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2018, 35(5):1-7.
摘要:
介绍了等温超塑成形的成形效率、热效率和锻造效率以及工装和模具制造、使用寿命和效率等方面存在的问题。提出采用自动化连续上料加热系统减少热损失和设备闲置时间；使用精密组批整体成形，压机双工作平台工装拆装、加热和冷却方法提高生产效率；使用芯模加框模的设计、采用不同砂型造型并利用真空浇铸的铸造工艺等手段解决大型、特大型工装和模具浇铸成形及使用寿命的问题。最后分析了等温超塑成形的发展趋势，提出了数字化等温锻造实现的途径。
介绍了等温超塑成形的成形效率、热效率和锻造效率以及工装和模具制造、使用寿命和效率等方面存在的问题。提出采用自动化连续上料加热系统减少热损失和设备闲置时间；使用精密组批整体成形，压机双工作平台工装拆装、加热和冷却方法提高生产效率；使用芯模加框模的设计、采用不同砂型造型并利用真空浇铸的铸造工艺等手段解决大型、特大型工装和模具浇铸成形及使用寿命的问题。最后分析了等温超塑成形的发展趋势，提出了数字化等温锻造实现的途径。
2018, 35(5):38-41.
摘要:
通过分析目前国内外大吨位真空自耗电弧炉普遍采用的结构型式，指出了这些型式的电弧炉存在的缺陷和不足，提出了一种双炉室真空自耗电弧炉结构。详细介绍了该SZHL8双炉室真空自耗电弧炉的主体设计方案、主要技术特点和性能指标，重点介绍了研制过程中主要解决的技术难点，包括双炉室共用整流电源技术、水冷炉室结构的优化、坩埚冷却系统、智能熔速控制系统、充氩熔炼实时控制系统等。
通过分析目前国内外大吨位真空自耗电弧炉普遍采用的结构型式，指出了这些型式的电弧炉存在的缺陷和不足，提出了一种双炉室真空自耗电弧炉结构。详细介绍了该SZHL8双炉室真空自耗电弧炉的主体设计方案、主要技术特点和性能指标，重点介绍了研制过程中主要解决的技术难点，包括双炉室共用整流电源技术、水冷炉室结构的优化、坩埚冷却系统、智能熔速控制系统、充氩熔炼实时控制系统等。
2018, 35(5):42-46.
摘要:
针对熔盐氯化各工序中固含量偏高、波动大、控制困难的问题，对氯化工序全流程TiCl4固含量展开了调研。调查结果表明，淋洗罐内固含量偏高、冷凝工序温度控制偏高造成粗TiCl4固含量偏高和沉降过程效果不明显。针对调查结果，提出了熔盐氯化炉欠氯反应技术、收尘室和淋洗系统温度控制技术及沉降控制技术等技术措施，有效降低了淋洗罐和粗TiCl4中的固含量，使淋洗罐内的固含量稳定控制在200 g/L以内，平均值为133.62 g/L；粗TiCl4中的固含量控制在15 g/L以下，减小了固含物对氯化系统和成品的影响，为氯化系统的稳定运行提供了保障，为粗TiCl4精制的产能提高奠定了基础。
针对熔盐氯化各工序中固含量偏高、波动大、控制困难的问题，对氯化工序全流程TiCl4固含量展开了调研。调查结果表明，淋洗罐内固含量偏高、冷凝工序温度控制偏高造成粗TiCl4固含量偏高和沉降过程效果不明显。针对调查结果，提出了熔盐氯化炉欠氯反应技术、收尘室和淋洗系统温度控制技术及沉降控制技术等技术措施，有效降低了淋洗罐和粗TiCl4中的固含量，使淋洗罐内的固含量稳定控制在200 g/L以内，平均值为133.62 g/L；粗TiCl4中的固含量控制在15 g/L以下，减小了固含物对氯化系统和成品的影响，为氯化系统的稳定运行提供了保障，为粗TiCl4精制的产能提高奠定了基础。
2018, 35(5):29-32.
摘要:
通过Thermecmaster-Z热模拟试验机，对TC27钛合金在变形温度900~1 150 ℃和应变速率0.01~10 s-1范围内进行等温恒应变速率热压缩实验，压缩变形量为50%。结果表明，流变应力随应变的增加迅速增大，达到峰值后随应变的增加而减小，最后趋于相对稳定。流变应力随着温度的增加而减小，随着应变速率的增加而增大。TC27钛合金加工图有2个耗散效率峰值区，一个是900 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现动态回复；另一个峰值区为1 050 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现再结晶。
通过Thermecmaster-Z热模拟试验机，对TC27钛合金在变形温度900~1 150 ℃和应变速率0.01~10 s-1范围内进行等温恒应变速率热压缩实验，压缩变形量为50%。结果表明，流变应力随应变的增加迅速增大，达到峰值后随应变的增加而减小，最后趋于相对稳定。流变应力随着温度的增加而减小，随着应变速率的增加而增大。TC27钛合金加工图有2个耗散效率峰值区，一个是900 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现动态回复；另一个峰值区为1 050 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现再结晶。
2018, 35(5):20-23.
摘要:
为研究具有原始粗片层组织的Ti5321合金热压缩变形过程中流变应力、显微组织等随变形条件的变化，在Gleeble-2800型热模拟试验机上进行高温热压缩试验，试验温度790~850 ℃，应变速率为0.01~1 s-1，变形量为30%~70%。结果表明：Ti5321合金的软化机制与片层组织球化和动态再结晶有关，变形量和变形温度是影响合金片层组织球化及β再结晶的主要因素。同一变形温度和应变速率下，随着变形量的增大.会出现片层α相球化及β相再结晶现象。当应变速率和变形量相同时，低温变形主要发生的是片层α相球化行为，高温变形发生的是β相的再结晶。
为研究具有原始粗片层组织的Ti5321合金热压缩变形过程中流变应力、显微组织等随变形条件的变化，在Gleeble-2800型热模拟试验机上进行高温热压缩试验，试验温度790~850 ℃，应变速率为0.01~1 s-1，变形量为30%~70%。结果表明：Ti5321合金的软化机制与片层组织球化和动态再结晶有关，变形量和变形温度是影响合金片层组织球化及β再结晶的主要因素。同一变形温度和应变速率下，随着变形量的增大.会出现片层α相球化及β相再结晶现象。当应变速率和变形量相同时，低温变形主要发生的是片层α相球化行为，高温变形发生的是β相的再结晶。
2018, 35(6):46-48.
摘要:
2018, 35(5):24-28.
摘要:
采用电子万能试验机对TC18钛合金进行常温准静态压缩实验，得到该合金在准静态下的实验数据，根据实验数据，选用分离式Hopkinson压杆对TC18钛合金在温度分别298、523、773、1 023 K，应变率分别为500、1 000、1 500 s-1下进行动态力学性能实验，从而获得TC18钛合金在高温动态压缩条件下的应力-应变曲线，并利用J-C模型对合金在高应变率下的动态塑性本构关系进行拟合，最终建立该合金在高温下的动态塑性本构方程。通过对模型的计算结果分析表明，该模型可以较好地预测TC18钛合金在高温与冲击载荷共同作用下的塑性流变应力。
采用电子万能试验机对TC18钛合金进行常温准静态压缩实验，得到该合金在准静态下的实验数据，根据实验数据，选用分离式Hopkinson压杆对TC18钛合金在温度分别298、523、773、1 023 K，应变率分别为500、1 000、1 500 s-1下进行动态力学性能实验，从而获得TC18钛合金在高温动态压缩条件下的应力-应变曲线，并利用J-C模型对合金在高应变率下的动态塑性本构关系进行拟合，最终建立该合金在高温下的动态塑性本构方程。通过对模型的计算结果分析表明，该模型可以较好地预测TC18钛合金在高温与冲击载荷共同作用下的塑性流变应力。
2018, 35(5):33-37.
摘要:
制定了3种Ti-6Al-4V合金大规格方坯锻造工艺，通过Simufact仿真软件对工艺参数进行优化，在万吨液压机上进行全流程控制锻造，制备出规格为245 mm×480 mm×3 700 mm的大规格方坯。对方坯的力学性能和显微组织进行表征，分析锻造工艺对大规格方坯组织与性能的影响。结果表明，3种工艺锻制的Ti-6Al-4V合金大规格方坯显微组织均为等轴组织，初生α相含量约占80%。工艺A和工艺B制得的方坯组织细小，均匀性好，超声波杂波水平低。工艺C锻制的方坯晶粒粗大，组织不均匀，心部存在长条及大块状α相。工艺A、B锻制的方坯有较好的强度和塑性匹配，工艺C锻制的方坯强度虽较高，但塑性相对较低。从组织均匀性、力学性能及杂波水平综合考虑，工艺A为最优锻造方案。
制定了3种Ti-6Al-4V合金大规格方坯锻造工艺，通过Simufact仿真软件对工艺参数进行优化，在万吨液压机上进行全流程控制锻造，制备出规格为245 mm×480 mm×3 700 mm的大规格方坯。对方坯的力学性能和显微组织进行表征，分析锻造工艺对大规格方坯组织与性能的影响。结果表明，3种工艺锻制的Ti-6Al-4V合金大规格方坯显微组织均为等轴组织，初生α相含量约占80%。工艺A和工艺B制得的方坯组织细小，均匀性好，超声波杂波水平低。工艺C锻制的方坯晶粒粗大，组织不均匀，心部存在长条及大块状α相。工艺A、B锻制的方坯有较好的强度和塑性匹配，工艺C锻制的方坯强度虽较高，但塑性相对较低。从组织均匀性、力学性能及杂波水平综合考虑，工艺A为最优锻造方案。
2018, 35(5):8-14.
摘要:
采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机研究了高氧TC4钛合金在温度为990~1 030 ℃、应变速率为0.01~1.0 s-1、变形量为60%时的变形行为及微观组织特征，并构建了该合金的本构方程。结果表明，高氧TC4钛合金在β单相区变形时随着应变速率的增加和变形温度的降低，其流动应力显著增加，该合金在β相区的变形激活能为141 kJ/mol。在990~1 030 ℃加热温度下，原始β晶粒尺寸在250~255 μm范围内，晶粒尺寸对温度不敏感。随着应变速率的增大，原始β晶粒沿着垂直于压缩轴方向被拉长，在被拉长的原始β晶界上可观察到β再结晶晶粒。
采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机研究了高氧TC4钛合金在温度为990~1 030 ℃、应变速率为0.01~1.0 s-1、变形量为60%时的变形行为及微观组织特征，并构建了该合金的本构方程。结果表明，高氧TC4钛合金在β单相区变形时随着应变速率的增加和变形温度的降低，其流动应力显著增加，该合金在β相区的变形激活能为141 kJ/mol。在990~1 030 ℃加热温度下，原始β晶粒尺寸在250~255 μm范围内，晶粒尺寸对温度不敏感。随着应变速率的增大，原始β晶粒沿着垂直于压缩轴方向被拉长，在被拉长的原始β晶界上可观察到β再结晶晶粒。
2018, 35(5):15-19.
摘要:
通过电子万能试验机对具有粗大晶粒的β型WSTi3515S阻燃钛合金进行了超塑性拉伸试验，分析了热力学参数对超塑性能及力学行为的影响，建立了该合金超塑性本构关系。结果表明：WSTi3515S阻燃钛合金可在较宽的温度范围及应变速率区间内(800~920 ℃,0.000 5~0.01 s-1)实现超塑性；且在高温低应变速率条件下超塑性能良好，最大延伸率可达556%。与细晶超塑性不同，WSTi3515S合金在超塑性拉伸过程中，稳态变形阶段很短甚至不出现，变形主要集中在准稳态变形阶段，且准稳态变形阶段越长，获得延伸率越大。基于Arrhenius方程建立的本构方程精度不高，而由逐步回归法构建的本构方程误差值基本在5%以内。
通过电子万能试验机对具有粗大晶粒的β型WSTi3515S阻燃钛合金进行了超塑性拉伸试验，分析了热力学参数对超塑性能及力学行为的影响，建立了该合金超塑性本构关系。结果表明：WSTi3515S阻燃钛合金可在较宽的温度范围及应变速率区间内(800~920 ℃,0.000 5~0.01 s-1)实现超塑性；且在高温低应变速率条件下超塑性能良好，最大延伸率可达556%。与细晶超塑性不同，WSTi3515S合金在超塑性拉伸过程中，稳态变形阶段很短甚至不出现，变形主要集中在准稳态变形阶段，且准稳态变形阶段越长，获得延伸率越大。基于Arrhenius方程建立的本构方程精度不高，而由逐步回归法构建的本构方程误差值基本在5%以内。
2024, 41(2):41-48.
摘要:
以2023年中国钛精矿、海绵钛、钛锭、钛加工材等主要钛产品的产能、产量、应用和进出口量等数据为依据，分析了中国钛工业的整体情况，并对目前钛行业存在的问题提出了相应的建议。2023年，我国海绵钛产量再创新高，达到21.8×104 t，钛锭、钛加工材产量继续保持增长，但价格均出现回落。
以2023年中国钛精矿、海绵钛、钛锭、钛加工材等主要钛产品的产能、产量、应用和进出口量等数据为依据，分析了中国钛工业的整体情况，并对目前钛行业存在的问题提出了相应的建议。2023年，我国海绵钛产量再创新高，达到21.8×104 t，钛锭、钛加工材产量继续保持增长，但价格均出现回落。
2023, 40(4):44-48.
摘要:
钛合金具有密度低、比强度高等多种优点，但存在摩擦因数高、耐磨性能差、高温易氧化等缺点。激光熔覆技术可根据需求提升钛合金的表面性能，满足不同服役环境下对钛合金零部件的使用要求。为此，重点介绍了钛合金表面激光熔覆材料，包括自熔性合金粉末、陶瓷粉末、金属基陶瓷复合粉末等，讨论了激光熔覆工艺对涂层性能的影响，最后指出了钛合金表面激光熔覆涂层的发展方向：(1)发展新型熔覆层材料体系；(2)优化激光熔覆工艺参数；(3)研发功能梯度涂层。
钛合金具有密度低、比强度高等多种优点，但存在摩擦因数高、耐磨性能差、高温易氧化等缺点。激光熔覆技术可根据需求提升钛合金的表面性能，满足不同服役环境下对钛合金零部件的使用要求。为此，重点介绍了钛合金表面激光熔覆材料，包括自熔性合金粉末、陶瓷粉末、金属基陶瓷复合粉末等，讨论了激光熔覆工艺对涂层性能的影响，最后指出了钛合金表面激光熔覆涂层的发展方向：(1)发展新型熔覆层材料体系；(2)优化激光熔覆工艺参数；(3)研发功能梯度涂层。
2023, 40(4):1-5.
摘要:
舰船和海洋领域对钛合金材料的需求呈大型化发展趋势，铸锭作为锻件和板材的母材，其大型化也势在必行。为满足大型铸锭的工业化生产，采用有限元分析法对真空自耗电弧熔炼（VAR）超大规格TC4ELI钛合金一次锭和成品锭的熔炼过程进行了数值模拟研究。结果表明，一次锭熔炼过程中稳弧电流和稳弧周期直接影响熔池中夹杂物的运动轨迹；对于TC4 ELI钛合金一次锭熔炼，较为合适的稳弧参数为稳弧电流30 A，稳弧周期40 s；成品锭熔炼时，降低熔炼电流，增大稳弧电流和稳弧周期，即加强VAR熔炼过程中的搅拌有助于提高铸锭成分均匀性和表面质量。根据数值模拟结果进行了12.8 t级超大规格TC4 ELI钛合金铸锭的工业化生产，所得铸锭表面质量良好，成分均匀。
舰船和海洋领域对钛合金材料的需求呈大型化发展趋势，铸锭作为锻件和板材的母材，其大型化也势在必行。为满足大型铸锭的工业化生产，采用有限元分析法对真空自耗电弧熔炼（VAR）超大规格TC4ELI钛合金一次锭和成品锭的熔炼过程进行了数值模拟研究。结果表明，一次锭熔炼过程中稳弧电流和稳弧周期直接影响熔池中夹杂物的运动轨迹；对于TC4 ELI钛合金一次锭熔炼，较为合适的稳弧参数为稳弧电流30 A，稳弧周期40 s；成品锭熔炼时，降低熔炼电流，增大稳弧电流和稳弧周期，即加强VAR熔炼过程中的搅拌有助于提高铸锭成分均匀性和表面质量。根据数值模拟结果进行了12.8 t级超大规格TC4 ELI钛合金铸锭的工业化生产，所得铸锭表面质量良好，成分均匀。
2023, 40(4):40-43.
摘要:
采用一次换向+四火次轧制、二次换向+四火次轧制和一次换向+三火次大变形轧制3种工艺制备了厚度10.0mm的TA15钛合金中板，研究了轧制工艺对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：3种TA15钛合金中板显微组织均为α+β两相区加工组织，但采用二次换向+四火次轧制的样品B显微组织中初生α相尺寸最为细小、等轴化程度最高；3种TA15钛合金板材室温和高温力学性能均符合GJB 2505A—2008标准要求，但采用一次换向+三火次大变形轧制的样品C室温和500℃高温抗拉强度横纵向差异最小，500℃高温持久性能最佳。
采用一次换向+四火次轧制、二次换向+四火次轧制和一次换向+三火次大变形轧制3种工艺制备了厚度10.0mm的TA15钛合金中板，研究了轧制工艺对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：3种TA15钛合金中板显微组织均为α+β两相区加工组织，但采用二次换向+四火次轧制的样品B显微组织中初生α相尺寸最为细小、等轴化程度最高；3种TA15钛合金板材室温和高温力学性能均符合GJB 2505A—2008标准要求，但采用一次换向+三火次大变形轧制的样品C室温和500℃高温抗拉强度横纵向差异最小，500℃高温持久性能最佳。
2023, 40(2):40-48.
摘要:
以2022年中国钛精矿、海绵钛、钛锭、钛加工材等主要钛产品的产能、产量、应用和进出口量等数据为依据，分析了中国钛工业的整体情况，并针对目前钛行业存在的问题提出相应的建议。2022年，中国钛工业依然保持平稳、健康、有序的发展势头，各主要产品产量依然保持增长态势，产品价格大体保持平稳；多家钛企实现技术突破，钛工业的整体技术水平得到进一步提升。
以2022年中国钛精矿、海绵钛、钛锭、钛加工材等主要钛产品的产能、产量、应用和进出口量等数据为依据，分析了中国钛工业的整体情况，并针对目前钛行业存在的问题提出相应的建议。2022年，中国钛工业依然保持平稳、健康、有序的发展势头，各主要产品产量依然保持增长态势，产品价格大体保持平稳；多家钛企实现技术突破，钛工业的整体技术水平得到进一步提升。
2020, 37(2):7-13.
摘要:
采用冷喷涂技术在304不锈钢表面制备了TC4钛合金涂层,通过扫描电子显微镜观察了涂层的形貌、组织结构,并利用电化学方法研究了涂层的腐蚀电化学特征。研究结果表明,冷喷涂制备的TC4钛合金涂层致密性存在较为明显的梯度现象,靠近基体的涂层密度明显高于表面;涂层喷涂过程没有出现明显氧化现象,与基体的结合强度可达20 MPa左右;涂层的耐腐蚀性能优于304不锈钢,可大大提升不锈钢材料在海洋环境中的耐点蚀性能。
采用冷喷涂技术在304不锈钢表面制备了TC4钛合金涂层,通过扫描电子显微镜观察了涂层的形貌、组织结构,并利用电化学方法研究了涂层的腐蚀电化学特征。研究结果表明,冷喷涂制备的TC4钛合金涂层致密性存在较为明显的梯度现象,靠近基体的涂层密度明显高于表面;涂层喷涂过程没有出现明显氧化现象,与基体的结合强度可达20 MPa左右;涂层的耐腐蚀性能优于304不锈钢,可大大提升不锈钢材料在海洋环境中的耐点蚀性能。
2023, 40(4):26-34.
摘要:
采用有限元法对Ti-811合金棒材热连轧过程进行数值模拟，分析变形过程中轧件应力场、应变场和温度场的数值以及分布规律，并基于数值模拟结果进行轧制验证，为制定Ti-811合金棒材轧制工艺提供指导。结果表明：模拟连续轧制过程中轧件的最大应力位于与轧辊接触的表面，且由边部到心部逐渐降低；随着轧制道次的增加，应力值逐渐下降、应变量逐渐增大；轧件在各道次的变形过程中表层和心部存在差异，心部变形量大于边部变形量；轧件与轧辊接触的表面层有明显温降，当轧件脱离轧辊后表面层温度逐渐回升，轧制结束后表面层温度回升至初始温度，但心部因变形热积聚温度略有升高，最大温升值达到14℃。基于数值模拟结果在热连轧机组上进行轧制验证，所轧制的Ti-811合金棒材外形尺寸良好，且组织与力学性能满足GJB 9567—2018《叶片用TA11和TC6钛合金棒材规范》要求。
采用有限元法对Ti-811合金棒材热连轧过程进行数值模拟，分析变形过程中轧件应力场、应变场和温度场的数值以及分布规律，并基于数值模拟结果进行轧制验证，为制定Ti-811合金棒材轧制工艺提供指导。结果表明：模拟连续轧制过程中轧件的最大应力位于与轧辊接触的表面，且由边部到心部逐渐降低；随着轧制道次的增加，应力值逐渐下降、应变量逐渐增大；轧件在各道次的变形过程中表层和心部存在差异，心部变形量大于边部变形量；轧件与轧辊接触的表面层有明显温降，当轧件脱离轧辊后表面层温度逐渐回升，轧制结束后表面层温度回升至初始温度，但心部因变形热积聚温度略有升高，最大温升值达到14℃。基于数值模拟结果在热连轧机组上进行轧制验证，所轧制的Ti-811合金棒材外形尺寸良好，且组织与力学性能满足GJB 9567—2018《叶片用TA11和TC6钛合金棒材规范》要求。
2023, 40(4):19-25.
摘要:
为了研究Ti6321合金在不同温度下的服役性能及其塑性变形机制，在–196～400℃下对其进行拉伸性能测试并对断口形貌和显微组织进行分析。结果表明，随着温度的升高屈服强度和抗拉强度逐渐降低，屈强差和断面收缩率逐渐增大；延伸率在–100℃降至16.0%，之后随着温度的升高而升高。不同温度下Ti6321合金的塑性变形机制有所不同。25℃下Ti6321合金塑性变形机制主要为柱面滑移。–196℃下Ti6321合金的位错滑移受到抑制，此时等轴α相滑移类型为柱面滑移、一级锥面和滑移，片层α相滑移类型为基面滑移和二级锥面滑移；但{1012}和{1122}孪晶开动使塑性得到恢复，变形机制为滑移、孪生共存，以滑移为主。200℃和400℃下Ti6321合金位错交互作用强烈，可发现位错网等位错组态特征，同时有少量{1012}孪晶开动，变形机制主要为位错滑移。等轴α相与片层α相中的滑移类型相同，为柱面滑移和二级锥面滑移。
为了研究Ti6321合金在不同温度下的服役性能及其塑性变形机制，在–196～400℃下对其进行拉伸性能测试并对断口形貌和显微组织进行分析。结果表明，随着温度的升高屈服强度和抗拉强度逐渐降低，屈强差和断面收缩率逐渐增大；延伸率在–100℃降至16.0%，之后随着温度的升高而升高。不同温度下Ti6321合金的塑性变形机制有所不同。25℃下Ti6321合金塑性变形机制主要为柱面滑移。–196℃下Ti6321合金的位错滑移受到抑制，此时等轴α相滑移类型为柱面滑移、一级锥面和
2023, 40(4):6-12.
摘要:
基于国内某企业3200 kW的双流C型电子束冷床炉（EB炉），建立了钛液流动–传热–凝固–挥发的多场耦合数学模型，理论分析了不同熔炼工艺下初炼和精炼冷床内钛液的冶金行为。结果表明：稳定熔炼过程中，热辐射为热量散失的主要途径，占总散失热量的77.63%，热传导散失的热量占比为22.36%，钛挥发导致的热量损失忽略不计；钛液挥发主要发生于初炼冷床内；相同熔炼功率下，增加熔炼速率可降低初炼冷床内钛液的过热度和挥发速率，当熔炼速率由1000 kg/h增加至2000 kg/h时，钛液的过热度由210 K降低至8 K，最大挥发速率由0.0022 kg/s降低至0.0004 kg/s。
基于国内某企业3200 kW的双流C型电子束冷床炉（EB炉），建立了钛液流动–传热–凝固–挥发的多场耦合数学模型，理论分析了不同熔炼工艺下初炼和精炼冷床内钛液的冶金行为。结果表明：稳定熔炼过程中，热辐射为热量散失的主要途径，占总散失热量的77.63%，热传导散失的热量占比为22.36%，钛挥发导致的热量损失忽略不计；钛液挥发主要发生于初炼冷床内；相同熔炼功率下，增加熔炼速率可降低初炼冷床内钛液的过热度和挥发速率，当熔炼速率由1000 kg/h增加至2000 kg/h时，钛液的过热度由210 K降低至8 K，最大挥发速率由0.0022 kg/s降低至0.0004 kg/s。
2023, 40(2):1-7.
摘要:
提出孔径梯度三周期极小曲面(TPMS)多孔结构参数化设计方法，基于螺旋二十四面体(Gyroid)单元构建孔隙率分别为30%、45%、60%和75%的径向和轴向梯度TPMS多孔结构模型。对模型进行有限元分析，根据分析数据建立Gibson-Ashby模型。采用选择性激光熔化成形技术制备孔隙率为60%和75%的多孔结构TC4钛合金样件，采用有限元仿真和压缩试验数据分析孔隙率和孔径梯度方向对多孔结构样件力学性能的影响。Gibson-Ashby拟合曲线表明：随着孔隙率的增大，多孔结构样件的力学性能下降；在相同孔隙率下，径向梯度多孔结构样件的力学性能优于轴向梯度多孔结构样件。压缩试验结果表明：孔隙率为60%的多孔结构样件，其力学性能优于孔隙率为75%的多孔结构样件；在相同孔隙率下，径向梯度多孔结构样件的力学性能优于轴向梯度多孔结构样件。
提出孔径梯度三周期极小曲面(TPMS)多孔结构参数化设计方法，基于螺旋二十四面体(Gyroid)单元构建孔隙率分别为30%、45%、60%和75%的径向和轴向梯度TPMS多孔结构模型。对模型进行有限元分析，根据分析数据建立Gibson-Ashby模型。采用选择性激光熔化成形技术制备孔隙率为60%和75%的多孔结构TC4钛合金样件，采用有限元仿真和压缩试验数据分析孔隙率和孔径梯度方向对多孔结构样件力学性能的影响。Gibson-Ashby拟合曲线表明：随着孔隙率的增大，多孔结构样件的力学性能下降；在相同孔隙率下，径向梯度多孔结构样件的力学性能优于轴向梯度多孔结构样件。压缩试验结果表明：孔隙率为60%的多孔结构样件，其力学性能优于孔隙率为75%的多孔结构样件；在相同孔隙率下，径向梯度多孔结构样件的力学性能优于轴向梯度多孔结构样件。
2018, 35(5).
摘要:
本文通过Φ100×150mm圆柱镦粗试验研究了TC17钛合金β锻造工艺对微观组织形貌的影响。结果表明：变形量和下压速率对显微组织有显著的影响。当变形速率较低时,晶界α相容易被破碎,变形量越大,被破碎越严重,越容易被球化。当变形速率较高时,β晶粒容易发生动态再结晶,变形量越大,再结晶体积分数越高。采用Image Pro Plus对球化率和再结晶体积分数进行了统计。结果表明晶界α相的球化条件对变形量和下压速率均较为苛刻,仅在变形量为80%,变形速率为0.1mm/s时发生了大量晶界α相球化。此外,相比变形量,β再结晶数量对变形速率更加敏感。
本文通过Φ100×150mm圆柱镦粗试验研究了TC17钛合金β锻造工艺对微观组织形貌的影响。结果表明：变形量和下压速率对显微组织有显著的影响。当变形速率较低时,晶界α相容易被破碎,变形量越大,被破碎越严重,越容易被球化。当变形速率较高时,β晶粒容易发生动态再结晶,变形量越大,再结晶体积分数越高。采用Image Pro Plus对球化率和再结晶体积分数进行了统计。结果表明晶界α相的球化条件对变形量和下压速率均较为苛刻,仅在变形量为80%,变形速率为0.1mm/s时发生了大量晶界α相球化。此外,相比变形量,β再结晶数量对变形速率更加敏感。
2023, 40(5):40-48.
摘要:
钛及钛合金在服役过程中会出现点蚀、应力腐蚀和电偶腐蚀等问题，因此对于钛及钛合金腐蚀行为的研究极为重要。综述了近年来钛及钛合金在海洋工程、航空工业、油气开采和化学工业中腐蚀行为的研究进展及存在问题，简要介绍了钛及钛合金表面处理技术取得的研究成果，最后对该领域发展趋势进行了展望：(1)在现有研究的基础上应更深入探究钛及钛合金在多影响因素耦合作用下的腐蚀失效行为及表面处理技术；(2)注重结合实验和数值模拟等手段从微观尺度探究钛及钛合金的腐蚀机理，加快建立钛及钛合金腐蚀性能等相关数据库；(3)进一步降低各种表面处理技术的成本，开发“复合防护”技术，深入探究能够提升钛及钛合金综合性能的新型表面处理技术。
钛及钛合金在服役过程中会出现点蚀、应力腐蚀和电偶腐蚀等问题，因此对于钛及钛合金腐蚀行为的研究极为重要。综述了近年来钛及钛合金在海洋工程、航空工业、油气开采和化学工业中腐蚀行为的研究进展及存在问题，简要介绍了钛及钛合金表面处理技术取得的研究成果，最后对该领域发展趋势进行了展望：(1)在现有研究的基础上应更深入探究钛及钛合金在多影响因素耦合作用下的腐蚀失效行为及表面处理技术；(2)注重结合实验和数值模拟等手段从微观尺度探究钛及钛合金的腐蚀机理，加快建立钛及钛合金腐蚀性能等相关数据库；(3)进一步降低各种表面处理技术的成本，开发“复合防护”技术，深入探究能够提升钛及钛合金综合性能的新型表面处理技术。
2020, 37(2):14-20.
摘要:
采用底推式105 mm长杆穿甲模拟弹,对厚度为45 mm的高强度低成本Ti5322合金靶板开展了终点弹道侵彻实验,研究了该合金的抗弹性能与抗弹机理,并探究了合金的典型抗弹效应——倾角效应。结果表明,Ti5322合金的质量防护系数为1. 80,空间防护系数为1. 02。Ti5322合金的损伤机制和抗弹机理是通过自身的绝热剪切局域化行为实现的。这种绝热剪切局域化行为,一方面通过靶板的变形破碎协调了弹体侵入过程的挤凿作用;另一方面,弹靶作用过程中发生的弹靶互侵蚀行为有效地消耗了弹体动能。
采用底推式105 mm长杆穿甲模拟弹,对厚度为45 mm的高强度低成本Ti5322合金靶板开展了终点弹道侵彻实验,研究了该合金的抗弹性能与抗弹机理,并探究了合金的典型抗弹效应——倾角效应。结果表明,Ti5322合金的质量防护系数为1. 80,空间防护系数为1. 02。Ti5322合金的损伤机制和抗弹机理是通过自身的绝热剪切局域化行为实现的。这种绝热剪切局域化行为,一方面通过靶板的变形破碎协调了弹体侵入过程的挤凿作用;另一方面,弹靶作用过程中发生的弹靶互侵蚀行为有效地消耗了弹体动能。
2020, 37(2):39-42.
摘要:
研究了电子束3D打印时循环使用Ti-6Al-4V合金粉体对其特性的影响。研究结果表明,随着循环次数的增加,旧粉中的细粉量减少,颗粒间粘结增加,颗粒粒径分布向粗颗粒聚集,粉床上颗粒摩擦阻力下降,压缩性提高,块状残留物增加;循环使用粉体对构件轮廓精度几乎没有影响,但使构件相对致密性下降。添加新粉能改善旧粉性能变差带来的不利影响,改善程度与添加新粉数量有关。
研究了电子束3D打印时循环使用Ti-6Al-4V合金粉体对其特性的影响。研究结果表明,随着循环次数的增加,旧粉中的细粉量减少,颗粒间粘结增加,颗粒粒径分布向粗颗粒聚集,粉床上颗粒摩擦阻力下降,压缩性提高,块状残留物增加;循环使用粉体对构件轮廓精度几乎没有影响,但使构件相对致密性下降。添加新粉能改善旧粉性能变差带来的不利影响,改善程度与添加新粉数量有关。
2019, 36(1):44-47.
摘要:
锆行业涉及的部分物料中的伴生放射性核素浓度较高,其中伴生的放射性商业利用价值不大,但其存在可能需要对生产环节的环境影响进行控制。氧氯化锆生产环节的废水排放是整个锆行业辐射环境监督管理需要关注的重点。梳理现状、分析不足,有利于该行业辐射环境管理的开展。对氧氯化锆生产环节的放射性废水排放情况进行了分析,指出了与当前辐射监管要求相悖的问题,提出了对放射性废水单独进行处理及制定锆行业废水排放的放射性控制标准等改进建议。
锆行业涉及的部分物料中的伴生放射性核素浓度较高,其中伴生的放射性商业利用价值不大,但其存在可能需要对生产环节的环境影响进行控制。氧氯化锆生产环节的废水排放是整个锆行业辐射环境监督管理需要关注的重点。梳理现状、分析不足,有利于该行业辐射环境管理的开展。对氧氯化锆生产环节的放射性废水排放情况进行了分析,指出了与当前辐射监管要求相悖的问题,提出了对放射性废水单独进行处理及制定锆行业废水排放的放射性控制标准等改进建议。
2020, 37(2):21-25.
摘要:
研究了真空环境中TA32钛合金板材在温度950℃、应变速率5. 32×10~(-4)～2. 08×10~(-2)s~(-1)条件下的超塑性变形行为。结果表明,在不同应变速率条件下,合金的流变应力曲线特征和显微组织演变显著不同。在应变速率较低(5. 32×10~(-4)～3. 33×10~(-3)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的合金中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率(8. 31×10~(-3)s~(-1)～2. 08×10~(-2)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直至试样断裂,合金变形过程中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸较低应变速率条件下显著细化。950℃时,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%～519%之间;当应变速率为5. 32×10~(-4)s~(-1)时,具有最佳的超塑性,拉伸延伸率可达519%。断裂区形貌分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。
研究了真空环境中TA32钛合金板材在温度950℃、应变速率5. 32×10~(-4)～2. 08×10~(-2)s~(-1)条件下的超塑性变形行为。结果表明,在不同应变速率条件下,合金的流变应力曲线特征和显微组织演变显著不同。在应变速率较低(5. 32×10~(-4)～3. 33×10~(-3)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的合金中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率(8. 31×10~(-3)s~(-1)～2. 08×10~(-2)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直至试样断裂,合金变形过程中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸较低应变速率条件下显著细化。950℃时,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%～519%之间;当应变速率为5. 32×10~(-4)s~(-1)时,具有最佳的超塑性,拉伸延伸率可达519%。断裂区形貌分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。
2020, 37(2):43-48.
摘要:
提出了"多级深度热还原"的理念,即镁/铝热自蔓延-多级深度还原制备钛及钛合金技术,利用该技术成功制备出纯度为99.69%的高纯还原钛粉,氧含量<0.15%的Ti6Al4V合金粉;制备出20 kg级的Ti Al合金铸锭,其Ti/Al原子比为1∶1,氧含量为0. 09%。该研究成果已在山东淄博傅山企业集团推广应用,所建成的200 t/a钛粉生产线于2019年12月全线贯通投产。实践证明,该技术有效解决了传统金属热还原无法彻底还原TiO_2直接制备钛及钛合金的难题,可使钛材生产成本降低30%左右,为钛材低成本清洁制备与应用奠定了工业化基础。
提出了"多级深度热还原"的理念,即镁/铝热自蔓延-多级深度还原制备钛及钛合金技术,利用该技术成功制备出纯度为99.69%的高纯还原钛粉,氧含量<0.15%的Ti6Al4V合金粉;制备出20 kg级的Ti Al合金铸锭,其Ti/Al原子比为1∶1,氧含量为0. 09%。该研究成果已在山东淄博傅山企业集团推广应用,所建成的200 t/a钛粉生产线于2019年12月全线贯通投产。实践证明,该技术有效解决了传统金属热还原无法彻底还原TiO_2直接制备钛及钛合金的难题,可使钛材生产成本降低30%左右,为钛材低成本清洁制备与应用奠定了工业化基础。
2020, 37(2):31-34.
摘要:
采用等温锻压机对TB6钛合金方棒进行等温锻造,锻造完成后对锻件进行水淬和空冷2种不同方式的冷却,再对水淬的锻件进行时效处理,空冷的锻件进行固溶+时效处理。研究了等温锻后热处理工艺对TB6钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,等温锻后水淬,α相尺寸较小,等温锻后空冷,α相尺寸较大;水淬后β基体上无感生α相,空冷后β基体上有感生α相形成;水淬+时效后析出的次生α相比空冷再经固溶+时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金经等温锻后水淬+时效处理,其强度和塑性与等温锻后空冷至室温再进行固溶+时效的水平相当,且平面应变断裂韧度更高。
采用等温锻压机对TB6钛合金方棒进行等温锻造,锻造完成后对锻件进行水淬和空冷2种不同方式的冷却,再对水淬的锻件进行时效处理,空冷的锻件进行固溶+时效处理。研究了等温锻后热处理工艺对TB6钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,等温锻后水淬,α相尺寸较小,等温锻后空冷,α相尺寸较大;水淬后β基体上无感生α相,空冷后β基体上有感生α相形成;水淬+时效后析出的次生α相比空冷再经固溶+时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金经等温锻后水淬+时效处理,其强度和塑性与等温锻后空冷至室温再进行固溶+时效的水平相当,且平面应变断裂韧度更高。
2022, 39(6):18-23.
摘要:
为优化Ti7Al4Mo合金棒材制备工艺，对比研究了精锻工艺和热处理对棒材组织、力学性能和超声声速的影响。结果表明：相同精锻变形温度下，变形量大的?40 mm棒材超声声速低于变形量小的?60 mm棒材，但强度稍高。随着变形温度的提高，棒材初生α相含量逐渐降低，但超声声速逐渐提高，强度先提高后降低。固溶水冷棒材的超声声速低于固溶空冷棒材，且随着固溶温度和时效温度的升高，超声声速逐渐提高。随着固溶温度的升高和时效温度的降低，棒材的强度提高但塑性下降。当热处理制度选用(940～960)℃/1.5 h/WQ+(550～600)℃/8 h/AC时，Ti7Al4Mo合金棒材的强度和塑性匹配较好，且超声声速较高。
为优化Ti7Al4Mo合金棒材制备工艺，对比研究了精锻工艺和热处理对棒材组织、力学性能和超声声速的影响。结果表明：相同精锻变形温度下，变形量大的?40 mm棒材超声声速低于变形量小的?60 mm棒材，但强度稍高。随着变形温度的提高，棒材初生α相含量逐渐降低，但超声声速逐渐提高，强度先提高后降低。固溶水冷棒材的超声声速低于固溶空冷棒材，且随着固溶温度和时效温度的升高，超声声速逐渐提高。随着固溶温度的升高和时效温度的降低，棒材的强度提高但塑性下降。当热处理制度选用(940～960)℃/1.5 h/WQ+(550～600)℃/8 h/AC时，Ti7Al4Mo合金棒材的强度和塑性匹配较好，且超声声速较高。
2023, 40(2):30-34.
摘要:
研究了直流钨极氩弧焊(直流TIG)、脉冲钨极氩弧焊(脉冲TIG)和激光焊接3种不同焊接工艺对TA18钛合金焊接接头宏观形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明，与直流TIG焊接工艺相比，脉冲TIG焊接工艺的高频脉冲促使电弧能量集中，整体的焊接热输入减小，焊缝宽度降低；激光焊接工艺可显著降低焊接接头宽度，与直流TIG焊接工艺相比，焊接接头宽度减少约69.5%。TA18钛合金激光焊接接头显微组织主要为网篮状排列的针状马氏体α′相及少量块状相变α相，且针状马氏体α′相更加细小。此外，激光焊接接头具有更高的显微硬度，但弯曲性能相对较低。
研究了直流钨极氩弧焊(直流TIG)、脉冲钨极氩弧焊(脉冲TIG)和激光焊接3种不同焊接工艺对TA18钛合金焊接接头宏观形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明，与直流TIG焊接工艺相比，脉冲TIG焊接工艺的高频脉冲促使电弧能量集中，整体的焊接热输入减小，焊缝宽度降低；激光焊接工艺可显著降低焊接接头宽度，与直流TIG焊接工艺相比，焊接接头宽度减少约69.5%。TA18钛合金激光焊接接头显微组织主要为网篮状排列的针状马氏体α′相及少量块状相变α相，且针状马氏体α′相更加细小。此外，激光焊接接头具有更高的显微硬度，但弯曲性能相对较低。
2022, 39(6):7-12.
摘要:
为优化发动机叶片用TC4钛合金棒材热加工工艺，对比研究了相同条件下精锻和轧制工艺对棒材组织与性能的影响，以及精锻温度和精锻变形量对棒材组织与性能的影响。结果表明：与精锻相比，轧制变形时间短、温升明显，导致轧制棒材初生α相含量低，室温强度和高温强度明显低于精锻棒材，但组织更加均匀，超声探伤杂波水平低。此外，随着精锻温度的升高，棒材初生α相含量减少，室温强度和高温强度下降，但超声探伤杂波水平降低；随着精锻变形量的增大，棒材变形不均匀性加剧，室温强度和高温强度逐渐提高，但超声探伤杂波水平增大。精锻温度为940℃时，TC4钛合金棒材的组织与性能匹配较好。
为优化发动机叶片用TC4钛合金棒材热加工工艺，对比研究了相同条件下精锻和轧制工艺对棒材组织与性能的影响，以及精锻温度和精锻变形量对棒材组织与性能的影响。结果表明：与精锻相比，轧制变形时间短、温升明显，导致轧制棒材初生α相含量低，室温强度和高温强度明显低于精锻棒材，但组织更加均匀，超声探伤杂波水平低。此外，随着精锻温度的升高，棒材初生α相含量减少，室温强度和高温强度下降，但超声探伤杂波水平降低；随着精锻变形量的增大，棒材变形不均匀性加剧，室温强度和高温强度逐渐提高，但超声探伤杂波水平增大。精锻温度为940℃时，TC4钛合金棒材的组织与性能匹配较好。
2020, 37(2):1-6.
摘要:
采用扫描电镜、显微硬度仪、X射线应力测量仪及透射电镜等对激光冲击强化Ti6Al4V合金的表面完整性进行了分析,采用MTS疲劳试验机测试了疲劳性能,并采用扫描电镜分析了疲劳断口,探讨了激光冲击强化机制。结果表明:经功率密度为15. 9 GW/cm~2的激光处理后,其四点弯曲中值疲劳寿命较未处理试样提高了4. 2～23. 5倍;激光功率密度越大,试样的中值疲劳寿命越长。激光冲击强化表现出比喷丸强化更优的疲劳寿命增益效果。经激光冲击强化后,Ti6Al4V合金表面形成了深度为600～1 400μm的残余压应力场,表面硬度比未强化区域提高了约10%,且亚表层内部的位错密度也有显著提高。
采用扫描电镜、显微硬度仪、X射线应力测量仪及透射电镜等对激光冲击强化Ti6Al4V合金的表面完整性进行了分析,采用MTS疲劳试验机测试了疲劳性能,并采用扫描电镜分析了疲劳断口,探讨了激光冲击强化机制。结果表明:经功率密度为15. 9 GW/cm~2的激光处理后,其四点弯曲中值疲劳寿命较未处理试样提高了4. 2～23. 5倍;激光功率密度越大,试样的中值疲劳寿命越长。激光冲击强化表现出比喷丸强化更优的疲劳寿命增益效果。经激光冲击强化后,Ti6Al4V合金表面形成了深度为600～1 400μm的残余压应力场,表面硬度比未强化区域提高了约10%,且亚表层内部的位错密度也有显著提高。
2022, 39(6):32-42.
摘要:
钛基复合材料中的增强相极大增加了其热加工难度，导致大变形或大尺寸高性能钛基复合材料板材的制备困难。从钛基复合材料板材发展现状出发，围绕其热轧制技术，分析了轧制温度、变形量及轧后热处理工艺对板材微观组织演变和力学性能的影响规律，重点分析了轧制过程和热处理过程增强相与基体组织之间的相互作用。最后指出当前钛基复合材料板材轧制研究存在的不足及未来的发展趋势。
钛基复合材料中的增强相极大增加了其热加工难度，导致大变形或大尺寸高性能钛基复合材料板材的制备困难。从钛基复合材料板材发展现状出发，围绕其热轧制技术，分析了轧制温度、变形量及轧后热处理工艺对板材微观组织演变和力学性能的影响规律，重点分析了轧制过程和热处理过程增强相与基体组织之间的相互作用。最后指出当前钛基复合材料板材轧制研究存在的不足及未来的发展趋势。
2023, 40(2):15-18.
摘要:
研究了新型耐650℃高温钛合金Ti650在600～700℃下的氧化行为。通过氧化增重试验研究了氧化动力学规律，采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了氧化膜的相结构和表面形貌，同时测试了氧化层对力学性能的影响。结果表明，Ti650合金氧化过程分为氧化初始阶段(<50 h)和氧化稳定阶段(50～100 h)。氧化初期质量增益迅速上升，当氧化时间超过50 h后，氧化速度减慢并趋于平稳，氧化进入稳定阶段。Ti650合金的氧化反应指数n值大于2,表明Ti650合金在700℃以下具有良好的抗氧化性能。Ti650合金的氧化反应产物主要为TiO_2,呈颗粒状。随着氧化温度的升高和氧化时间的延长，TiO_2颗粒尺寸增大。
研究了新型耐650℃高温钛合金Ti650在600～700℃下的氧化行为。通过氧化增重试验研究了氧化动力学规律，采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了氧化膜的相结构和表面形貌，同时测试了氧化层对力学性能的影响。结果表明，Ti650合金氧化过程分为氧化初始阶段(<50 h)和氧化稳定阶段(50～100 h)。氧化初期质量增益迅速上升，当氧化时间超过50 h后，氧化速度减慢并趋于平稳，氧化进入稳定阶段。Ti650合金的氧化反应指数n值大于2,表明Ti650合金在700℃以下具有良好的抗氧化性能。Ti650合金的氧化反应产物主要为TiO_2,呈颗粒状。随着氧化温度的升高和氧化时间的延长，TiO_2颗粒尺寸增大。
2020, 37(2):26-30.
摘要:
通过箔-纤维-箔法制备了Si C纤维增强TB8复合材料,采用光学电子显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)对复合材料的微观组织进行表征与分析,研究了真空热压复
通过箔-纤维-箔法制备了Si C纤维增强TB8复合材料,采用光学电子显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)对复合材料的微观组织进行表征与分析,研究了真空热压复
2023, 40(2):8-14.
摘要:
使用Gleeble-1500热力学模拟测试机，分别在860℃与830℃下对过冷β组织的TA2纯钛进行了压缩量为10%～60%、应变速率为10 s~(-1)的五道次热压缩实验。结果表明，随着压缩量的增加，TA2纯钛的板条组织变细并破碎变短。当压缩量达到50%时，出现细小的等轴晶粒。对压缩量为0%～30%的试样进行拉伸性能测试，结果显示，随着压缩量的增加，材料的强度与塑性协同提升，抗拉强度由初始的444 MPa提升至566 MPa,延伸率由初始的20%提升至28%。对压缩试样进行电子背散射衍射(EBSD)观察，可以观察到少量孪晶，还在极图中发现了棱锥织构。
使用Gleeble-1500热力学模拟测试机，分别在860℃与830℃下对过冷β组织的TA2纯钛进行了压缩量为10%～60%、应变速率为10 s~(-1)的五道次热压缩实验。结果表明，随着压缩量的增加，TA2纯钛的板条组织变细并破碎变短。当压缩量达到50%时，出现细小的等轴晶粒。对压缩量为0%～30%的试样进行拉伸性能测试，结果显示，随着压缩量的增加，材料的强度与塑性协同提升，抗拉强度由初始的444 MPa提升至566 MPa,延伸率由初始的20%提升至28%。对压缩试样进行电子背散射衍射(EBSD)观察，可以观察到少量孪晶，还在极图中发现了棱锥织构。
2023, 40(2):25-29.
摘要:
采用非真空自耗电弧熔炼获得成分均匀的Ti-3Ta-xNb(x=0、1、3、5)合金。通过扫描电子显微镜(SEM)观察发现，随着Nb元素含量的增加，合金的等轴α相比例减少，晶粒细化。通过电化学测试研究了Ti-3Ta-xNb合金在6 mol/L沸腾硝酸溶液中的开路电位、动电位极化曲线及电化学阻抗谱。结果表明：随着Nb元素含量的增加，Ti-3Ta-xNb合金的腐蚀电流密度降低，极化电阻增加，即合金的耐蚀性增强。
采用非真空自耗电弧熔炼获得成分均匀的Ti-3Ta-xNb(x=0、1、3、5)合金。通过扫描电子显微镜(SEM)观察发现，随着Nb元素含量的增加，合金的等轴α相比例减少，晶粒细化。通过电化学测试研究了Ti-3Ta-xNb合金在6 mol/L沸腾硝酸溶液中的开路电位、动电位极化曲线及电化学阻抗谱。结果表明：随着Nb元素含量的增加，Ti-3Ta-xNb合金的腐蚀电流密度降低，极化电阻增加，即合金的耐蚀性增强。
2021, 38(6):1-5.
摘要:
采用数值模拟方法研究钛合金真空自耗电弧熔炼(VAR)用电极块的压制过程,借此达到优化电极块压制成型工艺参数及改进模具设计的目的。借助Shima-Oyane本构模型并结合相关实验重点对电极块压制过程中的相对密度分布、粉末颗粒的流动规律进行分析。同时对现有压制模具进行优化,将凸模的圆弧段改为直线并减小斜边倾斜角度。凸模优化后,粉末颗粒整体流动性增加,电极块相对密度提高,表面裂纹基本消除。
采用数值模拟方法研究钛合金真空自耗电弧熔炼(VAR)用电极块的压制过程,借此达到优化电极块压制成型工艺参数及改进模具设计的目的。借助Shima-Oyane本构模型并结合相关实验重点对电极块压制过程中的相对密度分布、粉末颗粒的流动规律进行分析。同时对现有压制模具进行优化,将凸模的圆弧段改为直线并减小斜边倾斜角度。凸模优化后,粉末颗粒整体流动性增加,电极块相对密度提高,表面裂纹基本消除。
2020, 37(2):35-38.
摘要:
采用热膨胀法结合金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度等测试手段,系统研究了固溶处理后Ti-45Al-8. 5Nb-(W,B,Y)合金在等温过程中的显微组织演变规律。结果表明:高Nb-TiAl合金α_2→α相变温度区间为1 140～1 209℃;α_2→α等温相变过程中,α相的形成呈"S"形曲线,合金在等温过程中显微组织主要由α_2、γ相和少量β相形成的片层结构组成,随保温时间的延长,晶界处存在的β相逐渐减少;沿晶界产生的细小等轴γ晶粒逐渐增大;显微硬度随保温时间延长呈先增大后减小的趋势。
采用热膨胀法结合金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度等测试手段,系统研究了固溶处理后Ti-45Al-8. 5Nb-(W,B,Y)合金在等温过程中的显微组织演变规律。结果表明:高Nb-TiAl合金α_2→α相变温度区间为1 140～1 209℃;α_2→α等温相变过程中,α相的形成呈"S"形曲线,合金在等温过程中显微组织主要由α_2、γ相和少量β相形成的片层结构组成,随保温时间的延长,晶界处存在的β相逐渐减少;沿晶界产生的细小等轴γ晶粒逐渐增大;显微硬度随保温时间延长呈先增大后减小的趋势。
2023, 40(2):35-39.
摘要:
为了提高锆合金包壳管的冷轧质量，通过统计过程控制技术和工序能力分析研究了锆合金包壳管冷轧后的壁厚偏差问题，并基于试验设计(design of experiment, DOE)技术对皮格尔冷轧工艺进行了优化。包壳管冷轧质量分析和工艺优化试验的结果表明，轧制前管材的壁厚偏差和送进量对轧制后的管材壁厚偏差有显著影响；当轧制前管材壁厚偏差<0.3 mm、壁厚变形量为65%、送进量为1.0 mm/次时，轧制后的管材壁厚偏差最小；通过轧制工艺优化后，反映壁厚偏差离散性的极差平均值由0.036减小到0.018,极差波动也明显减小，轧制质量显著提高；当轧制管材壁厚变形量一定时，对轧制前壁厚偏差较大的管材，采用小送进量轧制，可减小轧制后管材的壁厚偏差，达到提高锆合金包壳管材质量的目的。
为了提高锆合金包壳管的冷轧质量，通过统计过程控制技术和工序能力分析研究了锆合金包壳管冷轧后的壁厚偏差问题，并基于试验设计(design of experiment, DOE)技术对皮格尔冷轧工艺进行了优化。包壳管冷轧质量分析和工艺优化试验的结果表明，轧制前管材的壁厚偏差和送进量对轧制后的管材壁厚偏差有显著影响；当轧制前管材壁厚偏差<0.3 mm、壁厚变形量为65%、送进量为1.0 mm/次时，轧制后的管材壁厚偏差最小；通过轧制工艺优化后，反映壁厚偏差离散性的极差平均值由0.036减小到0.018,极差波动也明显减小，轧制质量显著提高；当轧制管材壁厚变形量一定时，对轧制前壁厚偏差较大的管材，采用小送进量轧制，可减小轧制后管材的壁厚偏差，达到提高锆合金包壳管材质量的目的。
2022, 39(4):6-11.
摘要:
冷轧纯钛的典型织构类型是以■为主要织构组分的棱锥织构。棱锥织构属于非对称织构，会使得纯钛板材呈现明显的力学性能各向异性。对纯钛板材进行多道次冷轧变形和再结晶退火处理，然后分别用X射线衍射仪(XRD)测试织构极密度及取向变化。结果表明：纯钛冷轧后主要存在的织构类型为■、■和■棱锥织构。经580℃/2 h退火，遗传了冷轧后主要的棱锥织构类型，其中■和■织构的极密度随压下率变化较退火前明显减小，而基面织构虽然强度高但组分少，加剧了纯钛板材的各向异性。
冷轧纯钛的典型织构类型是以■为主要织构组分的棱锥织构。棱锥织构属于非对称织构，会使得纯钛板材呈现明显的力学性能各向异性。对纯钛板材进行多道次冷轧变形和再结晶退火处理，然后分别用X射线衍射仪(XRD)测试织构极密度及取向变化。结果表明：纯钛冷轧后主要存在的织构类型为■、■和■棱锥织构。经580℃/2 h退火，遗传了冷轧后主要的棱锥织构类型，其中■和■织构的极密度随压下率变化较退火前明显减小，而基面织构虽然强度高但组分少，加剧了纯钛板材的各向异性。
2023, 40(2):19-24.
摘要:
采用热模锻造方式制备出TB6与TC4钛合金行星齿轮架毛坯，并对毛坯进行热处理，然后切取试样，测试其高周疲劳性能，对比分析疲劳断口形貌。研究表明：TB6钛合金试样疲劳强度平均值为723.0 MPa,其在存活率90%、置信度95%条件下的疲劳强度下极限为677.1 MPa; TC4钛合金试样疲劳强度平均值为437.7 MPa,其在存活率90%、置信度95%条件下的疲劳强度下极限为405.8 MPa。从疲劳断口形貌上来看，TB6与TC4钛合金均以解理断裂为主，且二者均具有一定的韧性。TB6钛合金锻件疲劳强度的波动性小于TC4钛合金锻件，且高周疲劳性能更好，可以作为行星齿轮架的备选材料。
采用热模锻造方式制备出TB6与TC4钛合金行星齿轮架毛坯，并对毛坯进行热处理，然后切取试样，测试其高周疲劳性能，对比分析疲劳断口形貌。研究表明：TB6钛合金试样疲劳强度平均值为723.0 MPa,其在存活率90%、置信度95%条件下的疲劳强度下极限为677.1 MPa; TC4钛合金试样疲劳强度平均值为437.7 MPa,其在存活率90%、置信度95%条件下的疲劳强度下极限为405.8 MPa。从疲劳断口形貌上来看，TB6与TC4钛合金均以解理断裂为主，且二者均具有一定的韧性。TB6钛合金锻件疲劳强度的波动性小于TC4钛合金锻件，且高周疲劳性能更好，可以作为行星齿轮架的备选材料。
2023, 40(5):9-14.
摘要:
针对大规格Ti80合金棒材冲击韧性各向异性现象及其内在原因进行了系统研究。夏比冲击试验显示，棒材R/2处弦向的C-R试样（缺口所在面与棒材轴向垂直）的冲击韧性远高于C-L试样（缺口所在面与棒材轴向平行）。金相组织结果表明，热处理态Ti80合金棒材横截面显微组织主要由均匀的等轴状初生α相组成，而纵截面组织中还存在与棒材轴向平行的长条状初生α相；冲击断口扫描电子显微镜（SEM）结果表明，C-R试样断面起伏更为剧烈，断面处存在大量横向裂纹，裂纹扩展方向垂直于长条状初生α相，长条状初生α相起到阻碍裂纹扩展的关键作用，从而冲击韧性明显高于C-L试样；断口侧面（与缺口所在面垂直的侧面）背散射电子衍射（EBSD）结果显示，C-R试样在裂纹萌生及扩展的过程中发生了更为严重的塑性变形，这个过程需要消耗更多能量，从而具有更高的冲击韧性。
针对大规格Ti80合金棒材冲击韧性各向异性现象及其内在原因进行了系统研究。夏比冲击试验显示，棒材R/2处弦向的C-R试样（缺口所在面与棒材轴向垂直）的冲击韧性远高于C-L试样（缺口所在面与棒材轴向平行）。金相组织结果表明，热处理态Ti80合金棒材横截面显微组织主要由均匀的等轴状初生α相组成，而纵截面组织中还存在与棒材轴向平行的长条状初生α相；冲击断口扫描电子显微镜（SEM）结果表明，C-R试样断面起伏更为剧烈，断面处存在大量横向裂纹，裂纹扩展方向垂直于长条状初生α相，长条状初生α相起到阻碍裂纹扩展的关键作用，从而冲击韧性明显高于C-L试样；断口侧面（与缺口所在面垂直的侧面）背散射电子衍射（EBSD）结果显示，C-R试样在裂纹萌生及扩展的过程中发生了更为严重的塑性变形，这个过程需要消耗更多能量，从而具有更高的冲击韧性。
2020, 37(6):1-6.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.001
摘要:
初始等轴组织Ti-55531合金在相变点以上经过0.01、0.1、1 s~(-1)不同应变速率的等温压缩变形,随后进行750℃×5 min/AC热处理。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了后续热处理时变形α相和基体β相的静态再结晶机理。结果表明,随着应变速率的升高,残留等轴α相的含量增加。变形合金中拉长α相在经过热处理后有球化现象,同时在强度相对较高的拉长α相端部的基体β相中,位错储能较高,有助于β相再结晶形核和空冷过程中局部高密度次生α相析出。
初始等轴组织Ti-55531合金在相变点以上经过0.01、0.1、1 s~(-1)不同应变速率的等温压缩变形,随后进行750℃×5 min/AC热处理。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了后续热处理时变形α相和基体β相的静态再结晶机理。结果表明,随着应变速率的升高,残留等轴α相的含量增加。变形合金中拉长α相在经过热处理后有球化现象,同时在强度相对较高的拉长α相端部的基体β相中,位错储能较高,有助于β相再结晶形核和空冷过程中局部高密度次生α相析出。
2023, 40(4):13-18.
摘要:
研究了Cr、V、Mo、Al等元素对Ti-Ta系合金在6mol/L沸腾硝酸中腐蚀行为的影响规律。通过扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站等分析方法对不同成分合金的腐蚀速率、钝化膜形貌、极化曲线等进行分析。结果表明，单独添加Cr、V、Mo元素对Ti-Ta合金的耐蚀性能影响较小，而添加Al元素会大幅降低合金耐蚀性能；Ti-Ta-Cr合金的腐蚀速率最低，钝化膜致密度最高，稳定性最佳；Ti-Ta-Al合金在腐蚀过程中很难形成致密且稳定的钝化膜。对于Ti-Ta系多元合金，复合添加Cr、V元素有助于获得致密的钝化膜，添加Mo元素会降低钝化膜致密度和稳定性，Al元素添加量为1%（质量分数）时对合金钝化行为的影响不大。提高氧浓度会恶化Ti-Ta-X三元合金在沸腾硝酸中的耐蚀性能。
研究了Cr、V、Mo、Al等元素对Ti-Ta系合金在6mol/L沸腾硝酸中腐蚀行为的影响规律。通过扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站等分析方法对不同成分合金的腐蚀速率、钝化膜形貌、极化曲线等进行分析。结果表明，单独添加Cr、V、Mo元素对Ti-Ta合金的耐蚀性能影响较小，而添加Al元素会大幅降低合金耐蚀性能；Ti-Ta-Cr合金的腐蚀速率最低，钝化膜致密度最高，稳定性最佳；Ti-Ta-Al合金在腐蚀过程中很难形成致密且稳定的钝化膜。对于Ti-Ta系多元合金，复合添加Cr、V元素有助于获得致密的钝化膜，添加Mo元素会降低钝化膜致密度和稳定性，Al元素添加量为1%（质量分数）时对合金钝化行为的影响不大。提高氧浓度会恶化Ti-Ta-X三元合金在沸腾硝酸中的耐蚀性能。
2021, 38(6):37-42.
摘要:
承接文献《钛合金固态相变的归纳与讨论(Ⅳ)——钛合金热处理的归类》(钛工业进展,2009, 26(3):26-29)讨论了钛合金热处理的归类。根据不同热处理工艺的特点和热处理过程中的组织转变原理,对钛合金的热处理进行了梳理和归类,对钛合金不同热处理工艺对应的专业术语进行了规范,并对比解释了不同热处理工艺专业术语的内涵和异同,建立了钛合金热处理工艺术语与显微组织结构变化的约定关系。
承接文献《钛合金固态相变的归纳与讨论(Ⅳ)——钛合金热处理的归类》(钛工业进展,2009, 26(3):26-29)讨论了钛合金热处理的归类。根据不同热处理工艺的特点和热处理过程中的组织转变原理,对钛合金的热处理进行了梳理和归类,对钛合金不同热处理工艺对应的专业术语进行了规范,并对比解释了不同热处理工艺专业术语的内涵和异同,建立了钛合金热处理工艺术语与显微组织结构变化的约定关系。
2021, 38(6):6-11.
摘要:
对大规格TC18钛合金棒材进行了10火次锻造。选取构成"高-低-高-低"一个锻造循环的4个代表性火次,利用电子背散射衍射(EBSD)技术对棒材中心到边部β相的取向特征进行了研究。结果表明,通过对多火次锻造过程中温度参数和形变参数的配合设置,使得锻造循环完成后中心到边部<100>织构极大弱化,并获得了受力时表现为高强度的有利织构<110>与<111>。950℃对应TC18钛合金棒材锻造时β相的再结晶温度,β相的再结晶织构接近随机织构。在低于950℃锻造时,不同火次下中心区均出现<110>和<111>织构,这是拔长织构和拔长后保留下来的墩粗织构。边部的形变织构为<100>和<111>,这是边部因拔长时形变相对较小而保留墩粗时的压缩织构,并且随着锻造火次的增加,<111>织构比例增多,保证了边部的高强度。
对大规格TC18钛合金棒材进行了10火次锻造。选取构成"高-低-高-低"一个锻造循环的4个代表性火次,利用电子背散射衍射(EBSD)技术对棒材中心到边部β相的取向特征进行了研究。结果表明,通过对多火次锻造过程中温度参数和形变参数的配合设置,使得锻造循环完成后中心到边部<100>织构极大弱化,并获得了受力时表现为高强度的有利织构<110>与<111>。950℃对应TC18钛合金棒材锻造时β相的再结晶温度,β相的再结晶织构接近随机织构。在低于950℃锻造时,不同火次下中心区均出现<110>和<111>织构,这是拔长织构和拔长后保留下来的墩粗织构。边部的形变织构为<100>和<111>,这是边部因拔长时形变相对较小而保留墩粗时的压缩织构,并且随着锻造火次的增加,<111>织构比例增多,保证了边部的高强度。
2020, 37(4):35-40.
摘要:
采用电子束选区熔化技术制备Nb521合金，研究其致密化成形工艺。通过对成形试样的组织、物相、显微硬度、室温拉伸性能的检测与分析，探讨了电子束选区熔化成形Nb521合金的机理。结果表明，电子束选区熔化成形过程中，电子束熔化电流及速度的合理匹配，是得到表面质量及内部质量优异的成形样品的基础；电子束能量密度为340 J/mm3时，样品的密度达到8.78~8.79 g/cm3；Nb521合金显微组织沿沉积方向呈柱状晶，晶粒沿（200）晶面有较强的择优生长取向；成形样品中除Nb基体相外，还存在少量的Nb2C与ZrC碳化物析出；样品室温抗拉强度达到384 MPa，屈服强度为307 MPa，断后延伸率为16.5%；显微硬度处于1 500~1 700 MPa之间，无各向异性。
采用电子束选区熔化技术制备Nb521合金，研究其致密化成形工艺。通过对成形试样的组织、物相、显微硬度、室温拉伸性能的检测与分析，探讨了电子束选区熔化成形Nb521合金的机理。结果表明，电子束选区熔化成形过程中，电子束熔化电流及速度的合理匹配，是得到表面质量及内部质量优异的成形样品的基础；电子束能量密度为340 J/mm3时，样品的密度达到8.78~8.79 g/cm3；Nb521合金显微组织沿沉积方向呈柱状晶，晶粒沿（200）晶面有较强的择优生长取向；成形样品中除Nb基体相外，还存在少量的Nb2C与ZrC碳化物析出；样品室温抗拉强度达到384 MPa，屈服强度为307 MPa，断后延伸率为16.5%；显微硬度处于1 500~1 700 MPa之间，无各向异性。
2022, 39(6):1-6.
摘要:
采用恒应变速率拉伸方法研究了普通退火态(M态)和等温退火态(HT态)TA34钛合金管坯的冷成形性能，结果表明：M态TA34钛合金管坯的强度更高，最大应变硬化率更低，冷成形性能更好，更适用于波纹管的成形。采用有限元模拟的方法对DN85波纹管的成形参数进行仿真计算，得到最佳鼓波压力、成形压力和最大波深系数等成形参数。根据仿真模拟结果进行DN85波纹管成形工艺的探索，HT态管坯在波深系数1.162时即出现开裂，M态管坯在波深系数1.165、1.169、1.178时均未出现表面质量缺陷。以M态TA34钛合金管坯为坯料，选择合适的波纹管成形工艺参数可以制备出质量优良的TA34钛合金波纹管。
采用恒应变速率拉伸方法研究了普通退火态(M态)和等温退火态(HT态)TA34钛合金管坯的冷成形性能，结果表明：M态TA34钛合金管坯的强度更高，最大应变硬化率更低，冷成形性能更好，更适用于波纹管的成形。采用有限元模拟的方法对DN85波纹管的成形参数进行仿真计算，得到最佳鼓波压力、成形压力和最大波深系数等成形参数。根据仿真模拟结果进行DN85波纹管成形工艺的探索，HT态管坯在波深系数1.162时即出现开裂，M态管坯在波深系数1.165、1.169、1.178时均未出现表面质量缺陷。以M态TA34钛合金管坯为坯料，选择合适的波纹管成形工艺参数可以制备出质量优良的TA34钛合金波纹管。
2023, 40(4):35-39.
摘要:
研究了不同冷轧变形量和退火工艺对Gr.39钛合金带卷显微组织和力学性能的影响。结果表明，对于热轧退火态Gr.39钛合金带卷，当冷轧变形量从0升高到59.4%时，显微组织由完全退火的等轴组织逐渐变形为被拉长的纤维状组织，并且随着变形量的增加，材料加工硬化程度逐渐增加。考虑到轧制过程的稳定性，建议单轧程冷轧变形量控制在60%以内。Gr.39钛合金带卷在700℃退火发生完全再结晶，退火温度升高至相变点以上时，显微组织转变为粗大魏氏组织。随着退火温度的升高，抗拉强度和屈服强度逐渐降低，延伸率逐渐升高。推荐冷轧Gr.39钛合金带卷退火制度为700℃/8 h/AC。
研究了不同冷轧变形量和退火工艺对Gr.39钛合金带卷显微组织和力学性能的影响。结果表明，对于热轧退火态Gr.39钛合金带卷，当冷轧变形量从0升高到59.4%时，显微组织由完全退火的等轴组织逐渐变形为被拉长的纤维状组织，并且随着变形量的增加，材料加工硬化程度逐渐增加。考虑到轧制过程的稳定性，建议单轧程冷轧变形量控制在60%以内。Gr.39钛合金带卷在700℃退火发生完全再结晶，退火温度升高至相变点以上时，显微组织转变为粗大魏氏组织。随着退火温度的升高，抗拉强度和屈服强度逐渐降低，延伸率逐渐升高。推荐冷轧Gr.39钛合金带卷退火制度为700℃/8 h/AC。
2023, 40(2):48-48.
摘要:
<正>4月19日，2023中国钛产业高峰论坛在陕西省宝鸡市召开。本次论坛以“共享新机遇 共创钛未来”为主题，由中国有色金属工业协会、宝鸡市人民政府共同主办，中国有色金属工业协会钛锆铪分会、宝鸡高新区管委会、宝钛集团有限公司承办，得到了中国有色金属报社、钛微媒、《钛工业进展》等媒体的支持。
<正>4月19日，2023中国钛产业高峰论坛在陕西省宝鸡市召开。本次论坛以“共享新机遇 共创钛未来”为主题，由中国有色金属工业协会、宝鸡市人民政府共同主办，中国有色金属工业协会钛锆铪分会、宝鸡高新区管委会、宝钛集团有限公司承办，得到了中国有色金属报社、钛微媒、《钛工业进展》等媒体的支持。
2022, 39(6):13-17.
摘要:
利用电子束冷床(EB)炉熔铸TA1纯钛和TA10钛合金扁锭，通过直接热轧+冷轧的短流程工艺制备出厚度为0.3 mm的冷轧钛带，研究了TA1和TA10冷轧钛带退火后的显微组织、力学性能及电化学腐蚀性能。结果表明：TA1冷轧钛带由等轴α相组成，而TA10冷轧钛带由等轴α相、少量β转变组织及Ti_2Ni链状颗粒相组成；TA1冷轧钛带具有良好的强度和塑性，TA10冷轧钛带的强度提高而塑性降低；2种钛带在模拟海水介质中都显示出良好的耐腐蚀性能，TA10冷轧钛带具有更高的腐蚀电位、更大的极化电阻以及更小的腐蚀电流和钝化电流密度，耐海水腐蚀性能更为优异。
利用电子束冷床(EB)炉熔铸TA1纯钛和TA10钛合金扁锭，通过直接热轧+冷轧的短流程工艺制备出厚度为0.3 mm的冷轧钛带，研究了TA1和TA10冷轧钛带退火后的显微组织、力学性能及电化学腐蚀性能。结果表明：TA1冷轧钛带由等轴α相组成，而TA10冷轧钛带由等轴α相、少量β转变组织及Ti_2Ni链状颗粒相组成；TA1冷轧钛带具有良好的强度和塑性，TA10冷轧钛带的强度提高而塑性降低；2种钛带在模拟海水介质中都显示出良好的耐腐蚀性能，TA10冷轧钛带具有更高的腐蚀电位、更大的极化电阻以及更小的腐蚀电流和钝化电流密度，耐海水腐蚀性能更为优异。
2020, 37(4):18-22.
摘要:
介绍了极小曲面多孔结构设计方法,并采用电子束3D打印技术制备了极小曲面多孔TC4钛合金，对比分析了沉积态组织与热处理后显微组织变化,以及不同表观密度下试样的压缩性能。研究结果表明: 采用Rhino建模软件为设计主体，并配合Grasshopper插件的程序算法,可参数化生成极小曲面模型,再用3-matic拓扑优化软件进行曲面多孔化处理，可建立极小曲面多级孔模型;极小曲面多孔TC4钛合金的抗压强度随着表观密度的增加而增大,在表观密度为0.74 g/cm3时抗压缩强度达到49.33 MPa; 沉积态组织主要由β柱状晶组成，经1 000 ℃×2 h/FC退火处理后，组织转变为魏氏组织。
介绍了极小曲面多孔结构设计方法,并采用电子束3D打印技术制备了极小曲面多孔TC4钛合金，对比分析了沉积态组织与热处理后显微组织变化,以及不同表观密度下试样的压缩性能。研究结果表明: 采用Rhino建模软件为设计主体，并配合Grasshopper插件的程序算法,可参数化生成极小曲面模型,再用3-matic拓扑优化软件进行曲面多孔化处理，可建立极小曲面多级孔模型;极小曲面多孔TC4钛合金的抗压强度随着表观密度的增加而增大,在表观密度为0.74 g/cm3时抗压缩强度达到49.33 MPa; 沉积态组织主要由β柱状晶组成，经1 000 ℃×2 h/FC退火处理后，组织转变为魏氏组织。
2020, 37(4):23-28.
摘要:
在模拟压水堆一回路水条件下，用静态高压釜对锆-4合金进行了8 000 h的均匀腐蚀实验，并对氧化膜的厚度进行了测量和计算，对腐蚀增重和均匀腐蚀速率进行了定量评估。结果表明：锆-4合金包壳内外管在模拟压水堆一回路环境下的氧化增重曲线，初始阶段符合立方规律，2 500 h后为线性规律。内管在腐蚀时间0~2 500 h的氧化增重拟合曲线为y=2.473 47x1/3；超过2 500 h后的拟合曲线为y=9.033 43+0.013 22x；外管在腐蚀时间0~2 500 h的氧化增重拟合曲线为y=2.473 47x1/3，超过2 500 h后的拟合曲线为y=9.498 49+0.013 11x。4.5 a内管氧化膜增厚32.4 μm，相当于金属层减薄厚度为20.8 μm，远小于锆-4合金内管壁厚的10%。4.5 a外管氧化膜增厚31.5 μm，相当于金属层减薄厚度为20.2 μm，远小于锆-4合金外管壁厚的10%。考虑到辐照加速腐蚀效应和实际工况，经过4.5 a的模拟反应堆一回路高温高压环境运行，锆-4合金内外包壳管的均匀腐蚀深度均小于包壳名义厚度的10%。
在模拟压水堆一回路水条件下，用静态高压釜对锆-4合金进行了8 000 h的均匀腐蚀实验，并对氧化膜的厚度进行了测量和计算，对腐蚀增重和均匀腐蚀速率进行了定量评估。结果表明：锆-4合金包壳内外管在模拟压水堆一回路环境下的氧化增重曲线，初始阶段符合立方规律，2 500 h后为线性规律。内管在腐蚀时间0~2 500 h的氧化增重拟合曲线为y=2.473 47x1/3；超过2 500 h后的拟合曲线为y=9.033 43+0.013 22x；外管在腐蚀时间0~2 500 h的氧化增重拟合曲线为y=2.473 47x1/3，超过2 500 h后的拟合曲线为y=9.498 49+0.013 11x。4.5 a内管氧化膜增厚32.4 μm，相当于金属层减薄厚度为20.8 μm，远小于锆-4合金内管壁厚的10%。4.5 a外管氧化膜增厚31.5 μm，相当于金属层减薄厚度为20.2 μm，远小于锆-4合金外管壁厚的10%。考虑到辐照加速腐蚀效应和实际工况，经过4.5 a的模拟反应堆一回路高温高压环境运行，锆-4合金内外包壳管的均匀腐蚀深度均小于包壳名义厚度的10%。
2020, 37(6):23-28.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.006
摘要:
采用原位熔铸法制备了不同TiC添加量以及不同碳源(碳粉末、碳纤维和碳纳米管)的TiC/Ti复合材料,研究了TiC添加量和碳源种类对铸态和锻态TiC/Ti复合材料显微组织的影响,并对不同碳源制备的铸态和锻态复合材料进行了断裂韧性和室温压缩性能测试。结果发现,TiC/Ti复合材料主要由α-Ti和TiC组成;α片层宽度随着TiC体积分数的增加逐渐下降,TiC呈条状或片状。经过锻造,TiC呈近等轴状,α片层进一步细化。以碳粉末作为原位反应碳源制备的铸态TiC/Ti复合材料,断裂韧性较高,以碳纤维和碳纳米管作为碳源时,断裂韧性较低;以不同碳源制备的铸态复合材料,室温抗压强度和屈服强度无明显差异。
采用原位熔铸法制备了不同TiC添加量以及不同碳源(碳粉末、碳纤维和碳纳米管)的TiC/Ti复合材料,研究了TiC添加量和碳源种类对铸态和锻态TiC/Ti复合材料显微组织的影响,并对不同碳源制备的铸态和锻态复合材料进行了断裂韧性和室温压缩性能测试。结果发现,TiC/Ti复合材料主要由α-Ti和TiC组成;α片层宽度随着TiC体积分数的增加逐渐下降,TiC呈条状或片状。经过锻造,TiC呈近等轴状,α片层进一步细化。以碳粉末作为原位反应碳源制备的铸态TiC/Ti复合材料,断裂韧性较高,以碳纤维和碳纳米管作为碳源时,断裂韧性较低;以不同碳源制备的铸态复合材料,室温抗压强度和屈服强度无明显差异。
2020, 37(4):13-17.
摘要:
以经过两相区轧制得到的25 mm厚Ti-5111合金板材为研究对象，研究了不同热处理制度下板材的显微组织和力学性能。研究发现，800 ℃热处理后的组织为等轴组织，950 ℃热处理后的组织为双态组织，1 000 ℃热处理后为魏氏体组织。950 ℃热处理后板材综合性能最好，其Rm=870 MPa，Rp0.2=775 MPa，A=14%，AKV=81 J。分析了不同热处理温度下Ti-5111合金冲击试样的断口形貌，并分析了影响材料韧性的因素，发现Ti-5111合金板材的冲击韧性与组织类型有关，双态组织的冲击韧性最好，魏氏体组织的次之，等轴组织最差。板材焊缝的力学性能与母材相当，表现出优异的焊接性能。
以经过两相区轧制得到的25 mm厚Ti-5111合金板材为研究对象，研究了不同热处理制度下板材的显微组织和力学性能。研究发现，800 ℃热处理后的组织为等轴组织，950 ℃热处理后的组织为双态组织，1 000 ℃热处理后为魏氏体组织。950 ℃热处理后板材综合性能最好，其Rm=870 MPa，Rp0.2=775 MPa，A=14%，AKV=81 J。分析了不同热处理温度下Ti-5111合金冲击试样的断口形貌，并分析了影响材料韧性的因素，发现Ti-5111合金板材的冲击韧性与组织类型有关，双态组织的冲击韧性最好，魏氏体组织的次之，等轴组织最差。板材焊缝的力学性能与母材相当，表现出优异的焊接性能。
2022, 39(4):34-43.
摘要:
依据中国有色金属工业协会钛锆铪分会对中国海绵钛、钛锭、钛加工材等主要钛产品的产能、产量、价格、进出口量等统计数据，对中国钛工业2021年生产和贸易的总体运营状况进行了评价。分析了2021年中国钛工业的产业结构、经营形势及市场供需与消费情况，指出了目前我国钛行业存在的问题主要有钛矿等原料对外依存度过高、高品质海绵钛产量提升相对缓慢等，并给出了相应的对策与建议。
依据中国有色金属工业协会钛锆铪分会对中国海绵钛、钛锭、钛加工材等主要钛产品的产能、产量、价格、进出口量等统计数据，对中国钛工业2021年生产和贸易的总体运营状况进行了评价。分析了2021年中国钛工业的产业结构、经营形势及市场供需与消费情况，指出了目前我国钛行业存在的问题主要有钛矿等原料对外依存度过高、高品质海绵钛产量提升相对缓慢等，并给出了相应的对策与建议。
2021, 38(6):31-36.
摘要:
采用球磨工艺将碳化硅颗粒与TC11钛合金粉末混合,通过放电等离子体烧结工艺制备了碳化硅颗粒增强钛基复合材料(SiCp/TC11),并研究了复合材料的微观结构和力学性能。结果表明,SiCp/TC11复合材料内部无孔洞,烧结致密。碳化硅颗粒与钛基体发生反应,生成碳化钛颗粒。随着碳化硅颗粒含量的增加,SiCp/TC11复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,维氏硬度升高。添加0.5%(质量分数)的碳化硅颗粒后,SiCp/TC11复合材料的室温屈服强度和抗拉强度分别提高了31.3%和14.1%,500℃高温抗拉强度提高了6.9%。SiCp/TC11复合材料强度的提高主要归因于晶粒细化、固溶强化以及载荷传递。
采用球磨工艺将碳化硅颗粒与TC11钛合金粉末混合,通过放电等离子体烧结工艺制备了碳化硅颗粒增强钛基复合材料(SiCp/TC11),并研究了复合材料的微观结构和力学性能。结果表明,SiCp/TC11复合材料内部无孔洞,烧结致密。碳化硅颗粒与钛基体发生反应,生成碳化钛颗粒。随着碳化硅颗粒含量的增加,SiCp/TC11复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,维氏硬度升高。添加0.5%(质量分数)的碳化硅颗粒后,SiCp/TC11复合材料的室温屈服强度和抗拉强度分别提高了31.3%和14.1%,500℃高温抗拉强度提高了6.9%。SiCp/TC11复合材料强度的提高主要归因于晶粒细化、固溶强化以及载荷传递。
2023, 40(5):15-20.
摘要:
研究了TB18钛合金棒材经β固溶缓慢冷却时效（BASCA）热处理后的显微组织和力学性能。结果表明，TB18钛合金棒材在β相区固溶后缓慢冷却条件下，α相在β晶界和晶内均有析出，晶内α相呈点状或短针状，晶界α相基本呈薄膜状镶嵌在β晶界上。冷却速度对晶界α相影响较大，当冷却速度为1℃/min时，晶界α相以透镜状在晶界上不连续析出，形成“项链”组织。随着冷却速度的降低，析出的晶界α相越来越多且相互连接为一体，并逐渐粗化呈连续的波浪状。缓慢冷却后形成的晶界α相对合金塑性和韧性不利，随着冷却速度的减小，合金塑性和韧性均降低。TB18钛合金棒材经过β相区固溶空冷+时效处理后，可获得在抗拉强度接近1300 MPa的水平下，延伸率达到8%，断裂韧性超过80 MPa·m1/2的优异综合性能。
研究了TB18钛合金棒材经β固溶缓慢冷却时效（BASCA）热处理后的显微组织和力学性能。结果表明，TB18钛合金棒材在β相区固溶后缓慢冷却条件下，α相在β晶界和晶内均有析出，晶内α相呈点状或短针状，晶界α相基本呈薄膜状镶嵌在β晶界上。冷却速度对晶界α相影响较大，当冷却速度为1℃/min时，晶界α相以透镜状在晶界上不连续析出，形成“项链”组织。随着冷却速度的降低，析出的晶界α相越来越多且相互连接为一体，并逐渐粗化呈连续的波浪状。缓慢冷却后形成的晶界α相对合金塑性和韧性不利，随着冷却速度的减小，合金塑性和韧性均降低。TB18钛合金棒材经过β相区固溶空冷+时效处理后，可获得在抗拉强度接近1300 MPa的水平下，延伸率达到8%，断裂韧性超过80 MPa·m1/2的优异综合性能。
2022, 39(1):43-48.
摘要:
钛合金因其比强度高、耐海水腐蚀、耐高温等优异性能,被广泛应用于海洋工程装备领域。简要介绍了海洋服役环境的特点,综述了钛合金在海洋工程上的应用现状,并从疲劳强度、蠕变性能、焊接性能、断裂韧性等方面分析了海洋工程用钛的选材要素。俄罗斯、美国已建立完整的海洋工程装备用钛合金体系,并成功将钛合金应用于潜艇、海底管道、深潜器耐压壳体等海洋工程装备。我国虽已初步建立不同强度级别的海洋工程用钛合金体系,但与国外相比仍存在差距,今后应加强钛合金的基础研究,逐步完善我国海洋工程用钛合金体系。
钛合金因其比强度高、耐海水腐蚀、耐高温等优异性能,被广泛应用于海洋工程装备领域。简要介绍了海洋服役环境的特点,综述了钛合金在海洋工程上的应用现状,并从疲劳强度、蠕变性能、焊接性能、断裂韧性等方面分析了海洋工程用钛的选材要素。俄罗斯、美国已建立完整的海洋工程装备用钛合金体系,并成功将钛合金应用于潜艇、海底管道、深潜器耐压壳体等海洋工程装备。我国虽已初步建立不同强度级别的海洋工程用钛合金体系,但与国外相比仍存在差距,今后应加强钛合金的基础研究,逐步完善我国海洋工程用钛合金体系。
2023, 40(6):36-40.
摘要:
硬度反映了金属材料在局部范围内抵抗外物压入的能力，其与强度之间存在一定的内在联系。通过室温拉伸和维氏硬度试验，研究了不同状态Zr-4合金包壳管维氏硬度与强度之间的关系，通过最小二乘法建立了维氏硬度与抗拉强度、屈服强度之间的回归方程，分别为y_1=5.764x–544.215(R~2=0.997),y_2=5.743x–647.90(R~2=0.998），并分析了回归方程的拟合效果。研究表明，Zr-4合金包壳管强度与维氏硬度的相关性极强，二者之间存在较强的正相关性。基于所建立的显微硬度与强度的回归方程，确定了Zr-4合金包壳管冷轧过程中维氏硬度与抗拉强度、屈服强度之间的关系。使用含有初始屈服应力的刚塑性指数硬化数学模型，建立了Zr-4合金包壳管皮尔格两辊冷轧工作锥强度与当量变形量之间的关系式，分别为σ_s=297.37+353.13ε_(Hz)~(0.34)，σ_b=453.57+306.47ε_(Hz)~(0.44)，相关系数分别为0.96和0.97。
硬度反映了金属材料在局部范围内抵抗外物压入的能力，其与强度之间存在一定的内在联系。通过室温拉伸和维氏硬度试验，研究了不同状态Zr-4合金包壳管维氏硬度与强度之间的关系，通过最小二乘法建立了维氏硬度与抗拉强度、屈服强度之间的回归方程，分别为y_1=5.764x–544.215(R~2=0.997),y_2=5.743x–647.90(R~2=0.998），并分析了回归方程的拟合效果。研究表明，Zr-4合金包壳管强度与维氏硬度的相关性极强，二者之间存在较强的正相关性。基于所建立的显微硬度与强度的回归方程，确定了Zr-4合金包壳管冷轧过程中维氏硬度与抗拉强度、屈服强度之间的关系。使用含有初始屈服应力的刚塑性指数硬化数学模型，建立了Zr-4合金包壳管皮尔格两辊冷轧工作锥强度与当量变形量之间的关系式，分别为σ_s=297.37+353.13ε_(Hz)~(0.34)，σ_b=453.57+306.47ε_(Hz)~(0.44)，相关系数分别为0.96和0.97。
2021, 38(6):23-23.
摘要:
<正>据俄罗斯VSMPO-AVISMA公司官网报道,VSMPO-AVISMA公司与波音公司在2021年11月举办的迪拜航展上签署了谅解备忘录。无论是当前还是未来,VSMPO-AVISMA公司都是波音商用飞机最大的钛产品供应商。备忘录中指出,双方将进一步发挥乌拉尔波音制造公司(UBM)的作用,提高工厂的开工率;加强研发投入,不断开发新的产品和技术;探索新机遇,扩大VSMPO-AVISMA公司的产品类型,
<正>据俄罗斯VSMPO-AVISMA公司官网报道,VSMPO-AVISMA公司与波音公司在2021年11月举办的迪拜航展上签署了谅解备忘录。无论是当前还是未来,VSMPO-AVISMA公司都是波音商用飞机最大的钛产品供应商。备忘录中指出,双方将进一步发挥乌拉尔波音制造公司(UBM)的作用,提高工厂的开工率;加强研发投入,不断开发新的产品和技术;探索新机遇,扩大VSMPO-AVISMA公司的产品类型,
2020, 37(4):41-48.
摘要:
综述了国内外装甲钛合金的研究现状，主要论述了抗弹性能及抗毁伤机理、附加装甲结构单元技术、应用基础研究等；介绍了抗弹性能考核评价及板材验收规范，主要包括抗弹性能考核评价方法、抗弹性能指标体系建立、板材验收标准制定情况等。通过对装甲钛合金应用现状和发展趋势的分析，加深人们对装甲钛合金材料和应用技术的理解，推动装甲钛合金材料的工程化应用。在进一步论述装甲钛合金应用现状的基础上，提出了未来装甲钛合金研究发展趋势。
综述了国内外装甲钛合金的研究现状，主要论述了抗弹性能及抗毁伤机理、附加装甲结构单元技术、应用基础研究等；介绍了抗弹性能考核评价及板材验收规范，主要包括抗弹性能考核评价方法、抗弹性能指标体系建立、板材验收标准制定情况等。通过对装甲钛合金应用现状和发展趋势的分析，加深人们对装甲钛合金材料和应用技术的理解，推动装甲钛合金材料的工程化应用。在进一步论述装甲钛合金应用现状的基础上，提出了未来装甲钛合金研究发展趋势。
64 TiAl合金钎焊研究进展
2022, 39(6):43-48.
摘要:
TiAl合金钎焊因具有无气体杂质、对母材力学性能影响小、钎料成分易控制等突出优点而被广泛应用。概述了TiAl合金的发展历程及其组织特点，重点介绍了TiAl合金钎料种类以及钎焊工艺对焊接接头组织与性能的影响，最后指出TiAl合金钎焊技术的发展方向：加强焊接接头的动态试验研究，如疲劳性能、冲击韧性及蠕变试验；从扩散机理出发，首先进行热力学和动力学分析，再根据母材成分变化设计专用钎料；进一步扩展TiAl合金钎焊技术的应用领域。
TiAl合金钎焊因具有无气体杂质、对母材力学性能影响小、钎料成分易控制等突出优点而被广泛应用。概述了TiAl合金的发展历程及其组织特点，重点介绍了TiAl合金钎料种类以及钎焊工艺对焊接接头组织与性能的影响，最后指出TiAl合金钎焊技术的发展方向：加强焊接接头的动态试验研究，如疲劳性能、冲击韧性及蠕变试验；从扩散机理出发，首先进行热力学和动力学分析，再根据母材成分变化设计专用钎料；进一步扩展TiAl合金钎焊技术的应用领域。
2021, 38(3):1-5.
摘要:
针对某TC17钛合金盘件生产中的异常组织问题,开展盘件锻造工艺优化研究。结合有限元模拟技术,对预制坯结构和锻造工艺参数进行了优化,通过对比分析工艺优化前后TC17钛合金盘锻件的高低倍组织和力学性能发现,采用优化工艺可消除原有工艺条件下锻件中的高应变带和低应变区,大幅改善了盘锻件的变形均匀性,进而提高了TC17钛合金盘锻件组织均匀性,获得了较为理想的网篮组织,同时进一步改善了材料的力学性能。
针对某TC17钛合金盘件生产中的异常组织问题,开展盘件锻造工艺优化研究。结合有限元模拟技术,对预制坯结构和锻造工艺参数进行了优化,通过对比分析工艺优化前后TC17钛合金盘锻件的高低倍组织和力学性能发现,采用优化工艺可消除原有工艺条件下锻件中的高应变带和低应变区,大幅改善了盘锻件的变形均匀性,进而提高了TC17钛合金盘锻件组织均匀性,获得了较为理想的网篮组织,同时进一步改善了材料的力学性能。
2020, 37(6):34-40.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.008
摘要:
通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。
通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。
2020, 37(4):29-34.
摘要:
采用掠入射X射线衍射（GIXRD）、弹性离子反冲（ERD）、氦热解吸（TDS）、扫描电镜（SEM）对直流磁控溅射法制备的含氦Zr-Co、Zr-Ti-Co薄膜进行分析，分别得到样品物相、氦的深度和浓度分布、氦热解吸图谱以及热解吸前后的表面形貌。氦热解吸实验曲线反映出Ti的掺杂有利于抑制ZrCo贮氚合金中氦的迁移、聚集和发展，提升相应捕陷位置中氦的释放温度；氦热解吸后，Zr0.8Ti0.2Co薄膜样品的晶界密度相比ZrCo薄膜样品更低，降低减少了氦泡迁移的通道，延缓高温下氦泡迁移合并的趋势，表明掺杂Ti可提升ZrCo合金的固氦能力,对高温条件下氦的释放具有抑制作用。
采用掠入射X射线衍射（GIXRD）、弹性离子反冲（ERD）、氦热解吸（TDS）、扫描电镜（SEM）对直流磁控溅射法制备的含氦Zr-Co、Zr-Ti-Co薄膜进行分析，分别得到样品物相、氦的深度和浓度分布、氦热解吸图谱以及热解吸前后的表面形貌。氦热解吸实验曲线反映出Ti的掺杂有利于抑制ZrCo贮氚合金中氦的迁移、聚集和发展，提升相应捕陷位置中氦的释放温度；氦热解吸后，Zr0.8Ti0.2Co薄膜样品的晶界密度相比ZrCo薄膜样品更低，降低减少了氦泡迁移的通道，延缓高温下氦泡迁移合并的趋势，表明掺杂Ti可提升ZrCo合金的固氦能力,对高温条件下氦的释放具有抑制作用。
2021, 38(1):13-19.
DOI: DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2021.01.004
摘要:
利用电子束冷床炉(EB炉)一次熔炼制备TC4、Ti6242、TA15钛合金铸锭,采用Langmuir定律对熔炼过程中Al、Sn、Zr、Mo等元素的挥发规律做了简要的数值分析,并与实际挥发规律进行了对比分析。结果表明:EB炉熔炼TC4、Ti6242、TA15钛合金过程中,Al元素在3种合金中的挥发率有所不同,挥发率由大到小顺序为TC4> Ti6242>TA15; Al元素是TC4钛合金中主要的挥发元素; Ti6242钛合金中,Al、Sn元素之间存在联合挥发的问题; TA15钛合金中,Al、Zr元素之间亦存在联合挥发的问题,Al元素带动了Zr元素(难挥发元素)的挥发。
利用电子束冷床炉(EB炉)一次熔炼制备TC4、Ti6242、TA15钛合金铸锭,采用Langmuir定律对熔炼过程中Al、Sn、Zr、Mo等元素的挥发规律做了简要的数值分析,并与实际挥发规律进行了对比分析。结果表明:EB炉熔炼TC4、Ti6242、TA15钛合金过程中,Al元素在3种合金中的挥发率有所不同,挥发率由大到小顺序为TC4> Ti6242>TA15; Al元素是TC4钛合金中主要的挥发元素; Ti6242钛合金中,Al、Sn元素之间存在联合挥发的问题; TA15钛合金中,Al、Zr元素之间亦存在联合挥发的问题,Al元素带动了Zr元素(难挥发元素)的挥发。
2022, 39(4):44-48.
摘要:
针对钛合金复杂显微组织结构设计和认识需求，在传统钛合金金相学理论知识基础上，对钛合金的显微组织结构进行了进一步解析，指出钛合金的显微组织结构可以从形态学和结构学两个方面理解。以形态学为基础，提出钛合金中的α相可以根据生成阶段的不同，分为一次α相、二次α相和三次α相，并对三类α相进行了定义。最后，以两相钛合金为例，说明如何利用三类α相设计三态组织，从而更好地协调不同性能对组织要求的冲突性。
针对钛合金复杂显微组织结构设计和认识需求，在传统钛合金金相学理论知识基础上，对钛合金的显微组织结构进行了进一步解析，指出钛合金的显微组织结构可以从形态学和结构学两个方面理解。以形态学为基础，提出钛合金中的α相可以根据生成阶段的不同，分为一次α相、二次α相和三次α相，并对三类α相进行了定义。最后，以两相钛合金为例，说明如何利用三类α相设计三态组织，从而更好地协调不同性能对组织要求的冲突性。
2023, 40(6):41-48.
摘要:
TA18钛合金凭借优异的综合性能成为航空航天管路系统的首选材料，虽然中强级别的TA18钛合金管材已实现批量化生产及产业化应用，但随着我国航空工业的快速发展，对液压管路系统在更高工作压力下服役的安全性和可靠性提出了迫切需求。介绍了TA18钛合金的特点以及研发、推广情况，阐述了材料成分、管坯制备、轧制工艺、热处理对TA18钛合金管材质量、组织和性能的影响，指出了我国在批量化制备高强TA18钛合金管材过程中所存在的诸多问题，并给出了今后的发展方向。
TA18钛合金凭借优异的综合性能成为航空航天管路系统的首选材料，虽然中强级别的TA18钛合金管材已实现批量化生产及产业化应用，但随着我国航空工业的快速发展，对液压管路系统在更高工作压力下服役的安全性和可靠性提出了迫切需求。介绍了TA18钛合金的特点以及研发、推广情况，阐述了材料成分、管坯制备、轧制工艺、热处理对TA18钛合金管材质量、组织和性能的影响，指出了我国在批量化制备高强TA18钛合金管材过程中所存在的诸多问题，并给出了今后的发展方向。
2020, 37(6):41-48.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.009
摘要:
对国内外医用钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术的研究现状进行综述。介绍了喷砂、微切削和激光等机械加工方法,等离子喷涂、溅射等物理方法,酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法在钛及钛合金植入体表面制备的微纳结构,概述了微纳结构对钛及钛合金植入体生物相容性的影响。最后,总结各种制备方法的优劣,并结合目前医用钛及钛合金植入体表面微纳结构研究中存在的问题,指出了植入体表面微纳结构制备方法的发展趋势。
对国内外医用钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术的研究现状进行综述。介绍了喷砂、微切削和激光等机械加工方法,等离子喷涂、溅射等物理方法,酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法在钛及钛合金植入体表面制备的微纳结构,概述了微纳结构对钛及钛合金植入体生物相容性的影响。最后,总结各种制备方法的优劣,并结合目前医用钛及钛合金植入体表面微纳结构研究中存在的问题,指出了植入体表面微纳结构制备方法的发展趋势。
2020, 37(4):1-6.
摘要:
对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头进行840 ℃×2 h的时效处理，研究了焊接头的组织和力学性能。结果表明，焊接头主要分为3个区域，分别是焊缝区、热力影响区和母材区。焊缝区组织以B2相为主，α2相和O相的数量相对较少。热力影响区仅有少量的α2相和O相转变为B2相，且α2相形态变化不大。EBSD分析结果表明，母材的晶体学取向无法遗传到最终的焊缝组织中。经过840 ℃时效处理后，焊缝区发生了动态再结晶并析出了O相。在热力影响区，α2相的分解并不充分，可以观察到rim-O相围绕α2相析出。母材区O相有所长大，而α2相的形态无明显变化。时效处理之后细晶强化与O相的析出强化作用显著提高了焊接头的力学性能。
对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头进行840 ℃×2 h的时效处理，研究了焊接头的组织和力学性能。结果表明，焊接头主要分为3个区域，分别是焊缝区、热力影响区和母材区。焊缝区组织以B2相为主，α2相和O相的数量相对较少。热力影响区仅有少量的α2相和O相转变为B2相，且α2相形态变化不大。EBSD分析结果表明，母材的晶体学取向无法遗传到最终的焊缝组织中。经过840 ℃时效处理后，焊缝区发生了动态再结晶并析出了O相。在热力影响区，α2相的分解并不充分，可以观察到rim-O相围绕α2相析出。母材区O相有所长大，而α2相的形态无明显变化。时效处理之后细晶强化与O相的析出强化作用显著提高了焊接头的力学性能。
2023, 40(4):34-34.
摘要:
本发明涉及钛合金锻造技术领域，公开了一种高组织均匀性的Ti17钛合金大规格棒材的锻造方法。其锻造工艺路线：第一次高温均匀化处理+开坯锻造→第二次高温均匀化处理+相变点以上锻造→首次α+β相区锻造→相变点以上热处理+锻造→第二次α+β相区锻造→α+β相区拔长锻造→α+β相区成品锻造。
本发明涉及钛合金锻造技术领域，公开了一种高组织均匀性的Ti17钛合金大规格棒材的锻造方法。其锻造工艺路线：第一次高温均匀化处理+开坯锻造→第二次高温均匀化处理+相变点以上锻造→首次α+β相区锻造→相变点以上热处理+锻造→第二次α+β相区锻造→α+β相区拔长锻造→α+β相区成品锻造。
2021, 38(6):18-23.
摘要:
通过热模拟压缩试验,研究了等轴组织和魏氏组织Ti80合金在温度850～1000℃、应变速率0.01～10 s~(-1)、变形量20%～60%条件下的热变形行为及组织演变。结果表明:Ti80合金为温度敏感型和应变速率敏感型材料,两相区变形时软化机制以动态再结晶为主,单相区变形时以动态回复为主。低应变速率条件下(0.01 s~(-1)),等轴组织的流变应力峰值高于魏氏组织,高应变速率条件下(1～10 s~(-1))则相反。相同变形参数下,原始组织类型对合金显微组织演变有显著影响。在β相变点以下,随着变形温度升高,等轴组织基体中初生α相减少,次生片状α相破碎形成不规则小颗粒;魏氏组织晶界α相完全破碎,β晶粒内部大部分片状α相破碎形成等轴颗粒,只保留少量不同位向集束状α相。随着变形量增大,等轴组织中α相再结晶晶粒尺寸增大明显,魏氏组织中集束片状α相逐渐被破碎,形成细小的短条状和等轴再结晶α晶粒。
通过热模拟压缩试验,研究了等轴组织和魏氏组织Ti80合金在温度850～1000℃、应变速率0.01～10 s~(-1)、变形量20%～60%条件下的热变形行为及组织演变。结果表明:Ti80合金为温度敏感型和应变速率敏感型材料,两相区变形时软化机制以动态再结晶为主,单相区变形时以动态回复为主。低应变速率条件下(0.01 s~(-1)),等轴组织的流变应力峰值高于魏氏组织,高应变速率条件下(1～10 s~(-1))则相反。相同变形参数下,原始组织类型对合金显微组织演变有显著影响。在β相变点以下,随着变形温度升高,等轴组织基体中初生α相减少,次生片状α相破碎形成不规则小颗粒;魏氏组织晶界α相完全破碎,β晶粒内部大部分片状α相破碎形成等轴颗粒,只保留少量不同位向集束状α相。随着变形量增大,等轴组织中α相再结晶晶粒尺寸增大明显,魏氏组织中集束片状α相逐渐被破碎,形成细小的短条状和等轴再结晶α晶粒。
2021, 38(6):30-30.
摘要:
<正>12月18日,中国有色金属工业协会钛锆铪分会第七届第一次会员大会暨理事会换届会议顺利召开。中国有色金属工业协会原会长陈全训;中国有色金属工业协会党委常委、副会长段德炳;宝钛集团有限公司党委书记、董事长王文生;中国有色金属工业协会副秘书长、稀有稀土金属咨询与协调部主任胡德勇;中国有色金属工业协会会员部主任李春超;中国有色金属报社社长张湘斌;中国有色金属工业协会人事部处长赵文嫣出席会议。会议由胡德勇、段德炳先后主持。会议主会场设在北京,
<正>12月18日,中国有色金属工业协会钛锆铪分会第七届第一次会员大会暨理事会换届会议顺利召开。中国有色金属工业协会原会长陈全训;中国有色金属工业协会党委常委、副会长段德炳;宝钛集团有限公司党委书记、董事长王文生;中国有色金属工业协会副秘书长、稀有稀土金属咨询与协调部主任胡德勇;中国有色金属工业协会会员部主任李春超;中国有色金属报社社长张湘斌;中国有色金属工业协会人事部处长赵文嫣出席会议。会议由胡德勇、段德炳先后主持。会议主会场设在北京,
2021, 38(6):24-30.
摘要:
研究了固溶温度、冷却方式以及时效温度对粉末成形TC4钛合金相组成、微观组织以及力学性能的影响,分析了固溶-时效热处理过程中微观组织变化及析出强化机制。结果表明,在两相区固溶处理,随固溶温度的升高,初生α相含量不断减少;单相区固溶处理后,初生α相全部溶解,析出相呈片层状;固溶时采用水冷可获得α+α′组织,时效过程中马氏体分解形成的次生弥散相实现合金强化。粉末成形TC4钛合金经950℃/1 h/WQ+500℃/4 h/AC热处理后,综合性能匹配良好,抗拉强度为1231 MPa,屈服强度为1126 MPa,延伸率为10.75%。
研究了固溶温度、冷却方式以及时效温度对粉末成形TC4钛合金相组成、微观组织以及力学性能的影响,分析了固溶-时效热处理过程中微观组织变化及析出强化机制。结果表明,在两相区固溶处理,随固溶温度的升高,初生α相含量不断减少;单相区固溶处理后,初生α相全部溶解,析出相呈片层状;固溶时采用水冷可获得α+α′组织,时效过程中马氏体分解形成的次生弥散相实现合金强化。粉末成形TC4钛合金经950℃/1 h/WQ+500℃/4 h/AC热处理后,综合性能匹配良好,抗拉强度为1231 MPa,屈服强度为1126 MPa,延伸率为10.75%。
2023, 40(4):12-12.
摘要:
<正>据报道，ATI公司将在位于华盛顿州南部的里奇兰投资扩建钛熔炼工厂。该扩建项目预计于2024年年底投产，产品认证将在2025年进行。ATI公司总裁兼首席运营官KimFields表示，公司正在努力扩大钛熔炼产能，提升钛产品品质，本次扩建项目在化学成分控制、工艺灵活性方面将更具优势。项目完成后，ATI公司航空航天及国防级钛产品产量将较2022年增加约35%。
<正>据报道，ATI公司将在位于华盛顿州南部的里奇兰投资扩建钛熔炼工厂。该扩建项目预计于2024年年底投产，产品认证将在2025年进行。ATI公司总裁兼首席运营官KimFields表示，公司正在努力扩大钛熔炼产能，提升钛产品品质，本次扩建项目在化学成分控制、工艺灵活性方面将更具优势。项目完成后，ATI公司航空航天及国防级钛产品产量将较2022年增加约35%。
2021, 38(6):12-17.
摘要:
通过热处理获得等轴组织、双态组织和魏氏组织的Ti6321合金,研究不同组织的Ti6321合金在动态压缩下的绝热剪切行为。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对帽形试样进行强迫剪切加载,结合扫描电子显微镜和金相显微镜,对其绝热剪切带和微观组织演化进行观察和分析。结果表明:Ti6321合金的绝热剪切敏感性与其组织密切相关,魏氏组织具有最高的绝热剪切敏感性,等轴组织与双态组织的绝热剪切敏感性接近。随着热处理温度的升高,双态组织的Ti6321合金初生α相含量降低,绝热剪切敏感性增大。冲击速度也会对Ti6321合金的绝热剪切行为产生较大影响,随着冲击速度提高,其绝热剪切敏感性提高。
通过热处理获得等轴组织、双态组织和魏氏组织的Ti6321合金,研究不同组织的Ti6321合金在动态压缩下的绝热剪切行为。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对帽形试样进行强迫剪切加载,结合扫描电子显微镜和金相显微镜,对其绝热剪切带和微观组织演化进行观察和分析。结果表明:Ti6321合金的绝热剪切敏感性与其组织密切相关,魏氏组织具有最高的绝热剪切敏感性,等轴组织与双态组织的绝热剪切敏感性接近。随着热处理温度的升高,双态组织的Ti6321合金初生α相含量降低,绝热剪切敏感性增大。冲击速度也会对Ti6321合金的绝热剪切行为产生较大影响,随着冲击速度提高,其绝热剪切敏感性提高。
79 医用多孔钛制备研究进展
2021, 38(6):43-48.
摘要:
多孔钛有着良好的生物相容性、耐磨性和耐蚀性,其特有的孔隙结构不仅有利于成骨细胞的增殖和分化,还便于将其力学性能调整至与被替换的人体组织相匹配,现已成为重要的人体硬组织替代材料,得到越来越广泛的关注。为此,总结了国内外关于医用多孔钛制备的最新研究成果,介绍了近年来5种新兴的多孔钛制备方法——放电等离子烧结法、带有空间支架的粉末冶金法、选择性激光熔化法、电子束熔融法和激光金属沉积法,讨论了不同制备方法对材料表面性能和力学性能的影响,并对多孔钛用作生物植入物产品的发展方向进行了展望。
多孔钛有着良好的生物相容性、耐磨性和耐蚀性,其特有的孔隙结构不仅有利于成骨细胞的增殖和分化,还便于将其力学性能调整至与被替换的人体组织相匹配,现已成为重要的人体硬组织替代材料,得到越来越广泛的关注。为此,总结了国内外关于医用多孔钛制备的最新研究成果,介绍了近年来5种新兴的多孔钛制备方法——放电等离子烧结法、带有空间支架的粉末冶金法、选择性激光熔化法、电子束熔融法和激光金属沉积法,讨论了不同制备方法对材料表面性能和力学性能的影响,并对多孔钛用作生物植入物产品的发展方向进行了展望。
2023, 40(3):6-13.
摘要:
对TC21钛合金板材进行不同工艺的热轧制及热处理试验，阐明了不同工艺条件下微观组织的演变规律，明确了板材强塑性、冲击功以及断裂行为与不同显微组织之间的对应关系。研究表明，随着轧制温度从930℃升高至1060℃,板材显微组织依次由板条组织变为等轴组织再变为双态组织，该过程中板材强度降低，塑性变化不大，冲击韧性无明显的规律性，960℃和1060℃轧制时板材冲击韧性较高；通过热处理同样可以有效调控显微组织，随着固溶温度从900℃升高至960℃,再经相同工艺时效处理后，原始的α相向β相转变，并在固溶温度为960℃时析出细小的α板条，该过程中强度先升高后降低，塑性和冲击韧性则先降低后升高。960℃轧制得到的TC21钛合金板材经过960℃×2 h/AC+590℃×4 h/AC热处理后，可获得较好的强韧匹配。
对TC21钛合金板材进行不同工艺的热轧制及热处理试验，阐明了不同工艺条件下微观组织的演变规律，明确了板材强塑性、冲击功以及断裂行为与不同显微组织之间的对应关系。研究表明，随着轧制温度从930℃升高至1060℃,板材显微组织依次由板条组织变为等轴组织再变为双态组织，该过程中板材强度降低，塑性变化不大，冲击韧性无明显的规律性，960℃和1060℃轧制时板材冲击韧性较高；通过热处理同样可以有效调控显微组织，随着固溶温度从900℃升高至960℃,再经相同工艺时效处理后，原始的α相向β相转变，并在固溶温度为960℃时析出细小的α板条，该过程中强度先升高后降低，塑性和冲击韧性则先降低后升高。960℃轧制得到的TC21钛合金板材经过960℃×2 h/AC+590℃×4 h/AC热处理后，可获得较好的强韧匹配。
2021, 38(3):17-21.
摘要:
采用放电等离子烧结炉在1200～1350℃下对Ti-48Al-2Nb-2Cr预合金粉末和多层氧化石墨烯组成的混合粉末进行烧结,研究了烧结温度对石墨烯增强的TiAl基复合材料组织演变及压缩性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,复合材料组织由近γ等轴晶组织逐渐向全片层组织转变,在室温下复合材料组织对其抗压强度和断裂应变的影响较小,而在850℃/0.001 s~(-1)压缩条件下,不同组织的复合材料抗压强度和断裂应变发生显著变化,其中1300℃下烧结获得的细小全片层组织具有最高的高温抗压强度和断裂应变。烧结温度对TiAl基复合材料的组织与性能具有重要影响。
采用放电等离子烧结炉在1200～1350℃下对Ti-48Al-2Nb-2Cr预合金粉末和多层氧化石墨烯组成的混合粉末进行烧结,研究了烧结温度对石墨烯增强的TiAl基复合材料组织演变及压缩性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,复合材料组织由近γ等轴晶组织逐渐向全片层组织转变,在室温下复合材料组织对其抗压强度和断裂应变的影响较小,而在850℃/0.001 s~(-1)压缩条件下,不同组织的复合材料抗压强度和断裂应变发生显著变化,其中1300℃下烧结获得的细小全片层组织具有最高的高温抗压强度和断裂应变。烧结温度对TiAl基复合材料的组织与性能具有重要影响。
2020, 37(6):29-33.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.007
摘要:
金属钛粉末在增材制造等新型成形方法中得到越来越广泛的应用,目前主要通过熔盐电解法和气体雾化法来制取。借助X射线衍射技术(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、热重-差热分析法(TGA-DSC)等检测方法,从物相结构、晶胞参数、微观形貌、表面状态、热稳定性等方面,对采用熔盐电解和气体雾化2种不同工艺制取的金属钛粉的性质和应用进行全面对比分析。结果表明,电解钛粉微观形貌不规则,同一性差,适合作为粉末冶金原料和热还原剂;气雾化钛粉微观形貌为均匀球状,表面不易吸附气体杂质,比表面积为3.69 m~2/g,更适宜作为增材制造的原材料。
金属钛粉末在增材制造等新型成形方法中得到越来越广泛的应用,目前主要通过熔盐电解法和气体雾化法来制取。借助X射线衍射技术(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、热重-差热分析法(TGA-DSC)等检测方法,从物相结构、晶胞参数、微观形貌、表面状态、热稳定性等方面,对采用熔盐电解和气体雾化2种不同工艺制取的金属钛粉的性质和应用进行全面对比分析。结果表明,电解钛粉微观形貌不规则,同一性差,适合作为粉末冶金原料和热还原剂;气雾化钛粉微观形貌为均匀球状,表面不易吸附气体杂质,比表面积为3.69 m~2/g,更适宜作为增材制造的原材料。
2020, 37(4):7-12.
摘要:
选取羟基化多壁碳纳米管作为表面活性剂对TC4钛合金进行活性CO2激光焊接，焊后测量并计算了焊缝的熔深、熔宽及深宽比，观察分析了焊缝显微组织，测定了接头硬度和焊缝的物相组成。结果表明：TC4钛合金表面涂覆质量分数为4%的碳纳米管溶液，形成的涂覆层均匀致密；在给定焊接参数条件下，该涂覆层可使焊缝熔深增加约6%，熔宽降低约4%，深宽比增加约10%；涂覆碳纳米管可以增加激光吸收率，使得焊缝温度升高、冷却速率增大，因而涂覆碳纳米管的焊缝β晶粒较细，晶内的α′相较未涂覆碳纳米管的短小；碳纳米管对焊缝硬度和焊缝的物相组成无明显影响。
选取羟基化多壁碳纳米管作为表面活性剂对TC4钛合金进行活性CO2激光焊接，焊后测量并计算了焊缝的熔深、熔宽及深宽比，观察分析了焊缝显微组织，测定了接头硬度和焊缝的物相组成。结果表明：TC4钛合金表面涂覆质量分数为4%的碳纳米管溶液，形成的涂覆层均匀致密；在给定焊接参数条件下，该涂覆层可使焊缝熔深增加约6%，熔宽降低约4%，深宽比增加约10%；涂覆碳纳米管可以增加激光吸收率，使得焊缝温度升高、冷却速率增大，因而涂覆碳纳米管的焊缝β晶粒较细，晶内的α′相较未涂覆碳纳米管的短小；碳纳米管对焊缝硬度和焊缝的物相组成无明显影响。
2020, 37(6):7-11.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.003
摘要:
利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。
利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。
2020, 37(5):7-11.
摘要:
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。
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。
2020, 37(6):12-16.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.004
摘要:
研究了退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,初生α相含量降低,2°～15°小角度晶界逐渐减少;退火温度较高时,退火过程中发生了α相→β相→α相的相变,<0001>//横向织构消失。随着退火温度升高,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金屈服强度逐渐降低,抗拉强度、延伸率先升高后降低。退火温度升高后,片层组织比例升高,裂纹扩展功占冲击吸收功的比例增大,材料韧性提升。
研究了退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,初生α相含量降低,2°～15°小角度晶界逐渐减少;退火温度较高时,退火过程中发生了α相→β相→α相的相变,<0001>//横向织构消失。随着退火温度升高,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金屈服强度逐渐降低,抗拉强度、延伸率先升高后降低。退火温度升高后,片层组织比例升高,裂纹扩展功占冲击吸收功的比例增大,材料韧性提升。
2022, 39(6):42-42.
摘要:
<正>美国ATI公司2022年第3季度(2022年7月1日至9月30日)销售额为10.32亿美元，较2022年第2季度增长8%，较2021年第3季度增长42%。其中，高性能金属部销售额为4.58亿美元，较2022年第2季度增长16%，航空航天及国防总体市场份额占到82%;先进合金&解决方案部销售额为5.74亿美元，较2022年第2季度增长2%。
<正>美国ATI公司2022年第3季度(2022年7月1日至9月30日)销售额为10.32亿美元，较2022年第2季度增长8%，较2021年第3季度增长42%。其中，高性能金属部销售额为4.58亿美元，较2022年第2季度增长16%，航空航天及国防总体市场份额占到82%;先进合金&解决方案部销售额为5.74亿美元，较2022年第2季度增长2%。
2021, 38(6):36-36.
摘要:
<正>~~
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2022, 39(4):1-5.
摘要:
以小颗粒海绵钛和不同种类中间合金为原料，对比分析合金元素添加方式和熔炼工艺参数对Ti-662合金铸锭化学成分均匀性的影响。结果表明：自耗电极中各元素的原始分布均匀性对铸锭化学成分均匀性有较大影响，采用多元中间合金的添加方式能够获得比纯金属及二元中间合金添加方式更均匀的化学成分；增加真空自耗电弧熔炼次数有利于铸锭头部和尾部合金元素的均匀分布；通过3次真空自耗电弧熔炼及充氩熔炼，采用纯金属Cu及二元中间合金添加方式能够生产出化学成分均匀性较好的Ti-662合金铸锭，能够满足工业化生产需求。
以小颗粒海绵钛和不同种类中间合金为原料，对比分析合金元素添加方式和熔炼工艺参数对Ti-662合金铸锭化学成分均匀性的影响。结果表明：自耗电极中各元素的原始分布均匀性对铸锭化学成分均匀性有较大影响，采用多元中间合金的添加方式能够获得比纯金属及二元中间合金添加方式更均匀的化学成分；增加真空自耗电弧熔炼次数有利于铸锭头部和尾部合金元素的均匀分布；通过3次真空自耗电弧熔炼及充氩熔炼，采用纯金属Cu及二元中间合金添加方式能够生产出化学成分均匀性较好的Ti-662合金铸锭，能够满足工业化生产需求。
2020, 37(6):17-22.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.005
摘要:
通过过渡态计算软件CINEB模拟了不同元素掺杂到金红石型TiO_2膜后,氯离子在TiO_2膜的扩散路径和对扩散势垒的影响。结果表明,TiO_2膜中扩散路径A具有更大的孔洞,钛和氯离子吸附性较弱,使氯离子扩散势垒较小,因此氯离子在路径A中更容易扩散。Al元素掺杂后铝原子失去电子转移到邻近的氧,氯离子和氧离子间存在较强的排斥作用,导致晶体结构畸变,有效阻碍氯离子扩散,提高耐腐蚀性能。Mo元素掺杂后,Mo的3d轨道与Cl的2p轨道有较强的杂化作用,Mo和Cl之间有较强吸附作用,使得氯离子很难脱离,因此提高材料的耐蚀性。Al、Zr、Mo、Nb的扩散势垒较高,对提高钛合金的耐腐蚀性能有显著作用。通过实验验证了Ti-5.5Al-3.0Zr-2.0Sn-0.8Mo-1.5Nb合金的自腐蚀电流最小,耐腐蚀性能最好,与计算结果一致。
通过过渡态计算软件CINEB模拟了不同元素掺杂到金红石型TiO_2膜后,氯离子在TiO_2膜的扩散路径和对扩散势垒的影响。结果表明,TiO_2膜中扩散路径A具有更大的孔洞,钛和氯离子吸附性较弱,使氯离子扩散势垒较小,因此氯离子在路径A中更容易扩散。Al元素掺杂后铝原子失去电子转移到邻近的氧,氯离子和氧离子间存在较强的排斥作用,导致晶体结构畸变,有效阻碍氯离子扩散,提高耐腐蚀性能。Mo元素掺杂后,Mo的3d轨道与Cl的2p轨道有较强的杂化作用,Mo和Cl之间有较强吸附作用,使得氯离子很难脱离,因此提高材料的耐蚀性。Al、Zr、Mo、Nb的扩散势垒较高,对提高钛合金的耐腐蚀性能有显著作用。通过实验验证了Ti-5.5Al-3.0Zr-2.0Sn-0.8Mo-1.5Nb合金的自腐蚀电流最小,耐腐蚀性能最好,与计算结果一致。
2020, 37(5):12-17.
摘要:
使用有限元软件平台ABAQUS对NbTi/Cu多芯复合超导线集束拉拔过程进行数值模拟,研究了拉拔模具参数对芯丝畸变程度的影响。通过引入畸变因子进行量化分析,获得了集束拉拔过程中芯丝畸变极小值所对应的参数区间。结果表明:工作锥半角为6°～8°,定径带长度4.5～5.5 mm,道次加工率为20%～25%时,NbTi/Cu多芯复合超导线芯丝畸变存在极小值。
使用有限元软件平台ABAQUS对NbTi/Cu多芯复合超导线集束拉拔过程进行数值模拟,研究了拉拔模具参数对芯丝畸变程度的影响。通过引入畸变因子进行量化分析,获得了集束拉拔过程中芯丝畸变极小值所对应的参数区间。结果表明:工作锥半角为6°～8°,定径带长度4.5～5.5 mm,道次加工率为20%～25%时,NbTi/Cu多芯复合超导线芯丝畸变存在极小值。
2022, 39(2):1-6.
摘要:
采用BMO-25型电子束冷床炉(EB炉)熔炼TC18钛合金铸锭，利用Langmuir定律建立了熔炼过程中各组元饱和蒸气压及挥发规律的数学模型，并根据实测挥发率对TC18钛合金各组元的活度系数进行验证性分析。结果表明：通过数学模型获得的活度系数及挥发率能够较好地匹配实际熔炼过程，理论挥发率与实测挥发率吻合度较高。EB炉熔炼TC18钛合金过程中，Al、Cr元素挥发明显，实测挥发率分别为12.06%～18.27%和30.77%～37.16%。将Al、Mo、Cr补加率分别设为15.6%、4.25%、30%,并通过控制熔炼电流使熔炼速度稳定在178 kg/h左右，由此所获得的TC18钛合金铸锭化学成分均匀性良好，符合GB/T 3620.1—2016要求。
采用BMO-25型电子束冷床炉(EB炉)熔炼TC18钛合金铸锭，利用Langmuir定律建立了熔炼过程中各组元饱和蒸气压及挥发规律的数学模型，并根据实测挥发率对TC18钛合金各组元的活度系数进行验证性分析。结果表明：通过数学模型获得的活度系数及挥发率能够较好地匹配实际熔炼过程，理论挥发率与实测挥发率吻合度较高。EB炉熔炼TC18钛合金过程中，Al、Cr元素挥发明显，实测挥发率分别为12.06%～18.27%和30.77%～37.16%。将Al、Mo、Cr补加率分别设为15.6%、4.25%、30%,并通过控制熔炼电流使熔炼速度稳定在178 kg/h左右，由此所获得的TC18钛合金铸锭化学成分均匀性良好，符合GB/T 3620.1—2016要求。
2022, 39(4):21-24.
摘要:
研究了不同热处理工艺对TC20钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明：TC20钛合金经过两相区固溶+时效处理后得到双态组织，通过控制固溶冷却方式以及时效温度可调整初生α相含量以及次生α相含量和尺寸，改善其强度和塑性的匹配。采用940℃/1 h/WQ+700℃/30 min/AC+550℃/6 h/AC三重热处理工艺，在保证强塑性较佳匹配的同时，可以有效解决棒材直线度问题。
研究了不同热处理工艺对TC20钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明：TC20钛合金经过两相区固溶+时效处理后得到双态组织，通过控制固溶冷却方式以及时效温度可调整初生α相含量以及次生α相含量和尺寸，改善其强度和塑性的匹配。采用940℃/1 h/WQ+700℃/30 min/AC+550℃/6 h/AC三重热处理工艺，在保证强塑性较佳匹配的同时，可以有效解决棒材直线度问题。
2020, 37(5):1-6.
摘要:
为了研究Ti6321合金在高温、高应变率下的力学行为,采用分离式霍普金森压杆装置对Ti6321合金进行室温(25℃)和高温(200、400、600℃)动态压缩试验,对其在高温和高应变率下的力学性能、应变率敏感性和温度敏感性进行了研究。采用聚类全局优化算法构建了双态组织Ti6321合金在103s-1下的Johnson-Cook本构模型。结果表明,双态组织Ti6321合金在室温和高温下均存在应变率硬化效应,但试验温度对流变应力的影响比应变率的影响更大。随着压缩试验温度升高,流变应力显著降低,温度敏感因子升高。Johnson-Cook模型拟合的曲线与实验曲线吻合良好,可以用于Ti6321合金高应变率下的力学仿真计算。
为了研究Ti6321合金在高温、高应变率下的力学行为,采用分离式霍普金森压杆装置对Ti6321合金进行室温(25℃)和高温(200、400、600℃)动态压缩试验,对其在高温和高应变率下的力学性能、应变率敏感性和温度敏感性进行了研究。采用聚类全局优化算法构建了双态组织Ti6321合金在103s-1下的Johnson-Cook本构模型。结果表明,双态组织Ti6321合金在室温和高温下均存在应变率硬化效应,但试验温度对流变应力的影响比应变率的影响更大。随着压缩试验温度升高,流变应力显著降低,温度敏感因子升高。Johnson-Cook模型拟合的曲线与实验曲线吻合良好,可以用于Ti6321合金高应变率下的力学仿真计算。
2020, 37(5):27-30.
摘要:
在钛焊管的生产过程中,部分钛焊管表面出现了形状不规则的黑斑,不仅降低了成材率,而且增加了生产成本。为找出黑斑形成原因,采用扫描电镜及能谱仪、拉曼光谱仪、金相显微镜对黑斑区域进行了表征和分析。结果表明:黑斑区域碳含量较高,且拉曼图谱有锐利的D峰和G峰,为表面附着的碳化物。结合生产过程认为,黑斑是由于生产线运动部件处的润滑脂混入乳化液后,被乳化液带到钛焊管表面,在高温退火时碳化形成的。通过控制运动部件的润滑脂用量、增加清理溢出润滑脂的频率、给乳化液设置过滤装置和增大清洗水的压力等措施,有效解决了钛焊管表面的黑斑问题。
在钛焊管的生产过程中,部分钛焊管表面出现了形状不规则的黑斑,不仅降低了成材率,而且增加了生产成本。为找出黑斑形成原因,采用扫描电镜及能谱仪、拉曼光谱仪、金相显微镜对黑斑区域进行了表征和分析。结果表明:黑斑区域碳含量较高,且拉曼图谱有锐利的D峰和G峰,为表面附着的碳化物。结合生产过程认为,黑斑是由于生产线运动部件处的润滑脂混入乳化液后,被乳化液带到钛焊管表面,在高温退火时碳化形成的。通过控制运动部件的润滑脂用量、增加清理溢出润滑脂的频率、给乳化液设置过滤装置和增大清洗水的压力等措施,有效解决了钛焊管表面的黑斑问题。
2020, 37(5):43-48.
摘要:
钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。
钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。
2023, 40(3):28-32.
摘要:
为分析TC11钛合金高温持久试样异常断裂原因，通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察分析高温持久异常断裂试样的断口及表面微观形貌，并用能谱仪进行微区成分分析。异常断裂试样表面发生明显氧化和多处开裂，试样断口边部存在多处深褐色氧化凹坑，断口外圆周凹坑处多发生沿晶断裂，心部为韧性断裂。试样表面裂纹区域含有Cl、Mg、Na等元素，是导致试样异常断裂的直接原因。Mg、Na、Cl等元素是由捆绑热电偶的石棉绳引入，在高温环境下试样表面发生热盐应力点腐蚀，随着高温持久试验应力的持续加载试样发生形变，点腐蚀凹坑处产生裂纹并迅速延伸导致试样异常断裂。采用镍铬丝捆绑热电偶时试样表面未发生热盐应力腐蚀，其对TC11钛合金持久性能的影响很小。
为分析TC11钛合金高温持久试样异常断裂原因，通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察分析高温持久异常断裂试样的断口及表面微观形貌，并用能谱仪进行微区成分分析。异常断裂试样表面发生明显氧化和多处开裂，试样断口边部存在多处深褐色氧化凹坑，断口外圆周凹坑处多发生沿晶断裂，心部为韧性断裂。试样表面裂纹区域含有Cl、Mg、Na等元素，是导致试样异常断裂的直接原因。Mg、Na、Cl等元素是由捆绑热电偶的石棉绳引入，在高温环境下试样表面发生热盐应力点腐蚀，随着高温持久试验应力的持续加载试样发生形变，点腐蚀凹坑处产生裂纹并迅速延伸导致试样异常断裂。采用镍铬丝捆绑热电偶时试样表面未发生热盐应力腐蚀，其对TC11钛合金持久性能的影响很小。
