TC6钛合金环形锻件组织与性能的研究

为确定变形参数对TC6钛合金组织、性能的影响，分别用稍高于和低于β相变点的温度对TC6合金进行了环形件的成形，对这两种制度成形锻件的组织、性能的研究表明：TC6合金在稍高于B相变点的单相区变形，显微组织为网篮状组织；而在α＋β两相区成形，得到的组织为等轴组织。TC6合金近β锻造和α＋β两相区锻造的常规室温、高温力学性能没有明显差异。采用近β锻造可在不影响力学性能的情况下提高TC6合金的可锻性。     

ECAP变形2J4合金的显微组织演变

借助光学显微镜和透射电镜对2J4合金等径弯曲通道变形(ECAP)组织进行了研究.结果表明,常温下2J4合金ECAP变形的最大累积真应变达到3.0,相当于压下量达到90%.ECAP变形1道次后,晶粒由30μm转变为具有一定方向性、相互平行的宽约0.35μm、长约为2.5μm的马氏体板条组织.随着变形道次增加,马氏体进一步细化,且出现晶粒从大板条向小的板条及等轴晶转化的趋势.另外,α相转变量随着变形量的增大而增加.     

晶粒尺寸对钛合金TIG焊接接头组织及力学性能的影响

进行了2μm及8μm,19μm三种晶粒尺寸的细晶粒TC4钛合金常规TIG焊试验,分析了母材晶粒尺寸对钛合金焊接接头组织转变规律及力学性能的影响。结果表明,细晶粒TC4钛合金焊缝中心和热影响区组织相似,为α马氏体组织。相同焊接规范下,随着晶粒尺寸的减小,焊缝中心和热影响区组织由编织(网篮)状α组织向片状组织过渡;随着晶粒尺寸的减小,热影响区晶粒长大越来越明显,热影响区细晶区(FHAZ)明显变窄,热影响区粗晶区(CHAZ)明显变宽,焊缝—热影响区—母材的晶粒梯度增大,焊接接头三区域晶粒过渡越来越差;随着晶粒尺寸的减小,焊接接头拉伸强度和伸长率均有不同程度的提高。常温拉伸断口呈准解理断裂特征,随着母材晶粒度的增大,焊接接头解理断裂特征越明显。     

Ti-22Al-25Nb合金剪切旋压过程中显微组织演化

通过剪切旋压试验,研究了旋压温度(910℃和1000℃)和减薄率(0、10%和30%)对Ti-22Al-25Nb合金显微组织的影响,探讨了旋压过程中的显微组织演化规律。结果表明:Ti-22Al-25Nb(原子数分数)合金旋压组织主要由α2相、B2相和O相组成,在旋压过程中,B2晶粒沿旋轮进给方向被拉长,且伴随有动态再结晶现象发生;温度主要影响Ti-22Al-25Nb合金中α2相与O相的尺寸和形貌,随着旋压温度的升高,O相片层逐渐变短并粗化,α2相趋向等轴化;变形量主要影响α2相体积分数与O相形貌,随着减薄率的增大,α2相体积分数逐渐减少,O相从片层状转变为短棒状。因此,Ti-22Al-25Nb合金剪切旋压过程中不仅发生晶粒变形与动态再结晶现象,更涉及复杂的相变行为,组织控制困难。     

热处理对大尺寸铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响

研究了热处理对铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响.试验结果表明,对合金试样在Tα温度以上(1350～1400℃)进行热处理可以消除S-偏析,短时间内保温组织中会再次出现大量的β相,长时间保温后β相完全溶解并转变为α相,其冷却到室温变为片层组织;在Tα温度以下α γ两相区(1250～1330℃)由于γ相的存在不能消除S-偏析.合金试样经过1350℃/24h 900℃/30min/AC和1400℃/12h 900℃/30min/AC处理后,S-偏析都得到了有效的消除,并分别获得平均晶粒尺寸为210μm和 120μm的片层组织.     

稀土Y对Ti-23Al-25Nb合金显微组织的影响

采用OM,XRD,XRF,SEM,EPMA,TEM等分析手段研究了稀土Y对Ti-23Al-25Nb合金显微组织的影响.结果表明:两种合金铸态显微组织均为O相;稀土Y明显细化了Ti-23Al-25Nb合金晶粒尺寸,Ti-23Al-25Nb合金的晶粒尺寸在400～600μm之间,Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的晶粒尺寸在40～100μm之间,细化大约6～8倍.通过Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金背散射、各元素线分布和TEM分析发现,稀土Y在Ti-23Al-25Nb合金中以Y2O3的形式存在于晶内和晶界,根据O相形成机制和晶粒细化理论,分析了稀土Y细化O相晶粒的过程.     

TC21钛合金慢速冷却过程中的相组成及组织演化

采用X射线衍射、金相显微镜和扫描电镜研究了TC21合金自β相区慢速冷却过程中相组成及微观组织变化。结果表明:慢速冷却过程中,TC21合金主要的相转变为β→α,且有少量金属间化合物,如Ti2AlNb(O)相和Ti2AlNb(B2)相析出;以1℃/min速率冷却过程中,α相在晶界形核,并向晶内长大,晶粒内部没有形核,形成全片层组织,以5℃/min速率冷却过程中,晶界与晶内均形核,并竞争生长,形成有少量网篮状形貌的片层组织;冷却速率对合金室温态组织特征(α片层厚度、α集束大小、α片层体积分数)的影响很大,随着冷却速率的增大,α片层厚度、α集束、α片层体积分数均减小。     

高温变形参数对TC6钛合金微观组织的影响研究

在热模拟实验和金相实验的基础上,研究了变形参数(变形温度、应变速率、变形程度)对TC6钛合金微观组织的影响。研究结果表明:变形温度对TC6钛合金的变形组织有着显著影响。在两相区,随着变形温度的升高,组织中初生相的含量在减少,而相晶粒的尺寸有先增大后减小的趋势。应变速率对TC6钛合金变形组织中初生相的形态和尺寸有较大影响。较大的应变速率能促进变形时的动态再结晶,有利于晶粒的细化。变形程度存在着一临界值,当超过这一临界值后,变形程度的增加有利于晶粒的细化。     

锻造温度对TC4合金组织与性能的影响

研究锻造加热温度对TC4合金组织与性能的影响规律。表明其均采用锻后水冷加强化热处理相同条件下,TC4合金采用高温锻造(相变点以下10℃至相变点以上5℃),可以获得细密交错的网状α+β组织,或其间伴有少量等轴α相的双态组织,从而可得到高强度与高塑性的性能。本文还讨论了上述工艺使TC4合金有效强化的机理。     

真空吸铸TiAl基合金组织研究

利用金属型真空吸铸技术获得了TiAl基合金薄板件,并研究了该铸件的铸态组织以及合金元素对其组织的影响。实验结果表明:由于金属型的强制冷却作用,金属型真空吸铸的Ti-47Al合金薄板铸件铸态组织细小,平均晶粒尺寸在60μm左右;W元素的添加有利于B2相的形成,从而细化组织,其机理是B2相阻碍了α晶粒长大;Si元素添加生成的Ti5Si3相,主要分布在晶界处,形成的Ti5Si3第二相质点会阻碍TiAl基合金凝固过程中组织的长大,有利于细化TiAl基合金组织。     

TC21细晶钛合金TIG焊接接头组织及力学性能研究

开展了不同晶粒尺寸的细晶粒TC21钛合金的TIG焊接实验,研究了母材及接头组织和力学性能。结果表明：细晶粒TC21钛合金TIG焊接接头抗拉强度达到母材的95％左右,焊接性较好;但是焊接接头脆化严重,伸长率和断面收缩率均较低。焊缝中心和热影响区组织相似,为α’马氏体组织。相同焊接规范下,21μm的细晶TC21合金焊缝及热影响区为片状或长粒状α’组织;而7μm的细晶TC21合金接头中α’丛的尺寸较小且相互交错,形成针状或短粒状α’组织。硬度测试表明：靠近母材的热影响区细晶区存在一个软化区,该区域硬度最低,而焊缝中心与热影响区粗晶区分界处（细晶过渡区（FTZ））也存在硬度的下降,不过此区域下降幅度不大。常温拉伸断口呈准解理断裂特征,随着母材晶粒度的增大,焊接接头解理特征越明显。     

喷射成形GH742y合金晶粒长大规律的研究

研究了不同固溶温度热处理对氮气雾化喷射成形GH742y合金相组成和晶粒尺寸的影响,并重点分析了第二相对晶粒长大的抑制作用.结果表明:氮气雾化喷射成形GH742y合金具有良好的高温抗晶粒长大特性,极限晶粒尺寸约为40μm;γ′相固溶温度约为1127℃;高于γ′相固溶温度热处理时,弥散分布MC型碳氮化合物阻碍晶粒长大;Gladman方程可以估计氮气雾化沉积坯的极限晶粒尺寸.     

退火处理对Ti-55531 钛合金组织与性能的影响

对退火处理后的Ti-55531钛合金α片层宽度、β晶粒尺寸、晶界仅相不连续度和针状α相比例等特征进行了定量表征和统计分析,探讨了随着退火温度的升高,Ti-55531钛合金显微组织及其力学性能的相关性。结果表明,在β相区退火处理,退火温度的升高将引起晶内α片粗化长大,平均β晶粒尺寸从86μm增大到210μm,晶界不连续度降低,针状仪相的相比例先降低后升高。β晶粒尺寸与延伸率、静韧度、裂纹形成功负相关,与裂纹扩展功正相关;晶界不连续度与静韧度正相关;针状α相比例与屈服强度正相关。     

挤压态喷射成形GH738合金热变形行为及组织研究

在温度950~1150℃、应变速率0.001~1 s–1及工程应变50%条件下,利用Gleeble-3500TM热模拟试验机对挤压态喷射成形GH738合金进行热压缩实验,研究合金的流变应力,建立合金热变形本构关系,利用EBSD分析合金组织演变。结果表明:合金流变应力随温度的升高和应变速率的减小而降低,在相同变形条件下,具有细晶组织特征的挤压态喷射成形GH738合金峰值流变应力低于粗晶组织的铸锻GH738合金;挤压态喷射成形GH738合金热变形激活能为651.08 kJ·mol–1,GH738合金的热变形激活能随着初始平均晶粒尺寸的减小而升高;形变温度的升高使挤压态喷射成形GH738合金初始被拉长的晶粒逐渐演变为等轴再结晶晶粒,在1000℃以上获得完全动态再结晶组织,再结晶组织随形变温度的进一步升高发生长大。     

变形参数对挤压成型镍基粉末高温合金 固溶热处理晶粒组织的影响

进行双锥体试样热模拟压缩实验,研究变形温度、应变速率及应变状态对一种挤压成型镍基粉末高温合金固溶热处理晶粒组织的影响,获得在变形温度1060～1120℃,应变速率0.003～0.3 s–1范围内,变形温度、应变速率与热处理晶粒组织的对应关系。结果表明:在相同应变量下,温度一定,应变速率越大,流变应力越大;应变速率一定,温度越高,流变应力越小;在相同应变速率下,较低变形温度的试样晶粒组织出现不均匀的现象;在相同的变形温度下,三种应变速率下的试样平均晶粒尺寸为18～20μm,但较大应变速率的试样明显出现不均匀晶粒组织。为获得均匀的晶粒组织,更适合的热变形参数为:变形温度1120℃,应变速率0.003 s–1。在相同的变形温度和应变速率下,随局部应变的减小,平均晶粒尺寸呈逐渐增大的趋势。     

超塑变形对TC4 室温力学性能的影响

在T=880℃和ε=9.8 ×10-4 s-1下,进行了TC4圆筒件超塑成形试验,研究了超塑变形量对TC4室温强度、疲劳性能和金相组织的影响.结果表明:随着变形量的增加,晶粒尺寸增大.当超塑胀形延伸率e为55％时,晶粒尺寸由供应态的约8μm增加为约20 μm.随着e增加,TC4室温下的屈服强度、抗拉强度和条件疲劳强度降低.当e为55％时,材料的屈服强度、抗拉强度下降约7％;循环周期为106下的疲劳强度下降约10％.     

一种铝锂合金搅拌摩擦焊接头力学性能及微观组织研究

研究了C24S-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接头力学性能及微观组织。通过焊接工艺参数的优化,获得了无孔洞缺陷、焊缝质量优异的接头,强度系数约82%。拉伸时塑性变形及断裂集中于焊缝处。基材晶粒呈薄饼状,沿轧制方向拉长;焊核区为细小等轴的再结晶晶粒,平均晶粒尺寸约2.3μm,大部分晶界是大于15°的大角度晶界;热机影响区的晶粒在焊接过程中发生了偏转和变形。C24S-T8铝锂合金基材强化相包括T1相(Al2CuLi)、θ’相(Al2Cu)和S’相(Al2CuMg);热机影响区及焊核区内强化相完全溶解,造成硬度下降。     

机械合金化＋热压制备Laves相NbCr2合金及其组织性能研究

采用机械合金化 热压工艺路线来制备化学配比成分的单相Laves相NbCr2合金.研究了Cr,Nb元素粉经20h球磨后在1200℃,1250℃和1300℃不同时间热压所获得的Laves相NbCr2合金的组织和性能.结果表明:1250℃×0.5h热压获得的Laves相NbCr2合金组织均匀,晶粒尺寸达到微/纳米级,致密度达到97.1%,室温断裂韧性高于5.07MPa·m1/2.与熔铸工艺制备的单相Laves相NbCr2合金的断裂韧性1.50MPa·m1/2相比,所制备的单相Laves相NbCr2合金的室温断裂韧性大大提高,充分实现了细晶韧化的效果.     

异钛合金蜂窝结构钎焊工艺研究

针对钛合金薄壁结构的钎焊制造技术,通过研究在钎料作用和不同钎焊温度下基体材料的微观组织、相变点、刚度和屈服强度的变化发现,钎料元素扩散导致TC1材料相变点降低,在875℃发生α+β→β相转变,而TC4钛合金直至905℃尚未发生α+β→β相转变.在875℃下,随着保温时间延长,TC4材料的晶粒尺寸有所长大,导致刚度和屈服强度明显下降.当钎焊温度为875℃,保温时间不大于60min时,TC4钛合金板材的刚度和屈服强度不低于原始材料的86％.确定出TC4/TC1钛合金异质钎焊工艺范围为865～875℃、保温30～60min.研究结果为钛合金蜂窝结构的钎焊制造技术提供理论依据和参考.     

TC11钛合金片层组织热变形行为及组织演变

通过热压缩试验研究了具有初始β转变组织的TC11钛合金在两相区800～980 ℃和应变速率0.001～0.1 s-1范围内的热变形行为和组织演变.分析了该合金在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征.动力学分析获得该合金在两相区变形的应力指数和变形激活能分别为4.42和490.8 kJ·mol-1,说明变形主要是位错的滑移和攀移过程.分析变形组织认为,片层组织的球化和弯折是两相区变形应力软化的原因.温度和应变速率严重影响片层组织球化过程的进行,980 ℃,0.001 s-1和0.01 s-1,以及950℃,0.001 s-1条件下变形有利于片层组织球化过程的充分进行.900～980 ℃,0.001～0.1 s-1球化过程中,变形到稳态的等轴α直径与温度补偿应变速率参数Z呈对数线性关系.