Abstract:

钛材因制造工艺复杂、成本高昂，其应用受到一定程度的限制。本研究旨在通过探索海绵钛直接轧制板材过程中组织与性能的演变规律，从而为钛板材低成本制备提供新路径。将0_A级海绵钛压块、密封焊接后，在900℃下进行多火次纵向热轧，分布制备出厚度为25、10、4 mm的轧板，并对其进行金相分析、拉伸性能测试及断口分析。结果表明，第一道次热轧后，海绵钛压块中部密实，边部存在孔隙。随着累计压下量的增加，轧板硬度上升，致密度增大，孔隙面积减小，包套厚度变薄且部分区域包套与压块界面开始融合，同时晶粒细化，屈服强度和抗拉强度显著提高，断后伸长率先升后降。其中，4 mm厚轧板经590℃/30 min/AC退火处理后，屈服强度为258 MPa，抗拉强度为309 MPa，断后伸长率达到30%，均达到GB/T 3621—2022标准要求。该工艺制备的板材与传统熔炼-轧制板材力学性能相近。本研究为海绵钛直接轧制技术提供了理论依据，但在提高成材率和实现批量生产方面，仍有待进一步研究。

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TA24钛合金棒坯在930℃退火处理后，采用三辊斜轧机在980℃下轧成管材，斜轧变形量分别为42%、54%和62%。采用金相显微镜、电子背散射衍射等对退火态棒坯和不同变形量斜轧管材的组织进行分析，利用拉伸试验机和摆锤式冲击试验机对拉伸性能、冲击性能进行测试。结果表明：TA24钛合金棒坯为双态组织，经轧制后演变为片层组织，并且变形量越大，片层越细，晶粒尺寸越小，亚结构比例越大。随着变形量增加，斜轧管材织构演变规律为：42%变形量斜轧管材的轴向织构→54%变形量斜轧管材的周向织构+径向织构→62%变形量斜轧管材的周向织构。随着变形量增加，TA24钛合金斜轧管材强度升高，冲击吸收能量降低。

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以Ti-Al-Nb合金为研究对象，对锻态Ti-Al-Nb合金棒坯进行变形量分别为60%、84%和94%的轧制及相同的热处理，研究轧制变形量对Ti-Al-Nb合金棒材显微组织以及室温和650℃高温力学性能的影响。结果表明：初始锻态试样的微观形貌以板条状O相组织为主，力学性能呈现出高强低塑的特征；轧态棒材经固溶+时效处理后，显微组织为等轴α_2相+针状O相的双态组织。当轧制变形量为60%时，棒材组织不均匀，随着变形量的增加，晶粒细化，组织均匀性提升，塑性提高，强度降低。

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TC25钛合金经α+β两相区锻造和β单相区锻造后，分别进行550℃/2 h/AC、900℃/2 h/AC和900℃/2 h/AC+550℃/6 h/AC的热处理，研究了锻造温度和热处理工艺对锻件微观组织、拉伸性能及低周疲劳性能的影响。结果表明，α+β锻造TC25钛合金为双态组织，对该锻件进行单重退火处理，提高退火温度有利于促进初生α相溶解和次生α相增厚；在双重退火处理下，二次退火能够促进初生α相长大和次生α相进一步粗化。β锻造TC25钛合金为网篮组织，片层α相交错分布；不同热处理导致α集束尺寸发生变化。经α+β锻造后，TC25钛合金具有更优的综合力学性能，其塑性和低周疲劳寿命均显著优于β锻造。

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以X65钢板为基板，TA1钛板为覆板，采用爆炸复合法制备TA1/X65复合板，并分别在500、550、600℃对其进行退火处理，保温时间为3 h。采用金相显微镜和场发射扫描电子显微镜附带的电子背散射衍射仪（EBSD）进行微观组织观察和晶体结构分析，采用电子万能试验机和显微硬度计进行拉伸性能和显微硬度测试，分析退火工艺和显微组织变化对材料力学性能的影响。结果表明，试样在退火过程中发生再结晶，形成细小的等轴晶，且随着退火温度的升高，强度降低，塑性提高。此外，由于复合板结合界面处形成了金属间化合物，硬度最高，达到384.1 HV0.1。

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对Ta1钽板与TA1钛板进行氩弧焊焊接试验研究，并对Ta1/TA1焊接试样进行外观检查、渗透检测、射线检测以及拉伸、弯曲、硬度、金相、能谱等相关检测和分析。结果表明：采用氩弧焊焊接时，应严格控制焊接热输入与焊接速度，电弧应偏向Ta1钽板一侧，用ER TA1ELI焊丝填充焊缝；焊接接头中，焊缝中心及靠近TA1母材侧的Ta元素含量约为20%，靠近Ta1母材侧的Ta元素含量约为17%，且硬度大于Ta1母材和TA1母材；焊接试样的拉伸、弯曲性能指标均合格，表明该焊接工艺合理。通过氩弧焊实现了Ta1钽材和TA1钛材之间的异种金属焊接，可满足承压设备的制造要求。

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以8、18、20 mm厚工业级纯锆Zr702热轧板为研究对象，分别在500、530、560℃进行1 h的成品退火热处理实验，研究热轧态及各退火温度下热轧板显微组织、硬度和拉伸性能的演变规律。结果表明，随着退火温度升高，显微组织由变形纤维状条带组织逐渐转变为等轴晶，且晶粒尺寸增大。相同退火温度下，8 mm厚热轧板较20 mm厚热轧板的再结晶程度显著增加，热轧时高变形储能提供了更大的再结晶驱动力。20 mm厚热轧板晶粒内先出现变形孪晶，后随着变形量增加，孪晶消失，晶粒进一步细化，板材变形方式由孪晶转变为位错滑移，再结晶后强化方式由孪晶强化转变为细晶强化。20 mm厚热轧板为T织构，8 mm厚热轧板主要为基面B织构/双峰B织构，横向与纵向屈服强度差从20 mm厚热轧板的70 MPa以上降低至8 mm厚热轧板的20 MPa以下。

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塑性加工是一种重要的钛及钛合金加工技术，可满足不同应用领域对钛及钛合金构件形状与性能等方面要求的差异。为此，梳理了我国钛及钛合金传统塑性加工技术（锻造、轧制和挤压）与新型塑性加工技术（超塑性成形、超塑性成形/扩散连接和增量成形技术）的工艺特点和研究现状，同时对塑性加工技术的发展趋势进行了展望，对于通过选择合适的塑性加工方法，提升钛及钛合金产品质量具有重要参考价值。

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<正>在金属增材制造（AM）领域，精确控制凝固过程中的柱状晶向等轴晶转变（CET）是获得各向同性优异力学性能的关键。然而，传统铸造理论中建立的主要成分预测参数：非平衡凝固范围（ΔT_s）、生长限制因子（Q）及成分过冷参数（P），在面临AM特有的高冷却速率和大温度梯度工况时，其适用性一直存在争议，亟需建立适用于AM工艺的可靠理论框架。为此，以钛合金为研究载体，旨在系统评估上述三类成分参数在激光束直接能量沉积（DED-LB）制备Ti-Fe、Ti-Cu、Ti-Cu-Fe及Ti-Mo等钛合金体系中的效能，明确适用于AM工艺的CET可靠预测指标，为高性能AM合金的成分设计构建清晰理论框架。

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<正>申请号：CN202310269053.2申请日：2023-03-20公开(公告)日：2025-08-29公开(公告)号：CN116460480B申请(专利权)人：西北有色金属研究院摘要：本发明公开了一种适用于钛钨铌锆系低温钛合金的专用焊丝，由以下质量百分比的成分组成：W1.0%～1.5%,Nb0.5%～1.0%,Zr12%～13%,Fe≤0.08%,O≤0.06%，余量为Ti和不可避免的杂质。该专用焊丝通过降低钛钨铌锆系低温钛合金中β稳定元素W、Nb的含量，并适当增加中性元素Zr的含量，同时严格控制杂质元素Fe、O的含量，从而在不降低焊接后熔敷金属塑性的基础上增加其强度，保证焊接后的熔敷金属室温及低温下的强塑性匹配。