热处理对激光增材制造Ti2AlNb基合金组织及性能的影响

利用激光增材制造技术制备出Ti-22Al-25Nb合金薄壁试样,分析了沉积态和热处理态试样的宏观形貌、相组成和显微组织,以及不同制度热处理态试样的组织和室温拉伸性能.结果表明,沉积态试样相组成沿沉积高度方向呈现由B2+O+α2→B2+O→B2的变化趋势;热处理态试样的微观组织和相组成均匀,由B2、O、α23相组成;经930℃保温2h空冷的固溶处理和800℃保温24h空冷的时效处理后,合金室温拉伸性能好,抗拉强度为1017MPa,断后伸长率为6.0％.     

紧固件用TC16钛合金强化热处理工艺研究

利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸实验机,研究不同热处理工艺下TC16钛合金的显微组织及力学性能.结果表明:退火后的组织为等轴α+β,晶粒大小约为1μm;固溶处理的组织为初生α+α"+亚稳β,随着固溶温度的升高,初生α相减少,抗拉强度不随固溶温度的变化而变化,屈服强度较退火态下降较大,屈强比仅为0.4～ 0.47;时效处理后的组织为初生α+α+β,α、β呈片状相间分布于原始β晶粒内,时效处理后的抗拉强度最高可达1226MPa,强塑积最高达21834MPa.％;退火态与固溶态的拉伸断口为韧性断口,而时效处理后的拉伸断口为准解理断口.     

原位拉伸研究热处理对激光选区熔化GH4169合金组织及650℃力学性能的影响

研究热处理制度对激光选区熔化成形GH4169合金组织及高温力学性能的影响。通过自主研发的SEM原位加热拉伸测试平台,探究热处理前后650℃合金力学性能变化与动态组织演变的关系。结果表明：热处理后合金的晶粒形态由柱状晶转化为等轴晶,Laves相溶解,析出大量γ’和γ’’强化相;在650℃下,沉积态合金的屈服强度和抗拉强度分别为574 MPa和740 MPa,热处理态（HSA态）合金的屈服强度和抗拉强度分别为818 MPa和892 MPa,较沉积态分别提升了42.5%和20.1%;沉积态合金表面晶粒起伏更大,协调变形能力更强,塑性流动能力好;裂纹在Laves相周围萌生沿枝状晶向最大切应力方向扩展,样品颈缩后发生剪切断裂;HSA态裂纹在碳化物周围萌生沿晶界扩展,断裂方式为沿晶和穿晶相结合的混合断裂。     

电子束熔丝成形TC17钛合金显微组织与拉伸性能研究

针对电子束熔丝(EBWD)成形TC17钛合金开展了显微组织调控与力学性能研究。成形态EBWD TC17钛合金的成分均匀性较好,具有沿z方向外延生长并贯穿多个沉积层的粗大β柱状晶组织,柱状晶内部为细密的网篮状组织。经过热等静压后,β柱状晶内部呈现粗短棒状α网篮组织。经过固溶时效处理后,β基体中同时存在粗短棒状α相和细小的次生α相。成形态EBWD TC17材料的抗拉强度为935MPa,延伸率为9.0%;热等静压态材料的抗拉强度为904MPa,延伸率为18.0%;二重固溶+时效后,由于析出的细小次生α相起到了沉淀强化的作用,材料的抗拉强度较热等静压态提高了18%(至1066MPa),但塑性显著下降(至7.5%),其拉伸断口的韧窝数量也大幅减少。     

选区激光熔化IN718合金室温及高温拉伸性能研究

采用选区激光熔化技术制备了IN718合金,对其凝固组织形成机制和热处理固态相变行为进行了研究,分析了IN718合金经热处理后的室温和高温拉伸断裂机理。研究结果表明,选区激光熔化IN718合金沉积态显微组织为沿沉积增高方向定向生长的树枝晶,枝晶间分布着纳米级Laves相。经标准热处理后晶粒形态没有明显变化,大量γ′和γ′′相以及针状δ相弥散析出,Laves相含量减少,合金硬度较沉积态高约40%。经热处理后,合金垂直于沉积增高方向试样抗拉强度高于锻件,平行于沉积增高方向的试样塑性优于锻件,高温拉伸强度与锻件相当,室温及高温拉伸断裂机制均为微孔聚集型的穿晶韧性断裂。     

激光熔化沉积TA15+Ti_2AlNb合金的组织与力学性能

将TA15和Ti_2AlNb合金粉末以不同比例预混,采用激光熔化沉积工艺,制备出40%TA15+60%Ti_2AlNb,50%TA15+50%Ti_2AlNb,60%TA15+40%Ti_2AlNb(质量分数)3种比例的合金薄壁,分析了薄壁的成分、组织及力学性能。结果表明:3种沉积薄壁的成分分布均匀,合金由α相、α2相及β/B2相组成,针状α相和α2相呈网篮状分布在初生β/B2晶粒内部;3种合金的抗拉强度分别为1108 MPa,1071 MPa,1105 MPa,断裂伸长率分别为3.0%,2.2%,3.8%;拉伸断口可见沿α2相撕裂产生的撕裂棱,断裂方式均为准解理断裂。     

TC17 合金焊接接头显微组织与疲劳裂纹扩展特性

研究了TC17钛合金惯性摩擦焊焊接接头的疲劳裂纹扩展规律,并利用光学显微镜、扫描电镜对材料的显微组织和断口形貌进行分析。结果表明:TC17钛合金母材为α+β网篮状组织,晶粒较大;焊缝区和热影响区内可以看到明显的原β相晶界,焊缝区的原β晶粒较细小,热影响区的原β晶粒较粗大,晶粒内部存在细小的α相。在室温下,当ΔK≤15 MPa.m1/2时,焊缝区疲劳裂纹扩展速率较小,而当ΔK≥15 MPa.m1/2时,焊缝区的扩展速率最大,其次是热影响区,母材的裂纹扩展速率最小;在高温下,焊接接头各部位的裂纹扩展速率相差不大,均小于室温。     

EB-PVD沉积Ni-Cr-Al合金的组织和力学性能的研究

利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)方法制备出厚度为0.5mm的Ni-Cr-Al高温合金。研究了该合金在制备状态和长期时效后的显微组织及其力学性能。结果表明,制备态合金表面的晶粒尺寸约为185nm,并且材料断面呈层状结构。合金在760℃下时效16h,72h和120h后,材料断面的层状结构消失,且明显看到晶粒的存在。合金时效16h后,在靠近基板一侧形成柱状晶,但远离基板一侧为等轴晶。760℃长时间时效形成的主要强化相为γ'相。断口结果表明,制备态合金室温断口为混合型断口,接近基板一侧发生沿柱状晶边界的脆性断裂,而在另一侧为韧窝为主的韧性断裂。材料经长时间的真空时效后,断口由脆性断口转变为韧性断口。合金的室温显微硬度随时效时间的增加而下降,这是由于γ'相不断长大所引起。与制备态合金相比,时效后合金的力学性能明显改善。     

Y2O3对MGH956合金的TIG焊接头组织和性能的影响

采用TIG焊对1.3mm厚的MGH956合金进行原位合金化焊接,对比研究了未添加,添加质量分数为2％,4％和6％的Y2O3对焊缝显微组织及力学性能的影响.结果表明:添加Y2O3后的焊缝组织以等轴晶为主,焊缝晶粒细小均匀,没有明显的金属氧化物聚集现象,并且有新的增强相颗粒析出.Y2O3的添加不仅细化了晶粒,还提高了接头的显微硬度和抗拉强度,从而改善了焊接接头的力学性能.Y2O3添加量为4％时接头抗拉强度最高,平均抗拉强度为605MPa,达到母材的84％.     

EB-PVD制备γ-TiAl基合金薄板的研究

采用一种新型的制备工艺--电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术,成功制备了尺寸为150mm×100mm×0.4mm的γ-TiAl基合金薄板,并采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)等测试手段对蒸镀态及热处理态试样的物相组成和断口形貌等进行分析.结果表明,蒸镀态γ-TiAl基合金薄板由γ相、α2相和τ相组成,表面质量良好,内部自然分层,显微组织结构为柱状晶.经1000℃/16h的真空退火处理后,柱状晶转变为等轴晶,τ相消失,α2相含量显著减少,同时有消除分层现象的趋势,材料的断裂方式由沿晶脆性断裂转变为沿晶脆性断裂和韧窝韧性断裂的混合断裂方式.     

固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金组织性能的影响

对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金10/mm棒材在不同固溶时效制度下的拉伸断口形貌与显微组织进行分析,研究了断口形貌及显微组织对力学性能的影响。结果表明:当材料在相变点以下固溶时效时,随着固溶温度的升高,初生α相减少,β晶粒长大,断口纤维区变小,韧窝变大变浅,断裂方式由韧性断裂逐渐变成准解理断裂,强度升高,塑性降低;当材料在相变点以上固溶时效时,β晶粒重新形核长大,初生α相已经消失,断口由棱角清晰的小晶面颗粒组成,断裂方式为典型的沿晶脆性断裂,强度在1500/MPa以上,断后伸长率为2%。     

直接时效喷射成形GH4169合金的组织和性能

采用扫描式双喷嘴喷射成形装置制备了大尺寸GH4169沉积坯,经热等静压和热模锻得到了直径600mm的模锻件.研究了直接时效(DA)热处理对喷射成形GH4169合金的显微组织和力学性能的影响.结果表明:直接时效喷射成形GH4169合金晶粒细小均匀,晶粒度在ASTM10左右,其第二相主要有δ相、碳氮化物、γ'相和γ'相.与喷射成形标准热处理态和常规变形直接时效态GH4169合金相比,直接时效喷射成形GH4169合金的拉伸和持久性能较高.     

重复搅拌摩擦加工对铸态L2纯铝组织性能影响

对铸态L2纯铝分别进行了单道次和2,3次重复搅拌摩擦加工处理,研究了搅拌摩擦加工次数对L2纯铝组织性能的影响.结果表明:剧烈的塑性变形促使粗大的枝状晶显著破碎,形成了细小且均匀分布的再结晶组织,重复加工次数对再结晶晶粒的尺寸影响较小.重复搅拌摩擦加工后,铸态L2纯铝的最大显微硬度值提高了17 HV,最大抗拉强度及延伸率分别提高了39 MPa和22%,试样的拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征.随着重复加工次数的增加,相邻道次间的显微硬度、抗拉强度和延伸率差值均减小.     

低温球磨粉末冶金制备Al-Cu-Mg合金的微观组织及力学性能

利用快速凝固和低温球磨复合工艺制备Al-Cu-Mg合金粉末,通过冷压、热挤压工艺固结成形,并对其进行固溶和自然时效处理,研究该过程中材料的微观组织变化和力学性能。结果表明:球形Al-Cu-Mg合金雾化粉末球磨4h后全部变为层片状,Cu Al2和Al2Cu Mg相发生分解并回溶入α(Al)基体中形成过饱和固溶体;挤压态材料的组织致密(致密度达98.6%),经热处理后平均晶粒尺寸约900nm,自然时效阶段合金中析出大量弥散分布的GP区和S″相;T4态材料的抗拉强度和屈服强度分别为526MPa和397MPa,而伸长率(15%)仍保持在较高水平,其强化方式主要为细晶强化和沉淀强化。     

前进速率对搅拌摩擦加工ZK60镁合金组织和力学性能的影响

对铸态ZK60镁合金进行搅拌摩擦加工,在转速为800r/min,前进速率为50~200mm/min的条件下,获得表面平整、无宏观缺陷的材料,并对其组织和力学性能进行研究。研究结果表明:剧烈的塑性变形使搅拌区的晶粒相对于铸态母材得到了明显细化,随着前进速率的增加,搅拌区平均晶粒尺寸先减小后增大。搅拌区细晶组织的显微硬度及抗拉强度相比于铸态母材有所提高,而伸长率显著提高。在转速为800r/min,前进速率为100mm/min的加工条件下,搅拌区的晶粒最为细小均匀,其平均晶粒尺寸为6.9μm,材料的硬度、抗拉强度和伸长率分别为70.1HV,276 MPa和31.6%。     

固溶时效处理对新型超高强钛合金组织和力学性能的影响

针对一种新型Ti–Al–Mo–V–Cr–Zr系超高强钛合金材料,研究了固溶时效处理对其显微组织和典型力学性能的影响。结果表明,原材料显微组织由等轴或短棒状的初生α相和基体β相组成,固溶时效处理后,显微组织由初生α相和弥散分布着大量次生α相的β转变组织组成。时效温度对其力学性能影响显著,随着时效温度的提高,其合金强度下降,塑性呈增加趋势。在520℃时效处理条件下,抗拉强度1508 MPa、屈服强度1439 MPa、延伸率7.6%,具有良好的强度和塑性性能匹配。室温光滑(K_t=1)轴向高周疲劳性能较好,其中值疲劳极限为868 MPa,可为推动其工程化应用提供数据支撑。     

超高速激光熔化扫描速度对Al-Mg-Sc高强铝合金性能的影响

为了明确超高速激光熔化沉积Al-Mg-Sc高强铝合金的沉积态组织及力学性能特征,以7075铝合金为基体,采用自主开发的LDF3000-40型激光熔化沉积设备制备Al-Mg-Sc高强铝合金,探究激光扫描速度对材料微观组织与室温拉伸性能的影响。结果表明：超高速激光熔化沉积样品均无明显裂纹,但含有少量小尺寸气孔。沉积态组织由细小的α-Al等轴晶及弥散分布的Al₃(Sc,Zr)颗粒构成。利用数值模拟进一步研究扫描速度对力学性能的影响,发现在0.1～1 m/s范围内,较高的激光扫描速度能减少粉末材料的堆积,降低沉积层表面的孔隙率,因此可以提高力学性能。沉积态样品最大抗拉强度为303 MPa,断裂伸长率为22.5%。     

纯铝累积叠轧焊连接机理及力学性能

对退火态L2纯铝在室温条件下进行了10道次的累积叠轧焊试验,利用光学显微镜观察叠轧道次对连接界面的影响,并利用室温拉伸试验与显微硬度试验研究叠轧道次对其力学性能的影响.研究表明:随着叠轧道次的增加,试样的连接效果越好,其连接机理为N.Bay机理:材料的强度与显微硬度随道次的增加显著提高.但延伸率却急剧降低.第10道次材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为190.44MPa、152.27MPa和4.73%.     

Ti-47Al-2Cr-1Nb合金的晶粒细化工艺及显微组织变化特征

研究了Ti-47Al-2Cr-1Nb (at%) 合金的等温变形复合热机械处理晶粒细化工艺及显微组织变化特征.通过两次等温变形(变形量70%以上)加中间热处理,破碎了粗大的铸态层片晶团,热处理后得到均匀的等轴γ细晶.变形态的微观组织显示,等温变形过程中发生了动态再结晶,使流变曲线出现明显的流变软化.     

双重退火对激光增材制造Ti60A合金显微组织和力学性能的影响

对激光增材制造Ti60A高温钛合金进行"Tβ-30"(1020°C/1h/AC+700°C/2h/AC)双重退火和"Tβ-10"(1040°C/1h/AC+700°C/2h/AC)双重退火热处理,对比研究了沉积态、双重退火态的显微组织特征,包括α相体积分数(%)、α相板条宽度(μm)、α相长宽比等的差异,并测试了热处理前后的室温拉伸和高温拉伸性能,讨论了双重退火对合金显微组织及力学性能的影响机理。结果表明:"Tβ-10"双重退火态的拉伸强度较高,室温塑性最高,具有优于激光沉积态和"Tβ-30"双重退火态合金的综合性能。研究结果为优化高温钛合金的综合力学性能和提高航天器钛合金构件综合力学性能提供了参考。