热处理对富锆α型TiZrAl合金组织和性能的影响

针对2种富锆α型钛合金(Ti_(60)Zr_(40))_(97)Al_(3)(质量分数/%,下同)和(Ti_(50))Zr_(50)_(97)Al_(3),利用光学显微镜(OM)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及室温拉伸等实验手段,分析研究了不同热处理工艺下2种合金的组织和性能。结果表明,经850℃/40 min退火后,合金为α网篮组织,并在α相间留有少量网状β相;经850℃/40 min水冷淬火,形成细针状α'马氏体;经850℃/40 min淬火+600℃/4h时效后,在淬火中形成的细小针状α'马氏体转变成α相,然而马氏体转变不完全,形成α+α'_(remain)组织。T40Z3A合金的拉伸屈服强度可达1100 MPa,并具有7%良好的伸长率;T50Z3A合金虽然具有更高的强度,但其塑性较差。分析表明,由于更高的Zr含量,T50Z3A合金在退火后具有更多的网状β相、淬火时效后具有更多残留α'马氏体相,导致其抗拉强度较高、塑性较差。

低成本β型钛合金时效组织和力学性能的研究

依据合金设计准则并参考钼当量[Mo]eq及Kβ稳定系数设计了两种低成本的β型钛合金,名义成分Ti-9Mo-4Cr-Fe-4.6Al(1#)和Ti-9Mo-4Cr-Fe-4.6Al-0.3O(2#),研究了该两种合金铸态及不同时效条件下的组织及性能。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)观察与分析了该合金不同时效态的组织,进行了维氏硬度和压缩性能测试。结果表明:1#和2#合金分别在550℃/8 h及520℃/(2~5)h具有最好的析出效果。性能变化结果为:时效处理后两种合金最高硬度分别为608.83 HV10和650.35 HV10;最好的压缩性能为:1#合金压缩屈服强度和抗压强度分别为1404 MPa和1562 MPa,压缩率为9%;2#合金压缩屈服强度和抗压强度分别为1405 MPa和1561 MPa,压缩率为21%。因此,为了获得良好的塑性,含O钛合金的时效温度应选在520℃。

Cr、V对多组元Ti-Al合金组织的影响

通过向Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金分别添加Cr、V,研究合金化元素和热处理对合金组织的影响。结果表明,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金铸态组织由(α_2+γ)片层团、钼化物和B_2相构成;加入Cr或V后,形成Cr B相和Ti_(0.925)V_(0.075)相,片层组织得到细化;随着Cr或V的增多,B2相也增多,细化程度增强。热处理后Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金为双态组织,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1Cr合金为全片层组织,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1V合金为近片层组织。Cr对α相转变温度的降低程度强于V。

变钒含量钛铝基合金组织和性能研究

设计了三种钛铝基合金,名义成分为Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B (1#),Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1V (2#)和Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-3V(3#),通过控制钒的含量来研究合金的微观组织及其性能。利用光学显微镜(OM)及扫描电子显微镜(SEM)观察并分析合金的组织转变,进行了抗氧化性能和硬度测试。结果表明:合金铸态下的组织主要由α2+γ片层和少量B2相组成,B2相的数量随V的加入而增多。合金的抗氧化性随V的加入急剧降低;铸态下,硬度随V含量的增加先降低后增大,热处理后的硬度随V含量增加而逐渐增大。

冷轧及热处理对一种亚稳β型钛合金组织及性能的影响

利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及室温拉伸等试验方法研究了单次冷轧退火、三次冷轧退火以及后续时效工艺对自主设计的亚稳β型钛合金Ti-7.46V-5Mo-3.13Cr-1Zr-3Al的显微组织及力学性能的影响。结果表明:与单次冷轧退火相比,三次冷轧退火后合金晶粒更加细小,强度塑性均有提高,屈服强度达到815 MPa,延伸率为27%。样品经单次冷轧退火和时效处理后,析出弥散细小的次生α相,合金屈服强度达到1280 MPa并且屈服强度随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势,总体呈现较高的强度和较低的延伸率;而经三次冷轧退火和时效后的样品屈服强度略低,但塑性显著提高,具有较好的强度和塑性匹配。综合比较实验结果,可以确定本次实验中合金经过三次800℃/20 min冷轧退火和500℃/10 h时效后能达到良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1380 MPa,延伸率为10.8%。

Ti_(2)ZrNbV高熵合金的相稳定性和时效强化

采用真空电弧熔炼法制备了具有体心立方结构的Ti_(2)ZrNbV(at%)高熵合金。研究了固溶体相的稳定性,以及金属间化合物V_(2)Zr析出对拉伸性能的改善。结果表明:合金在900℃以上是稳定单一均质固溶体相,低于此温度时,Laves相V_(2)Zr容易在基体中析出。单一固溶相的不稳定性可用于强化Ti_(2)ZrNbV高熵合金。经过固溶和时效处理后,合金的拉伸屈服强度可达1145 MPa,塑性伸长率为8.3%。

高氧含量Ti-15Mo合金的组织性能研究

针对氧含量较高的Ti-15Mo合金,研究了该合金的铸态组织以及通过不同温度固溶处理得到的组织和对应的性能。成分分析表明,该合金溶入了0.8%(质量分数)的O,以下称为Ti-15Mo-0.8O合金。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)观察分析了Ti-15Mo-0.8O合金的组织转变。结果表明:合金的铸态组织由α和β两相组成;经过900、1000、1100℃保温2 h固溶处理后,合金的相组成转变过程为α+β+Ti6O→β+Ti6O→β;随着固溶温度的上升,合金β相的晶格常数逐渐增加。利用维氏硬度计和万能试验机进行硬度和室温压缩测试。结果表明:1100℃/2 h固溶处理后的试样获得最高硬度,其值HV20为4550 MPa;1100℃/2 h固溶处理后的试样具有最好的压缩性能,压缩屈服强度为和抗压强度分别为1617和2308 MPa,压缩率为22%。