TC4钛合金冷却过程中组织变化分析

采用金相显微镜、扫描电镜和 HV -50A 维氏硬度分析仪研究了 TC4钛合金自β相区冷却过程中相组成及微观组织变化。结果表明,TC4钛合金冷却过程中发生β→α相变。冷却速率越小,形成α相片层越厚。TC4钛合金经1000℃固溶后,冷却到850~800℃水冷时,析出α相均匀细小,试样硬度出现峰值。随着冷却温度继续降低,试样硬度开始下降。TC4钛合金固溶后在冷却过程中的硬度变化,很可能还与 Ti2AlV（O）相和 Ti2AlV 相的析出、长大有关。     

等通道转角挤压（ECAP）工艺对Ti-1023合金显微硬度的影响

Ti-1023合金经ECAP工艺加工后其显微硬度随挤压温度的升高先升高再降低,在780℃时出现最大值,这与显微组织中的初生α相、次生α相及β相含量和结构有关.在相变温度以下挤压(空冷)的试样退火后显微硬度比退火前的有所降低;在相变温度以上挤压(水冷)的试样退火后显微硬度比退火前有明显升高,这是因为在退火过程中,试样经挤压后水冷时得到的介稳B相和马氏体组织发生分解,从而使其显微组织中析出了细小的片状α相.挤压后经标准热处理可以显著提高材料的显微硬度,标准热处理对在相变温度以上挤压的试样强化效果更好.     

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。     

6005铝合金型材等温转变曲线绘制及其应用

检测6005铝合金型材不同等温工艺后的硬度和电导率,绘制了等温转变TTT曲线和TTP曲线。利用XRD,TEM等设备对合金经不同等温处理后的物相和微观组织进行了研究,结果表明:6005铝合金的TTT曲线和TTP曲线的鼻尖温度均为340℃,淬火敏感温度区间为280～420℃;等温过程中过饱和固溶体中分解析出β″相,随等温时间的延长,逐步转变为β’相及β相;6005铝合金在不同温度下进行等温处理的相变动力学方程也不同。6005铝合金的相变动力学及其淬火敏感特性研究结果表明,在制订6005铝合金现场在线挤压淬火工艺时,有必要在淬火敏感区间加大冷却速率,而在低于或高于敏感区间时可适当减小冷却速率,这样型材在获得较高的力学性能同时又能减少合金内部残余应力。     

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.     

抽拉速率对Ti-47.5Al-2Cr-2Nb-0.2B合金的定向凝固组织的影响

采用亚快速定向凝固装置成功地制备了Ti-47.5Al-2Cr-2Nb-0.2B合金定向凝固试样,观察了不同凝固速率下的固液界面形貌、过渡区和稳态区凝固组织.实验结果表明,在2μm/s抽拉速率下,合金界面以胞状界面形态生长,全片层组织(γ+α2)取向与生长方向成0°和45°的夹角,合金凝固时的领先相为β相.在100μm/s凝固速率下,合金界面以枝状形态生长,全片层组织方向与生长方向的夹角为90°,领先相从β相转化为α相.通过将合金中Cr和Nb元素的含量折算成Al的含量,计算Ti-48.3Al合金中α和β相界面生长温度,发现凝固速率达到180μm/s时,领先相可由β相转变为α相,理论计算结果支持实验中的相选择转变过程.     

水冷温度对TC4钛合金组织演变的影响

水冷温度影响TC4钛合金的组织形态与力学性能的变化.TC4钛合金固溶后缓慢冷却到3种不同温度.水冷后组织形态与力学性能的变化结果表明:当由900℃开始水冷时,α相在晶界形核,原始的β晶粒出现;当温度继续降低达700℃然后再水冷时,析出α相相对均匀细小,试样抗拉强度和硬度分别达到了最高值867MPa和HV5218;随着冷却温度的继续下降,β相逐渐析出α相,水冷温度越低,α相呈现为粗大的片层状,试样强度和硬度降低.     

冷却方式对超因瓦合金热膨胀与软磁性能的影响研究

通过金相显微镜、X射线衍射分析、热膨胀性能测试和软磁性能测试等方法，研究了850 ℃均匀化退火后炉冷（FC）、空冷（AC）、水冷淬火（WQ）和液氮淬火（LNQ）四种冷却方式对FeNi32Co5合金的显微组织、热膨胀和软磁性能的影响，同时进一步分析了回火处理对合金综合性能的影响。结果表明，OS，FC，AC和WQ试样主要为面心立方（fcc）奥氏体相，同时含有少量的体心立方（bcc）相，LNQ试样出现大量bcc马氏体相，退火后各试样晶粒均发生粗化；WQ试样在20~100℃的平均线膨胀系数α(20~100 ℃)仅为0.38×10-6·K-1，较原始OS试样降低了56.32%，并且最大磁导率μm提升至1.908 k，矫顽力Hc降低至91.32 A/m；对WQ试样进行315 ℃回火处理（WQ-TP）后有效改善了由热应力导致的软磁性能损伤，WQ-TP试样的最大磁导率μm进一步提升至2.993 k，矫顽力Hc降低至57.8 A/m，同时保持了优异的低膨胀性能（α(20~100 ℃) = 0.54×10-6·K-1）。综合考虑下，对均匀化退火后的合金进行水冷淬火和回火处理可获得兼具优异的软磁性能和低膨胀性能的FeNi32Co5合金。     

凝固冷速对铸造镍基高温合金K417G显微组织的影响

对铸造镍基高温合金K417G进行了不同冷却速率的凝固试验,并对凝固后的试样进行了光学金相和定量金相分析,研究了凝固冷速对合金显微组织的影响,通过线性回归的方法确定了平均枝晶间距与凝固冷速的关系.结果表明:凝固冷速增大明显细化树枝晶、MC碳化物和(γ γ′)共晶.冷速对MC碳化物的量影响不大,但对(γ γ′)共晶量有明显影响,过快和过慢的冷速都能引起(γ γ′)共晶量增加.K417G合金的平均枝晶间距(λ/μm)与凝固时冷速(V/℃·s-1)存在λ=85.1V-0.35的对应关系,根据该关系式可以通过测量铸件不同部位的平均枝晶大小确定该部位凝固时的冷却速率.     

TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头组织特征及其形成机制

研究TC4-DT损伤容限型钛合金线性摩擦焊(linear friction welding,LFW)接头的组织特征及形成机制。利用光镜和扫描电镜对接头各区域微观组织进行表征,利用显微硬度计测试接头的显微硬度分布。结果表明:接头焊缝区(WZ)发生动态再结晶,焊接过程中WZ温度超过β转变点,焊后快冷的条件下发生了β→α′及β→α两种相变并析出了大量α′马氏体以及二次层片α;TC4-DT钛合金母材(BM)组织具有较高的变形抗力,使得接头形成的热力影响区(TMAZ)较窄。TMAZ内组织在强烈的热力耦合作用下拉长变形并破碎,焊后快冷的条件下析出少量α′马氏体及大量二次层片α;毗邻TMAZ的热影响区(HAZ)基本保留了BM不同位向的α集束的组织特征,但受热的影响α集束内α/β相界两侧元素相互扩散,层间β消耗,初生α长大;WZ组织的细晶强化和第二相强化,TMAZ组织的应变强化和第二相强化,以及HAZ内α相的长大使得接头上述区域显微硬度均高于BM。     

热处理对激光快速成形TC21钛合金组织和硬度的影响

采用激光快速成形技术制备出TC21钛合金块状坯料,研究了去应力退火及固溶时效热处理对成形件组织和硬度的影响。结果表明:去应力退火后,成形件组织和显微硬度基本无变化;固溶+时效热处理后,原沉积态明暗两区统一,硬度基本无差别,表明组织已均匀化。随着固溶温度的升高,网篮组织中的α片变宽,球状α相的数量增多,晶界α相发生粗化。当固溶温度为932℃时,成形件沉积态中粗大的柱状晶发生再结晶,转变为较细小的等轴晶。     

Evolution mechanism of lamellar α and interlayered β during hot compression of TC21 titanium alloy with a widmanstätten structure

TC21 titanium alloy, as an important metal to fabricate the aircraft structural components, has attracted great attentions recently. A TC21 titanium alloy with widmanstätten structure was isothermally compressed. Based on the microstructure observation, the evolution of initial β grain, Grain Boundary α phase (α_GB), lamellar α and interlayered β was systematically investigated. The results showed that, with the increasing of height reduction, the α_GB underwent an evolution process from bending/kinking to breaking inducing the corresponding blurring of initial coarse β grain outline. Meanwhile, a significant phase transformation from α to β took place at the terminations of broken α_GB. The evolution of lamellar α and interlayered β in the colony was closely related to their deformation compatibility. In the α colony, the interlayered β experienced a larger deformation amount than lamellar α. The higher distortion energy promoted the occurrence of Dynamic Recovery (DRV) and Dynamic Recrystallization (DRX) to generate many Low Angle Boundaries (LABs) and High Angle Boundaries (HABs) in interlayered β, which induced an apparent grain refinement of β phase. On the contrary, the lower distortion energy and low deformation temperature suppressed the occurrence of DRV/DRX and restrained the globularization of lamellar α. Furthermore, the microstructure observation clearly revealed that the shearing separation mechanism dominated the evolution of the α phase from lamellar to short bar-like morphology.     

拉伸塑性对TC11 500℃低循环应变疲劳的影响

 测定了TC11合金经不同制度热处理后试样的500℃低循环应变疲劳的△ε_t～N_f曲线,在不同的△ε_t值条件下,拟合出N_f与φ、δ_5之间的经验关系式。结果指出:强度相近时,合金的塑性越低,其500℃时的N_f越低;虽然魏氏组织500℃的N_f一般低于等轴组织,但若魏氏组织中的片状α或束域比较细小时,其500℃N_f值可明显提高,并与等轴组织的差别缩小。     

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。     

激光冲击对TC11钛合金组织和力学性能的影响

对TC11钛合金进行激光冲击强化处理,通过透射电子显微镜观察不同参数下TC11钛合金的微观组织变化,用显微硬度计和X射线应力测试仪分别测试材料表层硬度和残余应力,并通过TC11钛合金标准疲劳试片高周振动疲劳试验验证激光冲击对其疲劳性能的影响.试验结果表明:激光冲击波作用后表面组织结构发生明显变化,当冲击次数增加,先后出现了高密度位错、位错胞和纳米级晶粒等微观组织特征.冲击10次后,表面残余应力最高达到-632.5MPa,相应的塑性变形层深度达到1500μm左右;同时表面硬度在冲击1次即可提高19%,硬度影响深度为700μm,随着次数增加而提高,但幅度不大.经3次冲击处理的TC11钛合金标准疲劳试片的疲劳极限由原始483MPa提高到593MPa.      

热处理对β相区形变热处理TC21钛合金锻件组织性能的影响

研究了不同热处理制度对β相区形变热处理的TC21钛合金锻件组织及性能的影响.试验结果表明:不同热处理制度对TC21钛合金等温锻件的组织性能有显著的影响.仅经形变热处理后的锻件显微组织不均匀,强度可高达1,400MPa,但塑性较低;经强韧化处理后的锻件显微组织为:层次感强、编织度较好的网篮组织,在获得较高强度的同时,塑性下降不多;经淬火时效处理后的锻件显微组织中的α相编织度较好,锻件强度、塑性获得较佳匹配;等温退火后锻件的显微组织为:α相尺寸合适、编织度较佳的网篮组织,但强度有所下降,塑性未有提高.淬火时效处理为推荐的较佳热处理制度.     

新型Al-Zn-Mg-Cu合金双级时效制度研究

采用硬度法测定了一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金挤压带板的GP区临界形核温度TV（GP区在此温度下形核不依靠空位浓度）和TC（GP区在此温度以上不能形核）。他们的温度区间分别为130～140℃和170～180℃。依据实验结果确定了合金的一级时效温度为120℃,二级时效温度为165℃。合金在120℃/4h+165℃/8h制度下热处理后,L向的抗拉强度、屈服强度、伸长率、断裂韧度和电导率分别为617MPa,590MPa,13.5%,41.6MPa m^1/2和39.1%IACS,是一种综合性能优良的双级时效600MPa级铝合金。     

TC4-DT钛合金高温热变形行为研究

利用Gleeble-3500型热模拟实验机,研究了TC4-DT损伤容限型钛合金在温度850℃～1000℃、应变速率0.01～10s-1、变形程度为40%～70%条件下的热变形行为,分析了该合金的流变应力行为及微观组织演变规律,并建立了本构关系模型。研究结果表明,TC4-DT合金在950℃以下的较低温度变形时应力软化现象非常明显,变形机制和热变形激活能不同于950℃以上的较高温度变形机制;在950℃以上高温度变形时,低应变速率(如ε=0.01s-1)促进了动态再结晶行为的发生,而在较高的应变速率(如ε=10s-1)时,一般只发生动态回复现象,动态再结晶行为受抑制。