轧制火次对EB熔炼TC4钛合金显微组织、织构和力学性能的影响

本文研究了轧制火次对电子束冷床(EB)熔炼TC4钛合金显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明:随着轧制火次的增加,原始铸态试样中粗大晶粒被破碎,晶粒逐渐等轴化,形成大量细小的等轴α相,小角度晶界(LAGBs)逐渐增加;相比于一火次轧制变形,三火次轧制变形后LAGBs提高35.1%,位错密度逐渐增加。轧制过程中钛合金β→α转变发生了变体选择。一火次轧制后形成T型织构,柱面滑移优先开动,随着轧制火次的增加,织构类型发生转变。三火次轧制后,试样的抗拉强度和塑性显著提高,与铸态试样相比,RD与TD方向室温与400℃抗拉强度分别增加271 MPa、189 MPa和300 MPa、402MPa,断后伸长率分别增加7.4%、15.3%和7.6%、4%。RD与TD方向室温断裂机制分别从准解理断裂和脆性断裂逐渐转变为微孔聚集型断裂。

黑磷-氧化石墨烯复合油基润滑添加剂的摩擦学性能研究

钛合金广泛应用于航空航天、海事、军事等领域,但其较差的摩擦学特性限制了它在精密零部件中的应用。因此,研究适用于钛合金高精密成形加工过程中的润滑添加剂是实现钛合金高效加工的关键。采用相转移法制备了氧化石墨烯和黑磷纳米片复合油基润滑添加剂,通过扫描电子显微镜、拉曼光谱仪和X射线衍射仪等对复合添加剂的形态、组成和物相结构进行了表征,利用UMT-5多功能摩擦磨损试验机评价了黑磷-氧化石墨烯纳米片作为液体石蜡基润滑添加剂在钛合金表面的摩擦学性能。实验结果表明,黑磷纳米片与氧化石墨烯的质量比为1∶4的复合润滑剂表现出最佳的综合摩擦学性能,综合测试分析证实,黑磷-氧化石墨烯复合润滑添加剂的优异摩擦学性能归因于吸附与摩擦化学反应的协同作用。该发现对开发用于钛合金制造和加工的新型润滑剂具有指导意义。

激光熔覆铁基耐磨涂层的制备及摩擦学性能研究

采用激光熔覆技术在煤矿机械用27SiMn钢表面制备了Fe基涂层,通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、三维共聚焦表面形貌仪、显微硬度仪和摩擦磨损试验机等对其显微组织与摩擦学性能进行分析。结果表明:激光熔覆Fe基涂层的主要物相组成为α-Fe相和(Fe--Cr)固溶体相;显微组织主要为枝晶状组织,且组织致密均匀,无明显裂纹等缺陷。涂层与基体之间具有良好的冶金结合,截面显微硬度呈梯度变化,涂层的平均硬度约为基体的2.1倍。基体的平均摩擦系数为0.3344,磨损率为70.8×10^(-7)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),磨损机理主要为黏着磨损和磨粒磨损;涂层的平均摩擦系数为0.3265,磨损率为1.634×10^(-7)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),磨损机理主要为磨粒磨损。

电子束冷床熔炼TC4钛合金的热变形行为

使用Gleeble-3800热模拟实验机进行一系列热模拟压缩实验,研究了电子束冷床熔炼TC4钛合金在变形温度为850℃~1100℃、应变速率为0.01 s^-1~10 s^-1条件下的热变形行为。根据真应力-真应变曲线分析变形参数对流变应力的影响,分别建立电子束冷床熔炼TC4钛合金在(α+β)两相区和β单相区的Arrhenius本构模型,绘制了基于动态材料模型的热加工图。结果表明:流变应力随着温度的提高和应变速率的增大而降低;(α+β)两相区的热变形激活能Q=746.334 kJ/mol,β单相区的热变形激活能Q=177.841 kJ/mol;用相关系数法和相对平均误差分析了模型的误差,相关系数R2=0.995,相对平均误差AARE=5.04%。这些结果表明,所建立的模型较为准确,可准确预测其热变形流变应力;合金的最佳加工区域为:变形温度1000~1100℃、应变速率0.01~0.1 s^-1。

退火温度对TC4钛合金热轧板材的显微组织、织构和力学性能影响

对用电子束冷床炉(EB炉)熔炼的TC4钛合金热轧板材进行三火轧制变形,研究了退火温度对其显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明:TC4钛合金的原始轧态组织为双态组织,由初生α相和β转变组织构成。退火后等轴α相的含量提高,次生α相的含量降低并趋于球化,组织的等轴化程度提高,在900℃退火后合金的显微组织转变为等轴组织。随着退火温度的提高α相晶粒的偏聚方向发生了变化,织构类型由初始的B型织构转变为B型织构与T型织构的混合织构类型,最终再转变为B型织构。在800℃退火后α晶粒的择优取向最弱,其织构类型为B型织构和T型织构组成的混合织构,较强织构的成分为:φ2=0°截面,■;φ2=30°截面,■。对材料进行室温和高温(400℃)拉伸实验,可得到TC4钛合金强度及塑性与退火温度间的关系:退火温度的提高使合金的抗拉强度提高、屈服强度降低、改善了塑性,合金屈强比的降低使其可靠性提高。

热处理对EB铸锭直接轧制TC4合金板材组织和力学性能的影响

对电子束冷床炉熔铸的TC4钛合金扁锭,通过3个火次轧制获得了不同厚度的板材,研究了不同退火温度(750、780、810和850℃)对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,一火轧制板材的显微组织破碎不充分,提高退火温度未能明显改变初生α相的形态,二火、三火轧制后原始片层组织逐渐完全破碎,等轴状初生α相比例相应提升,随着退火温度的升高,二火板材初生α相逐渐球化,三火板材初生α相在780℃开始逐渐长大,次生α相均呈现出增厚变宽的趋势。综合分析认为,一火板材在810℃、二火板材在840℃、三火板材在750℃退火后,获得了较好的强度和塑性匹配;通过对相应合金板材断口形貌分析,室温断裂机制和高温断裂机制均为典型的韧性断裂。