高温钛合金中稀土相的热稳定性

对Ｔｉ５Ａｌ４Ｓｎ２Ｚｒ１Ｍｏ０．２５Ｓｉ１Ｎｄ（Ｔｉ５５）高温钛合金在α相区、α＋β相区，β相区不同温度、时间热处理样品的分析表明：在６００～９８０℃／１～１００ｈ及１０５０～１５００℃／１～１０ｈ条件下，稀土相颗粒尺寸在３３４～４２０μｍ之间波动；圆度系数在０６１９～０７５９之间波动；体积分数在１４％～１８％之间波动。稀土相颗粒尺寸、形状，体积分数基本不变，具有良好的热稳定性。

初生及次生α相对Ti-1023合金拉伸性能和断裂韧性的影响

Ti-1023合金中初生α相(α_p)的体积分数对材料性能影响较大:在固溶(ST)条件下,α_p相体积分数减少,材料强度降低;在固溶时效(STA)条件下,α_p相体积分数减少,材料强度和断裂韧度(K_(IC))呈升高趋势,但后者增加的趋势没有前者明显.α_p相对材料性能的影响与其体积分数的变化改变亚稳β晶粒内溶质原子浓度和亚稳β晶粒尺寸有关.时效过程中析出的次生α相(α_s)可明显影响材料的力学性能,随α_s的长大和数量的减少强化效应减弱,但K_(IC)和塑性明显提高.对Ti-1023合金,减少α_p相的体积分数、控制合适的α_s相数量和尺寸并尽可能减少连续晶界α相数量与尺寸,可以获得较高的强韧性匹配.

TC18钛合金的组织和性能与热处理制度的关系

通过三因素三水平正交设计方法研究了两阶段退火热处理制度的三个温度阶段对TC18钛合金性能、组织的影响,定量分析了合金热处理温度变化对总体性能的影响.结果表明,在本文试验条件下可通过提高中温温度、降低低温温度来提高合金的强度,降低高温温度、提高低温温度可改善合金的塑性,通过降低高温温度或中温温度可提高合金的冲击韧性.显微组织分析表明, TC18钛合金的强度主要受未转变β组织及在其上产生的次生α_s相的总的含量、次生α_s相的含量、形状的控制;合金的塑性受初生α_p相形状及次生α_s相的数量、形状控制;合金的冲击韧性受初生α_p相的含量及形状控制.

钛合金β晶粒生长规律及晶粒尺寸对损伤容限性能的影响

分别对α+β两相区及β单相区锻造的TC4合金在相变点以上温度保温,然后对不同温度条件下原始β晶粒尺寸进行统计,并测试了几种不同晶粒尺寸下的疲劳裂纹扩展速率及断裂韧性。晶粒尺寸统计结果显示:原始β晶粒尺寸不仅与热处理温度和时间有关,也与锻造工艺有关。原始β晶粒尺寸与保温时间呈指数关系;在1h条件下原始β晶粒尺寸并不总是随温度的升高一直增大,在某个温度范围内有一极值;锻造工艺不同,原始β晶粒尺寸波动也不同。从晶粒生长的热力学及动力学两方面对上述现象进行了分析。力学性能结果显示晶粒尺寸对裂纹扩展速率及断裂韧性均有影响,并对影响机理进行了分析。

大规格TC4钛合金丝材直径对固溶时效显微组织和力学性能的影响

对2种直径的大规格TC4钛合金丝材进行相同制度的固溶时效热处理,并对热处理后的试样进行显微组织和力学性能的对比研究。对显微组织变化细节进行观察分析,并对提高大规格TC4钛合金丝材力学性能的工艺措施进行探讨。结果表明:直径对大规格TC4钛合金丝材的显微组织有明显的影响,进而对室温力学性能产生影响。

钛合金疲劳裂纹扩展速率Paris区中的转折点

通过对比钛合金不同显微组织下疲劳裂纹扩展速率Paris区转折点的位置,发现原始β晶粒尺寸是影响Paris区转折点位置的主要因素,晶团尺寸以及片层厚度对转折点位置没有影响.并且通过分析转折点前、后疲劳裂纹扩展微观阶段的转变及断裂方式变化,得出转折点的出现是疲劳裂纹尖端塑性区尺寸超过晶粒尺寸所致,具有β晶粒的马氏体组织疲劳裂纹扩展速率Paris区并不存在转折点,说明转折点的出现不仅仅是由于原始β晶粒的存在,还和显微组织类型有关.通过分析还发现,钛合金片层组织中裂纹尖端塑性区实际尺寸大于计算得到的单向塑性区尺寸以及循环塑性区尺寸.

碳含量对Ti-60合金时效过程中硅化物的影响

Ti-60合金在β和α+β相区固溶处理后空冷,形成的片状组织和双态组织中没有硅化物析出.随后在700-800℃时效处理168h,在α/β片层界面、α片层内及初生α相内析出S2类型的硅化物(Ti,Zr)6Si3.C的加入阻碍硅化物在界面处和基体中的形核和长大,降低硅化物的析出速率.随着合金中C含量的增加,显著减小时效过程中硅化物的析出尺寸,这是由于C的加入,基体中固溶Si的能力增加及Zr原子扩散速度降低所导致的结果.相同温度下时效处理,双态组织中析出的硅化物尺寸比片状组织大.时效温度升高,硅化物的析出直径增大.

TC4ELI合金疲劳裂纹尖端塑性区对裂纹扩展的影响

研究了TC4ELI合金片层组织与短棒α组织中的疲劳裂纹尖端塑性区及裂纹扩展行为。首先通过SEM及TEM观察比较两种显微组织下的疲劳裂纹尖端塑性区,讨论两种显微组织中裂纹尖端塑性区对疲劳裂纹扩展路径及扩展断口的影响,分析裂纹扩展路径和裂纹尖端塑性区对裂纹闭合及裂纹扩展速率的影响。结果表明:与短棒α组织相比,片层组织中具有较大的裂纹尖端塑性区及曲折的裂纹扩展路径,并最终从疲劳裂纹闭合的角度,解释了片层组织具有较低的疲劳裂纹扩展速率的原因。

粉末粒度偏析对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金拉伸性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备洁净的Ti-5Al-2.5Sn ELI预合金粉末,用热等静压包套技术制备全致密的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金。采用常规工艺填充5种不同粒度分布的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末样品并进行热等静压处理,得到全致密的粉末合金;并采用长时间振实工艺填充一组粉末冶金样品。结果表明:以常规工艺填充的粉末样品制得的5组粉末合金压坯的气体含量处于同一水平,晶粒尺寸最大差异在10μm左右,合金的室温和低温拉伸性能无明显差异。长时间振实工艺填充粉末会引起大颗粒粉末聚集于包套上部、细小颗粒粉末则向下沉降的粒度偏析现象,该现象对粉末合金的室温性能无明显影响,但造成包套端部合金样品的低温塑性显著下降,下降幅度达50%。

钛合金型材挤压玻璃润滑工艺的有限元模拟

采用平模挤压工艺并利用玻璃润滑制备钛合金型材。挤压制品的组织均匀、表面状态以及尺寸精度均受模具设计、润滑情况以及挤压工艺参数等诸多因素的影响,玻璃润滑是其关键工艺之一。通过有限元模拟结合试验对钛合金型材挤压过程的玻璃润滑工艺的诸多参数进行分析,研究其对体系温度分布和变形的影响。针对不同流动特性和结构设计的玻璃防护涂层、滚涂玻璃粉和玻璃垫对钛合金型材挤压制品润滑状态进行模拟,预测不同工况下的玻璃润滑膜的温度分布和黏度变化规律,并根据玻璃软化规律预测玻璃润滑膜的厚度,并提出玻璃润滑工艺的改进方案。

影响TC4ELI合金断裂韧性的因素

比较不同显微组织条件下TC4ELI合金的断裂韧性,并从断裂韧性本质定义的角度分析影响材料断裂韧性的因素。不同状态下TC4ELI合金断裂韧性值表明,片层组织具有较高的断裂韧性,且断裂韧性大体上随屈服强度的升高而降低。从疲劳裂纹尖端塑性区的角度阐述了影响材料断裂韧性的因素。

氢对Ti-60钛合金显微组织和高温力学性能的影响

随着氢浓度增加,Ti-60合金中的初生α相的体积分数、(α+β)→β相变点及高温屈服强度均连续降低,高温拉伸时合金的最低屈服点出现在相应氢浓度下的(α+β)→β相变点处,进一步增加氢含量反而使合金的屈服强度升高,其原因是氢强化了β相。Ti-60合金中氢浓度ω(H)与(α+β)→β相变点满足方程：t(α+β)→β(℃)=815+210exp(-3ω(H)),900℃拉伸时,0．3％的氢使合金的屈服强度降幅达70％。

低成本γ-TiAl排气阀研究现状

重量轻与相当于Ni 基超合金的高温强度相结合 ,使得γ TiAl合金成为可替代传统钛合金的较为理想的排气阀结构材料。排气阀重量的减轻可以减小阀体与汽缸之间的摩擦 ,进而提高燃料的燃烧效率。然而 ,应用γ TiAl合金必须克服一般航空材料高成本、小批量的生产方式 ,以便使γ TiAl排气阀能够广泛地应用到汽车工业中。本文将几种可用于制造排气阀的结构材料进行了对比 ,结果表明γ TiAl的密度要小于传统钛合金 ,蠕变和疲劳性能与IN 75 1相当 ,是理想的排气阀结构材料。此外 ,还讨论了γ TiAl合金排气阀生产 。

金属型离心铸造Ti-48%Al-2%Cr-2%Nb合金汽车排气阀的研制

本文利用离心铸造的方法 ,在金属型中浇铸了Ti 48%Al 2 %Cr 2 %Nb合金汽车排气阀 ,通过SEM、XRD和EMPA等分析手段 ,对排气阀坯件的表面层结构、组织形态、成分分布和力学性能等特征进行了检测 ,并将热等静压(HIP)处理后的排气阀安装到 483Q型柴油发动机上进行了台架试验。结果表明 ,金属型离心浇铸Ti Al基合金排气阀 ,在保证阀体成分均匀性的同时 ,可在一定程度上细化铸件的显微组织。HIP处理后排气阀的平均力学性能为 :σb=670MPa ,σ0 2 =5 2 7 5MPa和δ =3 %。进一步的台架测试结果表明 ,排气阀在测试过程中表现出了优异的密封性和耐磨性 。

Ti-60合金时效处理时初生α相的长大

对Ｔｉ－５．６Ａｌ－４．８Ｓｎ－２Ｚｒ－１Ｍｏ－０．３２Ｓｉ－１Ｎｄ（ｗｔ％）高温钛合金（简称Ｔｉ－６０）１０１０℃／２ｈ－ＷＱ，７６０℃／２ｈ－ＡＣ热处理样品的分析表明，时效处理时，初生α相的晶界向β转变组织内部移动，形成弓出型晶界。淬火状态的相界以一列颗粒形式的残留物显示出来，残留物为富Ｓｉ－Ｚｒ析出物。同时还观察到被残留物阻碍的位错。

粉末冶金TA7 ELI合金的制备及其界面反应层

采用Ti-5A1-2.5Sn ELI(TA7 ELI)洁净预合金粉末通过热等静压(HIP)致密化工艺制备TA7 ELI合金。利用粒度仪和扫描电镜等对粉末的粒径分布、形貌和化学成分进行表征。利用金相显微镜分析热等静压后TA7 ELI合金的显微组织,利用电子探针分析包套和粉末反应层的元素分布。结果表明:粉末的平均粒度约为80μm,形貌呈球形;经1000℃、130 MPa、3 h热等静压后,材料的相对密度达到理论密度的99.5%,获得平均晶粒直径约为40μm的细小等轴晶组织;包套与TA7 ELI粉末界面反应层厚度为3～8μm,反应层富集Al和Sn元素,Fe元素沿TA7 ELI晶界快速扩散,在界面附近呈网状分布。

TC4－DT电子束焊接头显微组织及疲劳裂纹扩展行为

在光学显微镜下对TC4-DT钛合金电子束焊接头显微组织进行了分析,讨论了接头不同位置显微组织特征.比较了疲劳裂纹始于焊接接头不同位置时的宏观裂纹扩展路径及裂纹扩展速率,依据焊接接头显微组织特点讨论了显微组织对疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,电子束焊接头沿熔深方向显微组织存在一定的差异;文中条件下,与母材区相比焊缝熔合区及热影响区具有较高的疲劳裂纹扩展抗力,导致裂纹扩展路径逐步偏向母材区,最后讨论了裂纹扩展路径的偏折对裂纹扩展速率的影响.

TC4钛合金两种显微组织的紧固孔原始疲劳质量研究

利用标识载荷试验技术,将具有两种不同显微组织TC4钛合金分别在三种应力水平下进行疲劳试验,在光学显微镜下对疲劳裂纹扩展断口进行观察,获得裂纹扩展过程中不同循环周次下的裂纹长度,以此建立了表征TC4钛合金原始疲劳质量的通用EIFS分布。研究结果显示钛合金双态组织比片层组织具有更好的原始疲劳质量,双态组织具有较高的疲劳裂纹萌生寿命及裂纹扩展系数。此外还分析了双态组织中添加标识载荷的疲劳断口形貌,认为其疲劳断口标识线的形成是由于加入标识载荷后,应力强度因子范围发生变化,导致疲劳裂纹扩展过程中断裂模式发生改变,从而在断口上形成了可判读的标识线。

稀土相对Ti-5.6Al-4.8Sn-2Zr-1Mo-0.32Si-1Nd钛合金晶粒长大的阻碍作用

对Ti 5 6Al 4 8Sn 2Zr 1Mo 0 32Si 1Nd合金β相区不同热处理样品的分析表明 ,在EMP 810Q电子探针仪的精度范围内 ,晶界无元素偏聚。阻止晶粒长大的主要原因是稀土相颗粒对晶界移动的阻碍作用。

俄航空发动机用高温钛合金发展综述

介绍了俄罗斯高温钛合金的成分特点、相组成特点、性能比较和应用情况。