粉末耐热钛合金组织性能及成形技术

采用热等静压技术及旋转电极粉,采用预合金粉粉末冶金工艺开展了粉末耐热钛合金TC11(Ti-6.5AJ-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)制备技术研究,研制出了全致密粉末TC11合金,通过热处理工艺研究优化粉末TC11材料的组织和性能.利用光学显微镜,对其组织进行了分析,用SEM观察了旋转电极粉末形貌,对室温及高温(550℃)拉伸性能及弹性模量等进行了测试分析.粉末TC11合金的组织和性能与同批次TC11锻棒材料进行了对比研究.利用特殊模具成形,开展了粉末TC11构件近净成形技术的研究,实现了整体大尺寸、带网格加强筋的薄壁粉末TC11合金航天飞行器舱体件近净成形,且未检测出内部缺陷.研究结果表明,粉末TC11合金具有与锻造材料相当的拉伸性能,而弹性模量更优,其金相组织均匀细致,形成了网篮组织,并有围绕其分布的等轴α.粉末TC11合金及合适的近净成形技术可在高性价比、高可靠性的轻质耐热航天飞行器构件制备中得到应用.     

钛合金在飞行器中的作用

介绍国内50多年以来,发展比较成熟和使用性能稳定可靠的一些钛合金,可供设计人员选用。同镍基高温合金和不锈钢相比,钛合金的组织比较复杂,对制造工艺比较敏感,这也是在制造钛合金零部件时,必需注意的问题。本文介绍和推荐了高强钛合金TC18、TC21和TB6的一些基本性能,高温钛合金则介绍和推荐了TC25、TC11、TC6、TC4、TA19和TA15合金,与国外的Ti-100、IMI834、BT18Y、BT25Y和BT36等高温钛合金相比,TC25和TA15合金综合性能较好,加工制造工艺比较简单,成本低,更适合在国内推广应用。同时也对钛合金的发展趋势作了一些说明。     

Ti-22Al-27Nb/TC4异种合金激光焊接组织性能研究

研究激光焊接对2.5mm厚Ti-22Al-27Nb/TC4异种合金焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,激光焊接可得到表面成型良好、内部无气孔裂纹的接头。Ti-22Al-27Nb侧热影响区O相和α_2相逐渐转变为B2相。TC4侧热影响区由α'马氏体和初始α相构成。焊缝区由B2相和α'马氏体构成。Ti-22Al-27Nb/TC4异种合金激光焊接接头平均拉伸强度为1043MPa,接近Ti-22A1-27Nb母材的强度。焊接接头平均延伸率为5.65%,为Ti-22Al-27Nb母材的49%。拉伸断裂位置均位于焊缝区域,断口形貌为韧窝花样。     

TC4钛板加热压延与翻边试验研究

一、前言 Ti-6A1-4V(国产牌号TC4)在国外是所有α+β型钛合金中生产量最大,使用亦最为广泛的一种。目前我国航空部门在新机种上也将开始比较多地使用这种合金。这就向我们提出了TC4钛板的成形性问题。国外把这种合金称为退火钛合金中最难成形的一种合金,与当前航空部门常用的TA2(工业纯钛),TC1(Ti-2A1-1.5Mn)相比,TC4钛合金的室温强度是前者的2.1倍,是后者的1.5倍,而延伸率只有前者的2/5,后者的3/5。这就决定了     

TC11合金热变形特性及变形参数对组织的影响

通过热模拟压缩试验,分析了TC11合金的高温变形特性及不同变形参数下的组织演化规律,用非线性回归方法建立了TC11合金Kumar型材料的本构关系,得出了TC11合金的高温流变曲线基本呈流变软化特征的结论;最后应用MSC,Autoforge软件对TC11合金某型号涡轮盘的等温锻造工艺进行了模拟式工艺设计,验证了TC11合金材料本构关系的工程适用性.     

钛合金TC9压气机盘的拉削

为了适应改进发动机性能的需要,我们采用钛合金TC4、TC9代替1Cr11Ni2W2MoV不锈钢来制造压气机盘,并已顺利地通过了寿命试车。试车结果表明,钛合金机盘启动容易,加速时间快,性能良好。分解后,外观检     

新型多元铌合金的高温氧化行为

文摘研究了Nb-15Ti-11Al和Nb-15Ti-11Al-10Si两种多元铌合金在1 100和1 300℃高温下的氧化行为,建立了合金高温氧化动力学模型。结果表明:粉末冶金方法制备的铌合金微观组织细小,大大降低了氧的短路扩散;合金中的钛降低了氧在基体中的固溶度并降低了氧的扩散速率;合金中的硅在高温时形成熔融态的SiO2可有效地抑制Nb2O5的生长,从而保证了氧化膜表面均匀平整。     

不同Fe含量耐蚀钛合金(Ti-500)的腐蚀性能

研究了Fe含量在0.05%-0.20%(质量分数）范围内对Ti-500合金的焊接和腐蚀性能的影响。结果表明：Fe含量在0.05%-0.20%范围时，Ti-500合金具有良好的焊接性能，焊缝具有很强的腐蚀抗力；Ti-500合金在沸腾8M HNO3溶液中的腐蚀率小于0.1mm/y，溶液中添加Ru^3 ,Cr^6 ,Ce^4 离子能显著提高合金的耐蚀性。     

Ti-Cr合金高温氧化行为的研究

研究了Ti-11Cr,Ti-13Cr和Ti-15Cr合金600℃及800℃高温氧化行为.研究结果表明,相同温度下,Cr含量越高,氧化增重越小.相同合金,温度愈高,氧化增重愈大.随着温度升高,Cr含量对氧化速度的影响显著增大.随着Cr含量升高,氧化膜的晶粒尺寸减小,粘附性和抗开裂剥落性增加.并讨论了Cr含量对Ti-Cr合金高温氧化行为的影响机理.     

TC18钛合金普通退火工艺研究

研究了普通退火工艺参数对TC18（Ti-5A1-5Mo-5V-1Cr-1Fe）钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,合金强度随退火温度升高先降低后上升,900％及以上温度退火后合金强度可达到1100MPa以上。a相形状、数量及尺寸等方面的变化是影响合金强度和塑性的关键因素。     

Ti-15-3钛合金的超塑性

Ti-15-3(Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)合金是一种在航空航天工业领域具有广泛应用前景的亚稳定β型钛合金。本文介绍了Ti-15-3合金的性能特点和应用,总结和评价了固溶态、热轧态和冷轧态Ti-15-3合金超塑性研究的进展情况。针对已取得的成果和研究中存在的问题,对Ti-15-3合金超塑性的进一步研究提出了一些看法并作了展望。     

TC11合金燃烧特性初步研究

钛火严重威胁航空发动机用钛安全,开展钛合金燃烧特性研究是发动机合理用钛及采取有效防范措施的基础。通过液滴引燃试验法初步研究了TC11合金的燃烧特性,分析了燃烧的过程特征、试片温度与氧气含量(分压)对启燃的影响及燃烧表面的微观组织。结果表明:在压缩空气/氧气作用下,TA1液滴发生燃烧并将TC11合金试片引燃,燃烧过程中反应剧烈,喷射出大量火花;随着TC11合金试片温度的提高,引燃所需的临界氧气分压逐渐降低;TC11合金试片的烧损表面形成了氧化层,从表面到内部呈现出疏松区、致密区和燃烧影响区三种典型的组织区。     

基于热加工图的TC4合金热成形性能研究

通过热压缩试验研究TC4(Ti-6Al-4V)合金在应变速率为0.001～100s-1,变形温度为750～1050℃条件下的热成形性能.建立了基于流动应力的TC4合金本构方程.综合考虑应变速率和变形温度对材料微观结构及性能的影响,采用动态材料模型建立加工图.根据Malas稳定性准则确定出了非稳定区的位置及热变形最佳工艺参数:变形温度为800℃,应变速率为0.001s-1.     

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.     

Cr在Ti-Al-Cr合金抗高温氧化过程中的作用研究

研究了 Ti-50 Al,Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr(原子百分数 )合金在 90 0～ 1 0 0 0℃下的高温氧化性能。结果表明 :Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-4 5Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均表现出优良的抗氧化性能,氧化后表面主要是 α-Al₂O₃及少量的 TiO₂ 组成。Ti-50 Al-1 5Cr,Ti-67Al-8Cr和 Ti-4 5Al-1 5Cr合金良好的抗高温氧化性能归于 Cr在合金抗氧化过程中起到了吸氧效应的作用。另外发现对于 Ti-50 Al-1 5Cr和 Ti-67Al-8Cr均发生了 950℃时的氧化增重比 1 0 0 0℃时的氧化增重大,这是由于 Cr的加入使 Ti的活性降低的缘故。     

基于组织均匀性目标的TC4合金盘形件等温成形工艺优化

采用有限元数值模拟虚拟试验方法，以终锻件组织均匀性为目标，研究了TC4合金盘形件等温成形过程，为锻造工艺参数的优化提供了一条从虚拟试验—回归模型—优化设计的新思路。根据锻造工艺参数与组织均匀性之间的关系，结合建立的回归模型，采用单纯形优化算法对TC4合金盘形件等温锻造成形工艺参数进行了优化。采用优化后的工艺参数模拟了等温锻造成形过程，结果表明，锻后组织分布均匀，优化效果显著。     

压制工艺和粒径对粉末冶金Ti-1Al-8V-5Fe合金组织性能的影响

采用粉末冶金技术以氢化钛（TiH₂）粉和不同粒径的元素粉体为原料制备Ti-1Al-8V-5Fe（Ti-185）合金,研究了压制工艺对不同粒径元素粉制备的Ti-185合金组织及性能的影响。结果表明：当压制压力在800 MPa、保压时间80 s、压制速率为1 mm/s时,Ti-185生坯密度最高,为最佳压制工艺。由粒径较小元素粉制备得到的Ti-185合金晶粒越细小,合金的烧结致密度就越高。粉末粒径越小,烧结过程中合金元素实现合金化需要扩散的距离就越短,越有利于合金力学性能的提高,其中具有最小粒径的样品表现出最高的硬度（43 HRC）和强度（1 438 MPa）。     

起落架用韧性钛合金

荷兰的Delftr技术大学花3年时间建立了一个热力学模型，用来预测D合金的马氏体起始温度。根据该模型，研究人员将Ti-10-2-3合金的介稳定D相转变成马氏体相，从而使合金的韧性、承载能力提高30％以上。     

TC4钛合金紧固件孔E-I强化研究

 介绍TC4(Ti-6Al-4V)钛合金螺栓孔无衬套冷胀孔干涉配合综合强化的研究结果。实验证明,在给定的条件下,冷胀孔强化的TC4板状空孔试件的疲劳寿命增益系数(LIF)为13,干涉配合螺栓连接的LIF=3,而E-l强化件的疲劳寿命比单纯干涉配合又有成倍提高。电镜断口分析表明TC4合金强化件的疲劳裂纹的形成和扩展与LY12CZ及30CrMnSiA相似,它们不表现为典型的角裂纹,即沿板平面和厚向扩展速率有明显差异。对于TC4合金,在改善疲劳品质上,带衬套冷胀孔强化比无衬套冷胀孔强化好得多。     

Ti-6Al-4V合金氢致塑性效应与应用

利用光学显微镜研究了置氢处理后Ti-6A1-4V合金的微观组织,通过X射线衍射分析试验研究了置氢处理过程中的相转变过程;采用室温压缩试验研究了置氢处理后Ti-6Al-4V合金的变形行为,并进行了冷镦试验.结果表明,氢促进了α"马氏体与亚稳β相的形成,亚稳β相的形成与转变是Ti-6Al-4V合金变形性能提高的主要因素;在...