热处理对Ti12LC低成本钛合金组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺对Ti12LC低成本钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:经分段固溶处理后,Ti12LC合金组织中出现大量的板条状次生α相,同时板条状α相的含量随着第二阶段固溶温度的降低而增多,尺寸也相应增大。同时分段固溶+时效的热处理工艺可以明显改善Ti12LC合金的冲击韧性,且当板条状α相含量约为10%时强度和塑韧性的匹配最佳。冲击断口分析表明:与常规热处理工艺相比,经分段固溶+时效处理后的Ti12LC合金,其冲击断口中纤维区和剪切唇所占比例更大,韧窝尺寸更大且深度更深。

采棉机三角履带行走装置设计与仿真

为了适应长江、黄河流域棉区的棉花机械化采收需求,设计了一款采棉机三角履带行走装置。分析棉田工况、整车接地比压和车速等参数,确定了三角履带行走装置的主要技术参数;通过有限元分析,对基架、驱动轮和摆动销轴等关键部件进行了强度校核计算。结果表明:所设计结构与材料选用均能满足使用要求,单轮承载最高可达8 t。该装置可与原车轮胎快速互换,对于推进长江、黄河流域棉花收获机械化具有一定意义。

具有梯度纳米/微米晶表层的工业纯钛变形和断裂机制（英文）

通过室温表面机械碾磨处理(SMGT),获得从表面到基体具有梯度纳米/微米尺度晶粒的纯钛试样。与未处理纯钛相比,经表面机械碾磨处理(SMGT-treated)的纯钛强度有所提高,塑性介于超细晶与粗晶纯钛之间。表面机械碾磨处理纯钛的拉伸应力-应变曲线具有双加工硬化指数特性;同时,随着应变的增加,其加工硬化率逐渐减小,初始屈服阶段的变形由梯度纳米/微米晶表层主导,后期变形由粗晶心部支配。断口形貌分析表明,表面机械碾磨处理纯钛的变形机制属于韧性断裂并伴有大量韧窝。基于裂纹尖端的塑性区尺寸分析可知,梯度纳米/微米晶表层由于具有较高的加工硬化指数及强度,使韧窝尺寸比粗晶心部的更加细小。

超细晶钛及钛合金的腐蚀性能研究进展

通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的超细晶钛及钛合金,不仅具有优异的力学性能,其腐蚀性能也与普通粗晶材料明显不同。概述了通过SPD制备的超细晶钛及钛合金的组织特点,从实现超细化前后耐蚀性能的变化方面,介绍了国内外关于超细晶钛及钛合金腐蚀性能的最新研究进展。从位错密度、织构及晶粒尺寸分布等方面,归纳总结了不同因素对超细晶钛及钛合金腐蚀性能的影响。此外,还探讨了未来超细晶钛及钛合金腐蚀行为的研究方向,以期为研制兼具高强度和优良耐蚀性的新型材料提供借鉴。

剧烈塑性变形制备的纳米金属材料的力学行为

通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的纳米金属材料,其显微组织和力学性能明显不同于普通粗晶(CG)金属材料。根据细化部位的不同,将SPD技术分为块体纳米化技术和表面纳米化技术。概述了当前较为成熟的SPD技术和两类SPD技术的组织细化原理,总结了通过SPD技术制备的纳米金属材料的组织特点和晶粒细化机制,从强度、塑性及加工硬化、断裂机制和疲劳性能等方面,综述了国内外SPD制备纳米金属材料的力学行为相关研究进展,最后结合纳米金属材料的晶粒长大现象和结构稳定性探讨了SPD制备的纳米金属材料未来的研究方向,以期为兼具高强度和良好稳定性的纳米金属材料的研制提供理论支持。

热处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响

研究了常规固溶+时效、双时效及固溶+预时效+时效处理对热加工态TB2钛合金显微组织及力学性能的影响。显微组织研究表明:通过增加低温预时效工艺,可以使经热处理后的TB2钛合金中析出的次生α相较经常规固溶+时效处理后的更加均匀、细小。力学性能分析表明:经常规固溶+时效处理后,TB2钛合金的塑性较好,但强度偏低;双时效处理可以提高TB2钛合金的强度,但塑性较差;固溶+预时效+时效处理后,TB2钛合金的强度与塑性匹配良好。进一步热处理工艺研究表明:经780℃×1 h/AC+350℃×6 h/AC+560℃×8 h/AC热处理后,TB2钛合金的强度与塑性达到最优匹配,抗拉强度为1 190 MPa,延伸率为14%。

固溶工艺对Ti12LC合金组织性能的影响

Ti12LC合金是西北有色金属研究院研制的一种低成本钛合金,用于取代TC11合金进行推广应用。本文对420mm Ti12LC合金铸锭进行常规锻造,得到等轴组织的170mm Ti12LC合金棒材。采用单重固溶+时效、双重固溶+时效两种不同的工艺对Ti12LC合金进行热处理,分析不同固溶工艺对Ti12LC合金显微组织及室温拉伸、室温冲击性能的影响。研究表明,在相同的固溶冷却速率下,增加单重固溶温度,初生等轴α相含量减少,合金强度增加、塑性减小、冲击韧性减小。单重固溶+时效热处理后合金冲击韧性低、强韧性匹配差。与单重低温固溶+时效相比,合金经高温预固溶慢冷+低温固溶处理后,初生α相尺寸及相含量变化不明显,但可以获得更大尺寸的次生α相,合金的塑性稍有降低、强度增加、冲击韧性改善明显,综合力学性能匹配良好。

汽车覆盖件拉延筋参数化设计

拉延筋在汽车覆盖件拉延成形工艺中起着至关重要的作用,它可以调节进料阻力的大小与分布,防止拉延起皱、破裂和面畸等质量问题。由于拉延筋种类较多且形状比较复杂,人工设计在效率和质量方面都有待提高。本文总结了拉延筋设计的一般特点和过程,提出了拉延筋参数化设计方案,并开发出拉延筋参数化设计软件模块,实现了拉延筋参数化设计。

热处理对TC18钛合金大块富α相区的影响

对含亮斑缺陷的TC18钛合金棒材试样通过EDS能谱及光学显微镜分析缺陷的相组成、尺寸及组织形貌,并利用显微硬度仪进一步分析热处理对缺陷区及正常区显微硬度的影响。EDS能谱及金相分析表明,亮斑为α相富集区,并有一定宽度的过渡区。经1 150℃×2 h/WQ均匀化热处理后,亮斑面积明显减小,亮斑区与过渡区的边界被弱化。进一步经840℃×1 h/FC至720℃×1 h/AC+590℃×4 h/AC常规热处理后,过渡区组织与正常区组织无明显差别,亮斑区α相含量比正常区域稍有增加,组织形貌均为网篮组织。硬度分析表明,1 150℃β相区固溶+常规固溶加时效处理后缺陷区与正常区的硬度差别很小,这表明通过β相区高温固溶预处理可以改善TC18钛合金中的微观偏析。

热处理对Ti3510钛合金锻态显微组织和力学性能的影响

研究了固溶温度及冷却速度对Ti3510钛合金锻件的显微组织及力学性能的影响。XRD结果表明,固溶后空冷的合金相组成主要为α相及β相,固溶后水冷的合金相主要为α’相及β相,且有少量的α’相析出。显微组织表明,合金微观组织形貌对冷却速度十分敏感,固溶后空冷的合金主要为细小的针状或点状析出物,固溶后水冷的合金主要为板条状次生相。室温拉伸结果表明,随着固溶温度的升高,空冷后的合金强度及塑性总体上缓慢提高,至800℃处理时强度达到最高,抗拉强度达到998 MPa,伸长率为10%。水冷处理后合金强度下降,但塑性提高。850℃固溶后水冷,合金的抗拉强度达到812 MPa,伸长率为25%。

热处理对TB2合金力学性能的影响

研究了不同热处理制度对TB2钛合金板材的显微组织及力学性能的影响,探究能够达到合金强度及塑性综合匹配较好的热处理制度。结果表明:双时效处理后合金晶粒粗大,次生相细小,弥散分布在晶内及晶界处;固溶时效处理后合金晶粒细小,晶内弥散分布着大量纵横交错的针状次生相。室温拉伸结果表明,双时效处理后合金的强度较高,塑性较差,且随时效温度的降低,合金强度提高,塑性降低。固溶时效处理后具有较好的强度与塑性匹配,其中以750℃固溶+510℃时效处理为最优热处理制度。最优条件下,强度达到1125 MPa,伸长率达到15%。双时效处理后室温拉伸断口呈撕裂状脆性断口,固溶时效处理后断口呈韧窝状。

TC21G钛合金平面应变变形行为及其机理

利用平面应变压缩实验,研究TC21G钛合金在变形温度为870~940℃、应变速率为0.1~1 s^-1条件下的变形行为,并分析显微组织的演变过程。同时,研究加工参数对应变硬化指数n值的影响。结果表明:在应变速率一定的条件下,随着变形温度的升高,显微组织中β相的含量增加,合金的流变应力降低;而在变形温度一定的条件下,随着应变速率的增加,可动位错的迁移速率增加,从而使合金的流变应力升高。TC21G钛合金在两相区进行变形,随着变形温度的升高,应变量的增加以及应变速率的降低,片层α相的球化程度增加。基于显微组织的分析可知,应变硬化指数n值与绝热升温效应,β相的动态再结晶(DRX)以及动态回复(DRV)有密切的关系。

模具对NbTi/Cu超导线集束拉拔芯丝畸变的影响

使用有限元软件平台ABAQUS对NbTi/Cu多芯复合超导线集束拉拔过程进行数值模拟,研究了拉拔模具参数对芯丝畸变程度的影响。通过引入畸变因子进行量化分析,获得了集束拉拔过程中芯丝畸变极小值所对应的参数区间。结果表明:工作锥半角为6°~8°,定径带长度4.5~5.5 mm,道次加工率为20%~25%时,NbTi/Cu多芯复合超导线芯丝畸变存在极小值。

拉伸条件下纯钛力学性能的各向异性

室温下，钛为密排六方结构（HCP），其c／a值为1．587。一般来说，HCP金属的力学性能表现为高度的各向异性。与各向同性的立方结构金属不同，HCP金属并不具备足够的滑移系统来实现形状的任意改变，并且往往因涉及机械孪生和位错滑移的交互作用，其塑性变形过程更为复杂。

弹簧用新型复合结构Ti-V-Al-Cu-Ni合金的组织与性能

钛合金由于具有较高的回弹模量、比强度以及优异的耐腐蚀性能，与钢材相比，更加适合作为弹簧材料。而在众多的钛合金中，具有较低杨氏模量的高强度β钛合金是最佳的候选材料。然而，钛合金应用于弹簧应用领域时往往需要通过热机械处理来获得优越的力学性能，这样会增加生产成本。研究发现，由β相以及纳米／超细金属间化合物组成的复合结构的钛合金在铸态即表现出了较高的强度和较低的杨氏模量，例如Ti-Nb-Cu-Ni-Al 系合金。而通过控制金属间化合物的尺寸及分布可以使Ti-Nb-Cu-Ni-Al系合金在拥有高强度的同时获得更好的拉伸塑性。

叶片用小规格TC4棒材的组织和织构研究

采用径锻加工方式制备叶片用Φ30 mm的小规格TC4合金棒材,并使用金相显微镜、XRD衍射仪及电子背散射(EBSD)技术研究棒材边部到心部的显微组织、物相组成和微观织构,并分析组织和织构对棒材力学性能一致性以及超声探伤杂波水平的影响。结果表明,径锻棒材内部晶粒得到充分细化,从边部到心部晶粒尺寸逐渐增大,径锻棒材的β转变片层组织被破碎。棒材中含有少量等轴状β相晶粒,分布在αp的晶界和β转变组织中。棒材边部为{0001}<1010>板织构,R/2和心部为<1010>//轴向的丝织构,且棒材的织构强度从边部到心部逐渐减弱。棒材抗拉和屈服强度的变异系数仅为0.24%和0.29%,具有优异的一致性。径锻加工小规格TC4棒材的超声波杂波水平为Φ0.8~9 dB,相对于轧制棒材杂波升高,这与径锻棒材显微组织不均匀区域的晶体取向变化有关。

双重时效对TC29钛合金显微组织的影响

采用OM、SEM、TEM等分析方法,结合不同的热处理工艺,系统分析了双重时效处理对含有初生α相TC29钛合金的显微组织的影响。结果表明:经两相区固溶及时效后,TC29钛合金中析出的次生α相尺寸可达到亚微米级。对于895℃固溶处理的TC29钛合金,单重时效后析出的主要是尺寸为100~300 nm的弥散α相;双重时效后β转变组织中存在取向近似的'α丛簇','α丛簇'中的次生α相呈细板条状;与单重时效相比,双重时效处理后TC29钛合金的显微硬度并未得到提高,相反存在小幅度的降低;β相基体在预时效过程中析出了大量ω相,同时在靠近初生α/β相界面处由于合金元素扩散导致局部元素分布不均匀,因此随后的二次时效过程中在相应位置形成了'α丛簇'。

温度对γ-TiAl合金棒材拉伸性能与断裂机制的影响

本工作采用包套热挤压工艺制备了Ti-44Al-3Ta-0.3(Cr,W)(at%)棒材,测试了室温~800℃的拉伸性能,通过SEM、XRD、TEM等实验方法研究了棒材挤压态和热处理组织的断裂行为。结果表明,合金的2种组织的屈服强度都随拉伸温度的提高而降低,400~600℃的峰值应力值则随着温度的升高而提高,挤压组织的极限应变值整体略高于热处理的极限应变值。合金的脆性-韧性转变(BDT)温度在800℃附近。挤压态组织的断裂主要由穿层和沿层的混合断裂模式控制,断口表面还存在二次裂纹。拉伸温度对2种组织内的晶团尺寸、片层厚度、孪晶以及相变均有影响。