形成。在接头熔化区和靠近焊接热源的热影响区中,TiB尺寸显著细化,重新分布于b柱状晶晶界形成新颖的网络状结构。而在远离熔合线的热影响区中,由于受焊接热输入影响小,仅有少量TiB晶须通过B原子的强化扩散而改变了尺寸大小。而靠近母材的TiB未有变化,保持着和母材中TiB相似的形貌特征。进一步的TEM研究证明,增强体和基体之间的界面干净,仍保持良好的界面结合关系,未发现任何不良界面反应的发生,这也表明在激光焊接过程中,增强体和钛基体之间的界面结构是比较稳定的。
本研究采用Nd:YAG激光成功地对TiB晶须和La2O3颗粒混杂增强的原位钛基复合材料进行了焊接。利用金相观察、X-ray衍射、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试方法,研究了激光焊接过程中TiB的演变行为,探讨了激光焊接头中的物相组成,TiB的分布及形貌特征,及TiB(或La2O3)和基体之间的界面关系。研究结果表明,TiB依然存在于焊接接头中,未发现有害物相的形成。在接头熔化区和靠近焊接热源的热影响区中,TiB尺寸显著细化,重新分布于b柱状晶晶界形成新颖的网络状结构。而在远离熔合线的热影响区中,由于受焊接热输入影响小,仅有少量TiB晶须通过B原子的强化扩散而改变了尺寸大小。而靠近母材的TiB未有变化,保持着和母材中TiB相似的形貌特征。进一步的TEM研究证明,增强体和基体之间的界面干净,仍保持良好的界面结合关系,未发现任何不良界面反应的发生,这也表明在激光焊接过程中,增强体和钛基体之间的界面结构是比较稳定的。
2017, 46(S1):118-123.
摘要:
采用不同的制坯和模锻工艺,研究了锻造工艺对TC4钛合金风扇叶片锻件的组织和动态力学性能的影响。研究结果表明：在Tβ-30℃~Tβ-50℃锻造温度范围内,初生a相含量越多,材料在局域化变形区域的协调变形能力越好,绝热剪切敏感性越小,动态强度相当,而动态塑性更高。制坯温度高于模锻温度时,在锻件中会产生两套初生a相,在初生a相总含量相当时,此种组织在高应变率下的协调变形能力较常规双态组织差,即动态力学性能较差。因此,对于TC4风扇叶片锻件,应保证制坯温度低于模锻温度的前提下,采用较低的模锻温度,进而获得抗动态冲击能力最好的组织。
采用不同的制坯和模锻工艺,研究了锻造工艺对TC4钛合金风扇叶片锻件的组织和动态力学性能的影响。研究结果表明：在Tβ-30℃~Tβ-50℃锻造温度范围内,初生a相含量越多,材料在局域化变形区域的协调变形能力越好,绝热剪切敏感性越小,动态强度相当,而动态塑性更高。制坯温度高于模锻温度时,在锻件中会产生两套初生a相,在初生a相总含量相当时,此种组织在高应变率下的协调变形能力较常规双态组织差,即动态力学性能较差。因此,对于TC4风扇叶片锻件,应保证制坯温度低于模锻温度的前提下,采用较低的模锻温度,进而获得抗动态冲击能力最好的组织。
2017, 46(S1):124-128.
摘要:
钛合金在航空发动机上使用时存在保载疲劳失效现象。钛合金保载疲劳寿命显著低于普通疲劳寿命且其断裂特征有别于普通疲劳。本文通过系统的实验研究,从疲劳断口、二次裂纹以及应变积累等方面总结了保载疲劳的失效特征。研究对象涵盖了保载敏感性强、弱以及无的钛合金类型。利用上述总结的特征,给出了判定钛合金保载疲劳失效及敏感性强弱的方法,该方法可为保载疲劳实验研究和工程失效分析提供指导。
钛合金在航空发动机上使用时存在保载疲劳失效现象。钛合金保载疲劳寿命显著低于普通疲劳寿命且其断裂特征有别于普通疲劳。本文通过系统的实验研究,从疲劳断口、二次裂纹以及应变积累等方面总结了保载疲劳的失效特征。研究对象涵盖了保载敏感性强、弱以及无的钛合金类型。利用上述总结的特征,给出了判定钛合金保载疲劳失效及敏感性强弱的方法,该方法可为保载疲劳实验研究和工程失效分析提供指导。
2017, 46(S1):129-133.
摘要:
TB9合金属于亚稳型β钛合金,热处理强化效果明显,抗腐蚀性强、本文研究了固溶处理、固溶+时效处理对TB9合金力学性能和显微组织的影响,结果表明：经过800℃-900℃固溶处理后,TB9合金强度随固溶温度提高逐渐下降,塑性变化不明显；超过820℃固溶处理时,β晶粒尺寸迅速长大； 800℃-900℃固溶处理后对时效态TB9合金强度影响不明显；塑性随固溶温度上升明显下降,延伸率从15%降低到10%,面缩率从37.5%下降到20%以下；经过820℃/30min、WQ+520℃/8h、AC固溶时效处理后α相充分析出,合金性能稳定。
TB9合金属于亚稳型β钛合金,热处理强化效果明显,抗腐蚀性强、本文研究了固溶处理、固溶+时效处理对TB9合金力学性能和显微组织的影响,结果表明：经过800℃-900℃固溶处理后,TB9合金强度随固溶温度提高逐渐下降,塑性变化不明显；超过820℃固溶处理时,β晶粒尺寸迅速长大； 800℃-900℃固溶处理后对时效态TB9合金强度影响不明显；塑性随固溶温度上升明显下降,延伸率从15%降低到10%,面缩率从37.5%下降到20%以下；经过820℃/30min、WQ+520℃/8h、AC固溶时效处理后α相充分析出,合金性能稳定。
28 泡沫钛孔隙结构及力学性能
2017, 46(S1):134-138.
摘要:
通过挂浆烧结法制备了两种不同孔隙结构的泡沫钛,利用数码相机和扫描电镜对泡沫钛孔隙结构与形貌观特征进行了观察,通过静态的室温压缩试验,测试了泡沫钛的力学性能与吸能特性。研究发现,应用挂浆烧结法制备的泡沫钛继承了先驱体的结构特征,呈三维立体网状结构,且孔棱是非致密的,存在大量的微孔。泡沫钛是应变速率不敏感的,在应变速率3×10-4s-1~1×10-2s-1范围内,其屈服强度为1.00MPa~2.38MPa,且泡沫钛具有一定的吸能特性,细孔泡沫钛和粗孔泡沫钛的最大吸能量分别为0.78MJ/m3和0.22MJ/m3。
通过挂浆烧结法制备了两种不同孔隙结构的泡沫钛,利用数码相机和扫描电镜对泡沫钛孔隙结构与形貌观特征进行了观察,通过静态的室温压缩试验,测试了泡沫钛的力学性能与吸能特性。研究发现,应用挂浆烧结法制备的泡沫钛继承了先驱体的结构特征,呈三维立体网状结构,且孔棱是非致密的,存在大量的微孔。泡沫钛是应变速率不敏感的,在应变速率3×10-4s-1~1×10-2s-1范围内,其屈服强度为1.00MPa~2.38MPa,且泡沫钛具有一定的吸能特性,细孔泡沫钛和粗孔泡沫钛的最大吸能量分别为0.78MJ/m3和0.22MJ/m3。
2017, 46(S1):139-144.
摘要:
本文对钛合金半环的超塑成形技术进行了工艺研究。采用正反胀形方法来控制成形后半环的壁厚,并通过数值模拟手段,对壁厚控制的关键即正反胀形模具型面进行了优化设计,同时进行了试验验证。结果表明数值模拟数据较好的预测了超塑成形后的半环壁厚分布,利用优化后的正反胀模具实现了半环试验件的壁厚均匀化。该方法能够明显提高材料利用率和后续车加工效率,并降低制造成本。
本文对钛合金半环的超塑成形技术进行了工艺研究。采用正反胀形方法来控制成形后半环的壁厚,并通过数值模拟手段,对壁厚控制的关键即正反胀形模具型面进行了优化设计,同时进行了试验验证。结果表明数值模拟数据较好的预测了超塑成形后的半环壁厚分布,利用优化后的正反胀模具实现了半环试验件的壁厚均匀化。该方法能够明显提高材料利用率和后续车加工效率,并降低制造成本。
2017, 46(S1):145-149.
摘要:
本研究采用钛网层叠扩散连接法制备多孔Ti-6Al-4V合金,通过780℃/2h,FC；950℃ /2h,FC；950℃/2h,FC+540 /4h,FC三种不同真空热处理方法,获得具有不同显微组织的多孔Ti6Al4V合金。研究了孔壁显微组织对合金力学性能的影响。研究结果表明：多孔Ti-6Al-4V合金的弹性模量、抗拉强度可分别在9.5~12.2GPa和360~505MPa范围内调整,并获得在R=-1,f=10Hz,N=5×106循环载荷条件下疲劳强度水平为40~80MPa。另外发现,热处理工艺对抗拉强度的影响程度远大于对弹性模量的影响。
本研究采用钛网层叠扩散连接法制备多孔Ti-6Al-4V合金,通过780℃/2h,FC；950℃ /2h,FC；950℃/2h,FC+540 /4h,FC三种不同真空热处理方法,获得具有不同显微组织的多孔Ti6Al4V合金。研究了孔壁显微组织对合金力学性能的影响。研究结果表明：多孔Ti-6Al-4V合金的弹性模量、抗拉强度可分别在9.5~12.2GPa和360~505MPa范围内调整,并获得在R=-1,f=10Hz,N=5×106循环载荷条件下疲劳强度水平为40~80MPa。另外发现,热处理工艺对抗拉强度的影响程度远大于对弹性模量的影响。
2017, 46(S1):150-155.
摘要:
本文研究了新型医用Ti-15Mo合金的固溶态和时效态的显微组织及力学性能响应,分析了合金的相组成及其转变关系。通过对固溶处理的温度、时间与β相晶粒尺寸的关系的系统研究,分析Ti-15Mo合金晶粒长大过程中的动力学影响因素。采用显微组织观察和硬度测试的方法对于不同时效条件下相变化进行分析,阐述了不同相变及组织状态对于性能的影响作用,揭示了Ti-15Mo合金组织的相变过程及其对于性能的影响机制。从而为该合金在材料应用方面的研究提供良好的基础。
本文研究了新型医用Ti-15Mo合金的固溶态和时效态的显微组织及力学性能响应,分析了合金的相组成及其转变关系。通过对固溶处理的温度、时间与β相晶粒尺寸的关系的系统研究,分析Ti-15Mo合金晶粒长大过程中的动力学影响因素。采用显微组织观察和硬度测试的方法对于不同时效条件下相变化进行分析,阐述了不同相变及组织状态对于性能的影响作用,揭示了Ti-15Mo合金组织的相变过程及其对于性能的影响机制。从而为该合金在材料应用方面的研究提供良好的基础。
2017, 46(S1):156-160.
摘要:
随着钛合金锻件的大型化,锻造过程中应力场、温度场不均匀问题更加突出,锻件局部形成锋锐织构的可能性大大增加,易对产品的可靠性及安全性造成危害。本文利用EBSD技术,对比了工业生产的大规格TC18钛合金棒材不同位置中心及表层的组织及织构差异,通过观察两者在不同保温温度下α相及β相的组织及织构特征,研究退火后组织及织构演变规律。结果表明：在两相区,β相主要发生回复,部分α相发生再结晶,β相晶粒尺寸及织构基本不发生变化。接近相变点时,大尺寸回复态β晶粒易于利用尺寸优势吞并其他晶粒；部分α相,特别是晶界处取向接近的片层α相,易于通过合并发生晶粒长大；特殊取向的α相更易发生相变,相变的α相不会形成新的β晶核。在单相区,β相发生再结晶及晶粒长大,且无择尤现象,β相织构明显减弱。
随着钛合金锻件的大型化,锻造过程中应力场、温度场不均匀问题更加突出,锻件局部形成锋锐织构的可能性大大增加,易对产品的可靠性及安全性造成危害。本文利用EBSD技术,对比了工业生产的大规格TC18钛合金棒材不同位置中心及表层的组织及织构差异,通过观察两者在不同保温温度下α相及β相的组织及织构特征,研究退火后组织及织构演变规律。结果表明：在两相区,β相主要发生回复,部分α相发生再结晶,β相晶粒尺寸及织构基本不发生变化。接近相变点时,大尺寸回复态β晶粒易于利用尺寸优势吞并其他晶粒；部分α相,特别是晶界处取向接近的片层α相,易于通过合并发生晶粒长大；特殊取向的α相更易发生相变,相变的α相不会形成新的β晶核。在单相区,β相发生再结晶及晶粒长大,且无择尤现象,β相织构明显减弱。
2017, 46(S1):161-165.
摘要:
高强度钛合金TC18表面采用超音速火焰喷涂制备WC10Co4Cr涂层是解决其耐磨损需求的重要手段之一。本文以氧气流量、煤油流量、喷涂距离和送粉量作为四个主要工艺参数构建了四因素3水平(L9_3_4)正交试验,通过对比涂层工艺参数对涂层孔隙率、W2C含量的影响,获得了优化的涂层制备工艺参数：氧气流量为873NLPM,煤油流量为22LPH,喷涂距离为380mm,送粉量为60g/min的工艺参数,涂层孔隙率不大于1%,显微硬度高达HV0.31204.8,结合强度高达74.5MPa,涂层弯曲后无剥落,满足AMS 2447标准要求。试验条件下,WC10Co4Cr涂层的磨损量为3.371×10-7mm3/N.m,TC18的磨损量为2.095×10-3mm3/N.m,WC10Co4Cr涂层大幅度提高了TC18钛合金的耐磨性能。
高强度钛合金TC18表面采用超音速火焰喷涂制备WC10Co4Cr涂层是解决其耐磨损需求的重要手段之一。本文以氧气流量、煤油流量、喷涂距离和送粉量作为四个主要工艺参数构建了四因素3水平(L9_3_4)正交试验,通过对比涂层工艺参数对涂层孔隙率、W2C含量的影响,获得了优化的涂层制备工艺参数：氧气流量为873NLPM,煤油流量为22LPH,喷涂距离为380mm,送粉量为60g/min的工艺参数,涂层孔隙率不大于1%,显微硬度高达HV0.31204.8,结合强度高达74.5MPa,涂层弯曲后无剥落,满足AMS 2447标准要求。试验条件下,WC10Co4Cr涂层的磨损量为3.371×10-7mm3/N.m,TC18的磨损量为2.095×10-3mm3/N.m,WC10Co4Cr涂层大幅度提高了TC18钛合金的耐磨性能。
2017, 46(S1):166-170.
摘要:
研究了不同厚度Ti60钛合金板材电子束焊接接头的显微组织与力学性能。研究结果表明,不同厚度Ti60合金板材的焊接接头均由熔合区、热影响区和母材区组成,熔合区由粗大的柱状晶组成。板材厚度对柱状晶内部显微组织影响很小,不同厚度的板材熔合区柱状晶内的显微组织相似,均由细小的片层α相和少量β相组成,不同厚度的板材电子束焊接接头熔合区均具有较高的硬度和强度。700℃焊后热处理会使熔合区α相的边界处析出大量的硅化物。
研究了不同厚度Ti60钛合金板材电子束焊接接头的显微组织与力学性能。研究结果表明,不同厚度Ti60合金板材的焊接接头均由熔合区、热影响区和母材区组成,熔合区由粗大的柱状晶组成。板材厚度对柱状晶内部显微组织影响很小,不同厚度的板材熔合区柱状晶内的显微组织相似,均由细小的片层α相和少量β相组成,不同厚度的板材电子束焊接接头熔合区均具有较高的硬度和强度。700℃焊后热处理会使熔合区α相的边界处析出大量的硅化物。
2017, 46(S1):171-174.
摘要:
采用孔模热拉拔工艺制备Ti6321合金Ф2.9mm丝材,研究了丝材成形过程中组织结构和力学性能的演变规律。研究结果表明,初生α相平均晶粒尺寸由10.5μm减小至2.1μm左右,微观组织得了显著的细化,抗拉强度由1035MPa提高至1250MPa。采用扫描电镜观察了丝材的拉伸断口,为典型的韧性断裂。并采用EBSD研究了丝材内部织构,存在(0001)⊥轴向织构和{0001}<10-10>织构,晶粒细化和织构是造成丝材强化的主要原因。
采用孔模热拉拔工艺制备Ti6321合金Ф2.9mm丝材,研究了丝材成形过程中组织结构和力学性能的演变规律。研究结果表明,初生α相平均晶粒尺寸由10.5μm减小至2.1μm左右,微观组织得了显著的细化,抗拉强度由1035MPa提高至1250MPa。采用扫描电镜观察了丝材的拉伸断口,为典型的韧性断裂。并采用EBSD研究了丝材内部织构,存在(0001)⊥轴向织构和{0001}<10-10>织构,晶粒细化和织构是造成丝材强化的主要原因。
2017, 46(S1):175-179.
摘要:
本文对比分析了TC17钛合金两种典型组织形态(等轴组织和网篮组织)对高周疲劳断口形貌的影响。结果表明：两种组织的宏观疲劳断口均呈现出脆性断裂的特征,疲劳源区均位于试样表面,但是高周疲劳断口形貌却呈现显著差异,主要表现在宏观粗糙程度和微观形貌特征两个方面。宏观上看,等轴组织的疲劳断口较为平整,疲劳裂纹源区和扩展区的面积占断口面积的比例较大,网篮组织的疲劳断口则非常粗糙,表面起伏较大,疲劳断裂区占断口面积的比例较小。微观上看,两种组织形态的显微组织特征在断口形貌上均有体现,等轴组织的微观断口形貌较为细小,疲劳条带与组织中等轴α相具有相似尺寸；网篮组织的疲劳断口上可以看到α片层交织的形貌特征,二次裂纹遍布裂纹扩展的各个阶段,疲劳条带与等轴组织中的条带特征也有较大差异。
本文对比分析了TC17钛合金两种典型组织形态(等轴组织和网篮组织)对高周疲劳断口形貌的影响。结果表明：两种组织的宏观疲劳断口均呈现出脆性断裂的特征,疲劳源区均位于试样表面,但是高周疲劳断口形貌却呈现显著差异,主要表现在宏观粗糙程度和微观形貌特征两个方面。宏观上看,等轴组织的疲劳断口较为平整,疲劳裂纹源区和扩展区的面积占断口面积的比例较大,网篮组织的疲劳断口则非常粗糙,表面起伏较大,疲劳断裂区占断口面积的比例较小。微观上看,两种组织形态的显微组织特征在断口形貌上均有体现,等轴组织的微观断口形貌较为细小,疲劳条带与组织中等轴α相具有相似尺寸；网篮组织的疲劳断口上可以看到α片层交织的形貌特征,二次裂纹遍布裂纹扩展的各个阶段,疲劳条带与等轴组织中的条带特征也有较大差异。
2017, 46(S1):180-184.
摘要:
本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪和电子拉伸试验机等分析测试方法,系统地研究了Fe元素含量变化对Ti-xFe-B(x=1 ~ 5 wt%)合金铸态组织演变及力学性能的影响。研究表明：在Fe含量1 ~ 3 wt%时,合金组织由片层状α相和少量β相组成,当Fe含量增加至4 ~ 5 wt%时,合金组织的组成中β相增加显著,同时随着Fe含量从1 wt%增至5 wt%,析出化合物中Fe元素含量上升,α相晶粒尺寸下降了56.5%；随着Fe含量增加,合金力学性能改变显著,维氏硬度增加了45.7%,抗拉强度由502 MPa增加至834 MPa,但合金塑性下降明显,断面收缩率从30.4%下降至9.5%,断裂伸长率由19.4%下降到7.9%。结果显示,当Fe含量在3 ~ 4 wt%时,合金可以达到强度和塑性的最佳匹配,具有更大的开发潜力。
本文利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪和电子拉伸试验机等分析测试方法,系统地研究了Fe元素含量变化对Ti-xFe-B(x=1 ~ 5 wt%)合金铸态组织演变及力学性能的影响。研究表明：在Fe含量1 ~ 3 wt%时,合金组织由片层状α相和少量β相组成,当Fe含量增加至4 ~ 5 wt%时,合金组织的组成中β相增加显著,同时随着Fe含量从1 wt%增至5 wt%,析出化合物中Fe元素含量上升,α相晶粒尺寸下降了56.5%；随着Fe含量增加,合金力学性能改变显著,维氏硬度增加了45.7%,抗拉强度由502 MPa增加至834 MPa,但合金塑性下降明显,断面收缩率从30.4%下降至9.5%,断裂伸长率由19.4%下降到7.9%。结果显示,当Fe含量在3 ~ 4 wt%时,合金可以达到强度和塑性的最佳匹配,具有更大的开发潜力。
2017, 46(S1):185-189.
摘要:
通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同TiC含量(1,2.5,5,7.5,10,15vol.%)的近α高温钛合金基复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和万能材料试验机,系统研究了TiCp含量对近α高温钛合金基复合材料显微组织和力学性能的影响规律。研究结果表明,可以利用Ti与C之间的原位反应制备TiC/Ti复合材料,随着TiC含量的升高,TiC的形态逐渐由长条状向等轴状、枝晶状发展,其不同的形态主要是由其凝固路径决定的。室温压缩性能表明,随着TiC含量的升高,抗压强度和屈服强度明显升高,但达到一定值后强度有不同程度的降低,而压缩率随着TiC含量的升高明显降低。
通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同TiC含量(1,2.5,5,7.5,10,15vol.%)的近α高温钛合金基复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和万能材料试验机,系统研究了TiCp含量对近α高温钛合金基复合材料显微组织和力学性能的影响规律。研究结果表明,可以利用Ti与C之间的原位反应制备TiC/Ti复合材料,随着TiC含量的升高,TiC的形态逐渐由长条状向等轴状、枝晶状发展,其不同的形态主要是由其凝固路径决定的。室温压缩性能表明,随着TiC含量的升高,抗压强度和屈服强度明显升高,但达到一定值后强度有不同程度的降低,而压缩率随着TiC含量的升高明显降低。
2017, 46(S1):190-194.
摘要:
通过在石墨铸型内表面涂敷Y2O3、Al2O3、CaZrO3耐火氧化物涂料,研究涂层成分对纯钛铸件界面反应和表面组织性能的影响规律。结果表明：涂敷涂料能有效克服石墨铸型对铸件的激冷作用。Y2O3涂料与钛液无化学反应发生,稳定性最佳,仅物理粘附于铸件表面。Al2O3和CaZrO3涂料均与钛液发生了界面反应,分别生成Ti-Al-O和 Ca-Ti-O的化合物,Al2O3反应程度尤为剧烈。涂刷涂料后钛铸件表面晶粒尺寸、粗晶层厚度和显微硬度明显增大,变化趋势均为未涂刷< Y2O3< CaZrO3< Al2O3。
通过在石墨铸型内表面涂敷Y2O3、Al2O3、CaZrO3耐火氧化物涂料,研究涂层成分对纯钛铸件界面反应和表面组织性能的影响规律。结果表明：涂敷涂料能有效克服石墨铸型对铸件的激冷作用。Y2O3涂料与钛液无化学反应发生,稳定性最佳,仅物理粘附于铸件表面。Al2O3和CaZrO3涂料均与钛液发生了界面反应,分别生成Ti-Al-O和 Ca-Ti-O的化合物,Al2O3反应程度尤为剧烈。涂刷涂料后钛铸件表面晶粒尺寸、粗晶层厚度和显微硬度明显增大,变化趋势均为未涂刷< Y2O3< CaZrO3< Al2O3。
2017, 46(S1):195-199.
摘要:
利用电子束逐层熔化(Additive manufacture-electron beam melting, AM-EBM)快速成型技术制备了孔隙率分层状梯度分布的Ti-6Al-4V合金,研究了退火处理对梯度多孔材料组织和力学性能的影响。结果表明,该梯度多孔材料孔壁组织为α’片层组织,片层之间有极少量的β相；其有效抗压强度、弹性模量为各均匀组分强度与模量的权重平均值。梯度多孔材料各层界面处容易产生应力不均,使其强度降低。在950oC退火处理1h后,α相片层明显粗化,孔梁塑性提高,但有效弹性模量和抗压强度略有降低,优化了层状多孔材料的力学性质。
利用电子束逐层熔化(Additive manufacture-electron beam melting, AM-EBM)快速成型技术制备了孔隙率分层状梯度分布的Ti-6Al-4V合金,研究了退火处理对梯度多孔材料组织和力学性能的影响。结果表明,该梯度多孔材料孔壁组织为α’片层组织,片层之间有极少量的β相；其有效抗压强度、弹性模量为各均匀组分强度与模量的权重平均值。梯度多孔材料各层界面处容易产生应力不均,使其强度降低。在950oC退火处理1h后,α相片层明显粗化,孔梁塑性提高,但有效弹性模量和抗压强度略有降低,优化了层状多孔材料的力学性质。
2017, 46(S1):200-203.
摘要:
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。
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。
2017, 46(S1):204-210.
摘要:
利用Gleeble 3800热模拟试验机对两种TC4-xFe合金在应变速率范围为1~10 s-1,变形温度介于800~950℃之间,工程应变量为60%条件下的热变形行为进行研究。通过对应力应变曲线的分析研究,建立了以变形温度、应变速率和真应变为参数的本构方程。TC4-0.18Fe和TC4-0.55Fe合金计算得到的变形激活能分别为550.77kJ/mol和420.57kJ/mol。基于动态材料学模型,构造出合金在真应变为0.92下各自的加工图,借此来评估合金的流变失稳区并优化相应的工艺参数。结果表明：这两种合金的理想加工条件为950℃/5~10s-1,功率耗散效率分别为0.52和0.47。
利用Gleeble 3800热模拟试验机对两种TC4-xFe合金在应变速率范围为1~10 s-1,变形温度介于800~950℃之间,工程应变量为60%条件下的热变形行为进行研究。通过对应力应变曲线的分析研究,建立了以变形温度、应变速率和真应变为参数的本构方程。TC4-0.18Fe和TC4-0.55Fe合金计算得到的变形激活能分别为550.77kJ/mol和420.57kJ/mol。基于动态材料学模型,构造出合金在真应变为0.92下各自的加工图,借此来评估合金的流变失稳区并优化相应的工艺参数。结果表明：这两种合金的理想加工条件为950℃/5~10s-1,功率耗散效率分别为0.52和0.47。
2017, 46(S1):211-216.
摘要:
针对Ti2AlNb合金旋压加工的实际工况与特点,基于有限元软件的动态、显式模块建立了Ti2AlNb合金薄壁壳体强旋成形的三维弹塑性模型,并解决了多道次旋压模拟过程中涉及到的应力集中过大,变形不均性等问题。基于该数值模型,对旋压工艺进行了优化,并分析了不同道次下旋压件变形区的应力应变状态。模拟结果表明：道次的增多会导致应力集中现象发生,同时应变增大,造成旋压件变形不均匀、贴膜性不好,采用道次间退火工艺可减小应力集中与变形不均匀性。通过与旋压试验过程中出现的开裂、起皱等缺陷进行对比,验证了多道次强旋成形有限元模型的准确性。
针对Ti2AlNb合金旋压加工的实际工况与特点,基于有限元软件的动态、显式模块建立了Ti2AlNb合金薄壁壳体强旋成形的三维弹塑性模型,并解决了多道次旋压模拟过程中涉及到的应力集中过大,变形不均性等问题。基于该数值模型,对旋压工艺进行了优化,并分析了不同道次下旋压件变形区的应力应变状态。模拟结果表明：道次的增多会导致应力集中现象发生,同时应变增大,造成旋压件变形不均匀、贴膜性不好,采用道次间退火工艺可减小应力集中与变形不均匀性。通过与旋压试验过程中出现的开裂、起皱等缺陷进行对比,验证了多道次强旋成形有限元模型的准确性。
2017, 46(S1):217-220.
摘要:
采用高压凝固设备制备了Ti-48Al(at.%)合金,并在真空封装后进行热处理实验,研究热处理对高压凝固Ti-48Al合金的片层组织失稳机理。结果表明,在低于共析转变温度进行热处理时,常压凝固Ti-48Al合金组织中较难发现α2相颗粒,而高压凝固片层组织界面处已开始析出α2相颗粒。加热至1280℃进一步确定,相比于常压凝固,高压凝固Ti-48Al合金更易分解,且片层组织中γ相优先分解,长杆状的残余α2相经历球化长大,本文的研究为进一步研究高压下组织与相转变提供了基础,丰富了高压凝固理论。
采用高压凝固设备制备了Ti-48Al(at.%)合金,并在真空封装后进行热处理实验,研究热处理对高压凝固Ti-48Al合金的片层组织失稳机理。结果表明,在低于共析转变温度进行热处理时,常压凝固Ti-48Al合金组织中较难发现α2相颗粒,而高压凝固片层组织界面处已开始析出α2相颗粒。加热至1280℃进一步确定,相比于常压凝固,高压凝固Ti-48Al合金更易分解,且片层组织中γ相优先分解,长杆状的残余α2相经历球化长大,本文的研究为进一步研究高压下组织与相转变提供了基础,丰富了高压凝固理论。
2017, 46(S1):221-224.
摘要:
通过X射线衍射法(XRD)对TA15钛合金大规格中厚度板材试样的(213)晶面进行扫描,观察其峰形的变化,并采用sin 2Y法进行计算,得到残余应力值。在板材表面的不同位置残余应力出现较大偏差,使得测试结果不可靠。在30°~85°范围内对试样进行衍射扫描的基础上,认为粗晶是造成残余应力测定偏差大的原因,提出加大X射线照射面积的方法,准确测定残余应力。结果表明：TA15钛合金中厚板材热轧制后,表面存在着较大的残余压应力,范围在-250MPa~-450MPa之间,测量偏差均在±50MPa以内。进一步分析了TA15钛合金热轧板材残余应力的形成机制,为消除残余应力提供理论基础和试验数据。
通过X射线衍射法(XRD)对TA15钛合金大规格中厚度板材试样的(213)晶面进行扫描,观察其峰形的变化,并采用sin 2Y法进行计算,得到残余应力值。在板材表面的不同位置残余应力出现较大偏差,使得测试结果不可靠。在30°~85°范围内对试样进行衍射扫描的基础上,认为粗晶是造成残余应力测定偏差大的原因,提出加大X射线照射面积的方法,准确测定残余应力。结果表明：TA15钛合金中厚板材热轧制后,表面存在着较大的残余压应力,范围在-250MPa~-450MPa之间,测量偏差均在±50MPa以内。进一步分析了TA15钛合金热轧板材残余应力的形成机制,为消除残余应力提供理论基础和试验数据。
46 TC4脉冲PAW工艺研究
2017, 46(S1):225-229.
摘要:
进行了TC4直流PAW、高频脉冲PAW和“一脉一孔”型PAW焊接工艺研究,对比了三种PAW焊接工艺的焊缝外观形貌,力学性能和工艺性能,后两种焊接工艺焊接接头性能略优于直流PAW。高频PAW焊接工艺的高频脉冲对熔池的冲击作用,有利于增加电弧挺度、提升焊接速度；利用钛合金表面张力大特性配合合理的工艺参数,实现了稳定的TC4“一脉一孔”型焊接工艺,该工艺PAW比传统直流PAW焊缝外观成型更加美观,焊缝背面具有手工GTAW单面焊双面成型形貌特征,且更加均匀、美观,焊缝正面几乎没有下塌；力学性能试验和扫描电镜分析显示“一脉一孔”型PAW焊缝力学性能优于直流PAW,比传统“小孔型”PAW更适合TC4合金的焊接。
进行了TC4直流PAW、高频脉冲PAW和“一脉一孔”型PAW焊接工艺研究,对比了三种PAW焊接工艺的焊缝外观形貌,力学性能和工艺性能,后两种焊接工艺焊接接头性能略优于直流PAW。高频PAW焊接工艺的高频脉冲对熔池的冲击作用,有利于增加电弧挺度、提升焊接速度；利用钛合金表面张力大特性配合合理的工艺参数,实现了稳定的TC4“一脉一孔”型焊接工艺,该工艺PAW比传统直流PAW焊缝外观成型更加美观,焊缝背面具有手工GTAW单面焊双面成型形貌特征,且更加均匀、美观,焊缝正面几乎没有下塌；力学性能试验和扫描电镜分析显示“一脉一孔”型PAW焊缝力学性能优于直流PAW,比传统“小孔型”PAW更适合TC4合金的焊接。
2017, 46(S1):230-234.
摘要:
分析了Ti-6Al-4V合金在900 oC,930 oC,960 oC温度下的氧化行为及表层显微组织变化。在0.5-24 h时间内,氧化层不断增厚,越靠近表面氧化层越疏松。氧含量在氧化层/富氧层界面的5 μm内发生急剧下降,进入富氧层后缓慢下降直到稳定。氧化层中以TiO2为主,同时也出现了Al2O3。富氧层中的a相含量远远高于基体内部,其晶粒尺寸也发生长大。富氧层深度与热暴露时间的关系可用对数函数描述,通过线性回归分析计算出了O在富氧层中的扩散激活能为206 kJ/mol。
分析了Ti-6Al-4V合金在900 oC,930 oC,960 oC温度下的氧化行为及表层显微组织变化。在0.5-24 h时间内,氧化层不断增厚,越靠近表面氧化层越疏松。氧含量在氧化层/富氧层界面的5 μm内发生急剧下降,进入富氧层后缓慢下降直到稳定。氧化层中以TiO2为主,同时也出现了Al2O3。富氧层中的a相含量远远高于基体内部,其晶粒尺寸也发生长大。富氧层深度与热暴露时间的关系可用对数函数描述,通过线性回归分析计算出了O在富氧层中的扩散激活能为206 kJ/mol。
2017, 46(S1):235-240.
摘要:
对Ti-6Al-4V轧制板材依次进行了920oC, 800oC, 850oC, 900oC四次热循环,研究了材料在每次热循环后的显微组织及微观织构的演变,并对热循环前后的拉伸和旋转弯曲疲劳性能进行了比较。结果表明,原材料中存在的长条a相发生再结晶后趋于等轴化,其组织不均匀性在920oC,800oC两次热循环后得到根本性改善,再经历850oC, 900oC两次热循环后,初生a相进一步等轴化并稍有长大,其体积分数维持稳定。原材料具有较强的横向织构,有多个平行于轧制方向的宏观带存在,导致了轧向的疲劳性能优于横向,中值疲劳极限分别为497MPa/474MPa。热循环后横向织构强度有所减弱,并且出现了一定程度的(0001)基面织构。经历4次热循环后,材料的显微组织发生粗化,拉伸强度降低了约20MPa,轧向/横向的中值疲劳极限下降至441MPa/441MPa。
对Ti-6Al-4V轧制板材依次进行了920oC, 800oC, 850oC, 900oC四次热循环,研究了材料在每次热循环后的显微组织及微观织构的演变,并对热循环前后的拉伸和旋转弯曲疲劳性能进行了比较。结果表明,原材料中存在的长条a相发生再结晶后趋于等轴化,其组织不均匀性在920oC,800oC两次热循环后得到根本性改善,再经历850oC, 900oC两次热循环后,初生a相进一步等轴化并稍有长大,其体积分数维持稳定。原材料具有较强的横向织构,有多个平行于轧制方向的宏观带存在,导致了轧向的疲劳性能优于横向,中值疲劳极限分别为497MPa/474MPa。热循环后横向织构强度有所减弱,并且出现了一定程度的(0001)基面织构。经历4次热循环后,材料的显微组织发生粗化,拉伸强度降低了约20MPa,轧向/横向的中值疲劳极限下降至441MPa/441MPa。
2017, 46(S1):241-245.
摘要:
采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,%)的预合金粉末,通过包套热等静压工艺制备了粉末Ti2AlNb合金。实验结果显示,粉末粒度显著影响粉末Ti2AlNb合金的孔隙分布。对制备的粉末Ti2AlNb合金粉末环坯进行X射线探伤,检验结果显示环坯无明显焊接气孔及夹杂缺陷。采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM),研究了热等静压态Ti2AlNb合金电子束焊接头显微组织,从熔合区到母材的组织为单相组织向双态组织过渡,熔合区和热影响区显微硬度略高于母材。
采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,%)的预合金粉末,通过包套热等静压工艺制备了粉末Ti2AlNb合金。实验结果显示,粉末粒度显著影响粉末Ti2AlNb合金的孔隙分布。对制备的粉末Ti2AlNb合金粉末环坯进行X射线探伤,检验结果显示环坯无明显焊接气孔及夹杂缺陷。采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM),研究了热等静压态Ti2AlNb合金电子束焊接头显微组织,从熔合区到母材的组织为单相组织向双态组织过渡,熔合区和热影响区显微硬度略高于母材。
2017, 46(S1):246-249.
摘要:
钛合金作为一种重要的航空材料,具有比强度高,耐蚀性好等优异性能,并具有一定的高温蠕变抗力。但是在更高温度下,有限的蠕变抗力限制了钛合金的进一步应用。实验研究表明,钛合金稳态蠕变过程蠕变激活能与合金的表观扩散激活能非常接近,说明原子的扩散与蠕变过程密切相关。本文采用第一性原理的方法,计算了钛合金中常见的杂质及合金原子的迁移能垒。结果表明,对以空位机制扩散的合金原子,其在基面内迁移的能垒从高到低为Al、V、Ti、Sn、Ta、Mo、Nb、Zr,面间原子迁移由难到易为Al、Sn、V、Ti、Ta、Mo、Nb、Zr。以间隙机制迁移的Co、Fe、Ni迁移能垒较低,与实验观测到的这些原子为快扩散原子相符。
钛合金作为一种重要的航空材料,具有比强度高,耐蚀性好等优异性能,并具有一定的高温蠕变抗力。但是在更高温度下,有限的蠕变抗力限制了钛合金的进一步应用。实验研究表明,钛合金稳态蠕变过程蠕变激活能与合金的表观扩散激活能非常接近,说明原子的扩散与蠕变过程密切相关。本文采用第一性原理的方法,计算了钛合金中常见的杂质及合金原子的迁移能垒。结果表明,对以空位机制扩散的合金原子,其在基面内迁移的能垒从高到低为Al、V、Ti、Sn、Ta、Mo、Nb、Zr,面间原子迁移由难到易为Al、Sn、V、Ti、Ta、Mo、Nb、Zr。以间隙机制迁移的Co、Fe、Ni迁移能垒较低,与实验观测到的这些原子为快扩散原子相符。
