近α型钛合金长时高温暴露过程中显微组织演变及其对热稳定性的影响

研究了近α型钛合金TG6经α+β两相区热加工的盘锻件在600℃长时暴露过程中的显微组织演变及其对热稳定性的影响。结果表明:经600℃/100h和600℃/300h长时高温暴露后,TG6钛合金的室温拉伸强度略有提高,其增幅在5%左右,而其拉伸塑性显著降低,塑性保持率小于50%,拉伸断口趋于平直化,且存在梯田状台阶和二次裂纹等,表现为显著的解理断裂特征。在600℃高温长时暴露过程中,TG6钛合金中的显微组织变化主要有在基体组织中的共格有序α2相析出及硅化物析出。随着高温暴露时间的延长,TG6钛合金的显微组织逐渐趋于稳定,拉伸性能的变化也相应趋缓。α2相析出促进了拉伸变形时位错滑移的平面化及变形不均匀,是热稳定性下降的主要原因;而硅化物析出协同促进位错滑移集中化,是热稳定性下降的次要因素。     

热暴露对IMI834近α高温钛合金组织和拉伸性能的影响

测试了ＩＭＩ８３４高温钛合金在６００～７５０℃的空气中热暴露１００小时后拉伸性能，利用透射电镜和扫描电镜观察了合金暴露前后的组织变化及拉伸断口，认为表面氧化是造成合金热暴露后塑性下降的主要原因，但基体组织内有序α２相和硅化物的析出变化也在不同程度上造居了合金热暴露后的强度和塑性的下降。     

TG6高温钛合金中α2相的沉淀析出行为及其对塑性的影响

随着对高温钛合金耐热性要求的不断提高,往往得通过加入高含量的Al、Sn、Zr和Si等元素来进行合金化,但在获得高热强性的同时也会因高温长时服役过程中析出α2相和硅化物而降低合金的塑性等.本文研究了TG6钛合金在不同热处理状态下α2相的沉淀析出行为及其对塑性的影响.结果表明,600℃是α2相析出的最佳动力学温度,α2相与α基体保持完全的晶体学共格关系,在α基体中均匀弥散分布,两者具有极小的错配度.共格有序的α2相析出将促进位错的集中平面滑移,限制了交滑移的进行,并引起滑移的不均匀分布,形成粗大的滑移带,从而引起室温拉伸塑性的下降.     

合金成分对TA15钛合金组织及力学性能的影响

为分析TA15钛合金成分的微小变化与显微组织和力学性能之间的响应关系,利用电子万能拉力试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置测量了4种不同成分TA15钛合金的室温准静态拉伸性能和动态力学性能,结果表明:Zr元素对室温拉伸强度性能影响微弱,随着主合金元素Al、V和Mo元素含量的增加,初生α相含量减小,次生α相片层较细,合金的强度提高,塑性下降;在临界应变率范围内,合金成分的微小变化对动态力学性能的影响微弱,提高主合金元素Al、Zr、V和Mo元素含量,有利于提高合金的临界应变率,且在此临界应变率下具有优异的动态力学性能;对于空冷条件下获得的等轴组织TA15钛合金,初生α相体积分数越小、次生α相片层较细时有利于室温抗拉强度、临界应变率和动态力学性能的提高。     

高温瞬时和热暴露对2024铝合金组织与性能的影响

本文利用透射电镜研究了高温瞬时和热暴露对2024 T3511状态铝合金拉伸性能的影响及对应的组织变化。实验结果说明,经高温瞬时和热暴露后,强度曲线经过一段平缓阶段迅速下降;而塑性曲线一反常态,塑性与温度不呈单调函数关系,曲线中间有一最低值。微观分析表明,合金存在两种类型时效沉淀相S系列相和X相。S系列相(G.P.区形核)遵循以下时效序列: G.P.区—→S″—→S″+S′—→S′+S—→SX相在S″+S′阶段内析出。与强度曲线平缓阶段对应的组织是G.P.区和S″相,与强度开始下降阶段和塑性最低区域对应的组织为S′+S″+X,这与半共格S′和X的形成有关。与强度下降和塑性回升阶段对应的时效组织是非共格S+X相。     

电子束增材制造γ-TiAl显微组织调控与拉伸性能研究

研究了电子束选区熔化增材制造Ti-48A1-2Cr-2Nb合金的显微组织与拉伸性能.A1含量的烧损导致显微组织呈现不均匀性,沉积态材料由较大的γ晶粒和被α2晶粒钉扎的链状细小γ晶粒组成.γ相占据89％的体积,但并未显示出明显织构;而α2相显示出14.1倍随机值的(0001)织构,其c轴与沉积方向平行.沉积态材料的室温抗拉强度达到503MPa,而塑性为0.热等静压与热处理后的材料强度稍有下降,但延伸率获得较大改善.直到800℃,双态组织TiAl-4822材料的抗拉强度仍在460MPa以上,而全片层组织材料则维持在400MPa以上.     

热处理制度对激光增材制造TA15钛合金力学性能的影响

进行了普通退火态和双重退火态激光增材制造TA15钛合金显微组织观察和力学性能试验。试验结果表明:普通退火态为细片层α+β超细网篮组织,双重退火态为端部带根须状形貌的初生α相+超细β转变组织构成的特种双态组织;普通退火态激光增材制造TA15钛合金极限强度、屈服强度和疲劳极限均优于双重退火态;双重退火态激光增材制造TA15钛合金具有较好的塑性和优异的断裂韧性。     

不同Si含量对耐热钛合金（7715C）组织及性能的影响

本文主要研究不同Si含量对7715C钛合金的组织及性能的影响。通过对不同Si含量对室温拉伸、室温缺口拉伸、冲击、540℃高温拉伸及热稳定性影响的观察分析,得知在7715C合金中的最佳Si含量为0.2％。在此Si含量下综合性能最好,当Si含量高于或低于0.2％时,上述性能均有所下降。不同Si含量合金经540℃/不同时间热暴露后发现最佳峰值随热暴露时间的延长而左移,热暴露100h后峰值在Si含量为0.3％左右,而热暴露200h后,峰值左移至Si含量为0.2％。从组织的变化来看,合金中Si的最佳含量以在热加工温度下保持最大固溶度不析出硅化物为宜。硅化物的析出随着热暴露时间的延长及Si含量在合金中的提高而逐渐增多,故使峰值随热暴露时间的延长而左移。     

Ti-30Nb-1Mo-4Sn合金热机械处理过程中的相组成及力学性能演化

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)观察和力学性能测试,系统研究了具有低弹性模量的亚稳β钛合金Ti-30Nb-1Mo-4Sn(wt%)在热机械处理过程中的相组成与力学性能演化。研究结果表明:固溶态合金具有较低的结构稳定性,拉伸过程中出现应力诱发马氏体相变,导致合金呈现较低的屈服强度;固溶态合金经时效处理后,由于缺乏异质形核点并且时效时间较短,第2相析出很少,其稳定性并没有明显提高,淬火的过程中仍然会发生马氏体相变,因此其屈服强度也不能得到显著提高。合金经冷轧变形后,晶粒显著细化并引入大量形变位错,大量的缺陷为α相析出提供了形核点,因此在时效处理时析出大量细小α强化相之后,合金的屈服强度和断裂强度显著提高。值得注意的是,冷轧态合金选择一个合适的退火温度(350℃),可以使时效处理后的强度达到最大值,进一步提高退火温度,发生再结晶,位错密度下降,导致合金强度剧烈下降。     

时效时间对高压气瓶用Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金冷轧管显微组织与力学性能的影响

研究了时效时间对高强高韧Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金冷轧管显微组织与力学性能的影响。结果表明:560℃保温,在1h之内,冷轧管内α析出相尺寸和相含量迅速增大,冷轧管的抗拉强度受α析出相含量和大小以及位错与孪晶等畸变能的影响,先升高后下降,塑性仅受α析出相的含量和大小的影响,迅速升高;1～4h之间,α析出相长大速度变缓,α析出相含量增加速度显著变慢,抗拉强度仅受α析出相含量和大小的影响,先升高后下降,塑性继续升高到峰值;4～24h之间,α析出相含量增加速度非常缓慢,α析出相长大速度更加缓慢,α析出相粗化,抗拉强度下降,塑性下降,发生过时效。     

近α型TG6高温钛合金中硅化物的沉淀析出行为

采用光学显微镜(OM),透射电镜(TEM)研究了近α型TG6钛合金在不同热处理状态下硅化物的沉淀析出行为。结果表明,硅化物优先在原始β片层上析出,同时,在有些α基体中也有硅化物的析出。硅化物呈现长杆状或椭球状,为六方结构的S2型((TiZr)6Si3)硅化物,与α基体没有确定的取向关系。在透射电镜下可以看出,硅化物分布并不均匀。在600℃热暴露过程中,随着热暴露时间的延长,硅化物的数量增多尺寸增大。析出的硅化物与位错发生交互作用形成位错堆积,可以有效阻碍位错的滑移运动,提高合金强度。     

热处理对Ti3Al/TC11双合金盘拉伸性能与组织的影响

研究了经真空电子束焊接+近等温锻造制备的Ti3Al/TC11双合金盘在不同热处理制度处理后的力学性能和显微组织.结果表明,采用梯度热处理的双合金盘的强度稍高;而塑性与变形量有关,当采用40%变形的塑性要高些.热处理制度对焊缝区显微组织有较大的影响.梯度热处理时,焊缝两侧合金的热影响区组织与焊缝中心过渡均匀、无突变,而采用一般热处理制度处理时组织则有明显的突变.热处理制度对双合金盘焊缝的相组成几乎没有什么影响,除了α1,α及β相外,还有新生成的O相,MoNb,Nb,Al及TiAl3相,它仅对组成焊缝的每一个相的含量有一定影响.     

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。     

Al含量对耐热Mg-Al-Sr合金显微组织及力学性能的影响

研究了Mg-(4～7)Al-2Sr系列四种合金的显微组织、拉伸和蠕变性能及Al含量对其组织和性能的影响.Mg-(4～7)Al-2Sr系合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相构成.Al含量为4%时在晶界处形成了离异共晶和少量层片共晶Al4Sr相及大块的三元τ(Mg-Al-Sr)相.Al含量的增加使Al4Sr全部转变为更加粗大的层片状共晶,同时共晶相的体积分数增加而τ相体积分数减小,当Al含量6%时全部为α-Mg+Al4Sr共晶组织.Al含量继续升高到7%后,基体中形成了少量的Mg17Al12相.含Al 4%和5%的合金中Sr抑制了显微组织中Mg17Al12相的形成和高温下的非连续析出,并且在高温100h蠕变后显微组织没有发生明显变化,有较好的蠕变抗力.三元τ相比Al4Sr有更高的热稳定性,因此在Al含量低于6%时,随着Al量增大,τ相减少而Al4Sr相增加,导致合金蠕变性能有所下降;Al含量高于6%时,胞状Mg17Al12相非连续析出,Al含量增大使析出相增多,蠕变性能也逐渐下降.     

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。     

B/Y复合微合金化高温钛合金显微组织及性能研究

研究了B/Y复合微量添加对高温钛合金凝固过程及显微组织的影响,分析了不同变形温度下高温钛合金的显微组织演变过程,测试了高温钛合金在室温和650℃下的拉伸性能。结果表明,B/Y微量复合添加使高温钛合金凝固过程中产生成分过冷,形成了包裹于β晶界的链状TiB增强相和晶界、晶内弥散分布的稀土氧化物颗粒,显著细化了原始β晶粒,抑制了β晶界的移动,使晶内析出的α片层长径比减小。不同温度轴向压缩变形后,高温钛合金饼坯不同位置处显微组织存在不均匀现象,TiB增强相促进了次生α相的球化。力学性能结果分析表明,两相区变形合金具有较好的强塑性匹配,B/Y复合添加后高温钛合金650℃拉伸强度得到明显提升。     

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。     

Ti6242合金微观组织差异及其演变对拉伸和疲劳性能影响

典型近α型钛合金Ti6242合金制备盘锻件的综合力学性能与其棒材原始微观组织特征密切相关。本研究选取具有明显微观组织特征差别的3种Ti6242钛合金棒材为研究对象,定量化评估不同Ti6242钛合金棒材锻造态、固溶态和固溶+时效态的微观组织差别和演变规律,并讨论棒材微观组织差别和演变对综合力学性能的影响。研究结果显示具有明显差别的不同棒材微观组织在经历相同的固溶和时效处理后,其初生α相体积分数差别趋于相近,而初生α相的尺寸分布和形状分布等微观组织特征仍保留差别;力学性能结果显示室温拉伸力学性能趋于近似,而低周疲劳和保载疲劳力学性能对微观组织特征较为敏感。对比不同特征组织和力学性能分析结果,具有细小非等轴状且没有明显取向集中分布初生α相的棒材原始组织有助于获得更好的疲劳性能。     

富Nd第二相颗粒对钛合金拉伸断裂方式的影响

通过薄片试样原位拉伸和圆棒拉伸实验研究了富Nd第二相颗粒的早期脆性断裂对一种近α型钛合金断裂行为的影响.结果表明,随颗粒体积分数的增加,合金的拉伸强度有所降低,但合金的塑性得到改善. 富Nd第二相颗粒的早期脆性断裂不会导致材料的脆性断裂倾向,这是由于颗粒的形成改变了合金基体的组织结构等引起的.     

一种低Cr高W型铸造镍基高温合金的显微组织及其稳定性

研究了一种具有第一代单晶合金高温强度水平,其成分为Ni 1.5Cr 10Co 16W 2Mo 6Al 1Ti 1Nb 0.1C 0.02B 0.1Zr的普通铸造镍基高温合金的显微组织及其长时组织稳定性。对试验合金铸态及850℃/3000h,950℃/1000h,1100℃/50～500h热暴露后的显微组织进行了光学金相、定量金相、扫描电镜和能谱分析。结果表明:取样部位的截面尺寸不同直接影响合金铸态组织中相的尺寸及含量,其中大截面尺寸部位共晶γ′的含量少而尺寸大;截面尺寸对MC碳化物含量影响不大,但其尺寸随着截面尺寸的增大而明显增大。本试验用合金具有优良的组织稳定性,在850～1100℃长时热暴露均无有害的TCP相析出,其碳化物反应是MC的缓慢分解和M6C沿晶界、枝晶间和共晶γ'周围析出,在1100℃/500h热暴露以后,仍然保留原始铸态组织中约50%的MC碳化物。