钛合金棒材超声波探伤时底波后回波的缺陷定性分析

小规格钛合金棒材的超声波探伤中,成分偏析类缺陷的判定是一难点。在9.0 mmTC4钛合金磨光棒材的探伤中,发现一次底波与等边三角波之间存在游动回波,解剖分析属于合金成分偏析缺陷。TC4钛合金中合金元素贫化偏析区域与基体的声阻抗值相差很小,属透射类缺陷;同时这种缺陷使声波衰减,具有在一次底波信号之后出现游动回波的特点。并指出成分偏析缺陷可以大致分为两类:一种是与基体组织声阻抗相差较大的反射类缺陷;一种是与基体组织声阻抗相差很小的透射类缺陷。建议在小规格钛及钛合金棒材的超声波探伤中,关注一次底波与等边三角波之间的波形情况,避免漏检可能存在的透射类成分偏析缺陷。

双联法制备100 kg级匀质TiNi合金铸锭

目前国内工业生产的等原子比TiNi合金铸锭约20 kg。为提高铸锭单重及其相转变温度的均匀性,采用真空感应熔炼(VIM)与真空自耗重熔(VAR)相结合的方法生产100 kg级TiNi合金铸锭。对双联法制备φ160 mm-120 kg的Ti-50.9Ni合金铸锭进行化学成分与相转变温度的检测。结果表明:Ti-50.9Ni合金降温时马氏体开始转变温度Ms=-53℃,后续升温过程中奥氏体终了转变温度A_f=-18℃,属于低温TiNi二元合金。VIM+VAR二次铸锭的化学成分均匀,C、O元素含量降低。VIM+VAR二次铸锭中C含量显著降低,约为VIM一次铸锭的1/8,提高了相转变温度A_f的均匀性,偏差达到±5℃的水平。分析不同熔炼方法对TiNi合金相转变温度均匀性的影响,总结出双联法的优势互补性。VIM制备的TiNi合金铸锭成分均匀,VAR进一步精炼、提纯、增大锭型,提出了制备大型匀质TiNi合金铸锭的新思路。

空冷条件下医用TC4合金的组织与相转变

为揭示TC4合金随热处理温度的不同,显微组织及相组成的变化规律,研究了TC4在650~1030℃热处理、空冷条件下的显微组织与XRD分析。结果表明:TC4合金经750~800℃处理后,晶粒发生了再结晶。点状分布的残留β相和等轴状α相混合组织成为退火态TC4钛合金的特有显微组织。在870~950℃,TC4合金发生二次针状α相的析出,形成双态组织。TC4合金800℃热处理后的XRD图谱未出现β相的衍射峰,均为α相的衍射峰。1030℃热处理后,TC4合金以立方马氏体α’相为主,α’相具有较强的(002)、(101)衍射峰,其它晶面的衍射峰能量很弱。通过合金化原理分析了TC4合金相组成的物质基础。

热处理温度对Ti-6Al-7Nb合金组织与性能的影响

为揭示Ti-6Al-7Nb合金显微组织、力学性能及相组成随热处理温度的变化规律,研究了合金在650~1 030℃热处理空冷条件下的组织演变,并进行了室温力学性能测试与XRD分析。结果表明:对于Ti-6Al-7Nb合金,经650℃热处理后,热加工得到的原β转变组织中析出了细小的α相,合金的强度和弹性模量有所提高。在700~850℃之间进行热处理,可以获得良好的综合性能,满足医用钛合金相关标准要求。在950~1 030℃范围内,随着热处理温度的升高,析出二次针状α相或生成α’马氏体相,呈现强度上升、塑性下降的趋势。经650、850℃热处理后,XRD图谱中均为α相的衍射峰,未出现β相的衍射峰。1 030℃热处理后,α’相具有较强的(002)、(101)衍射峰,其他晶面的衍射峰强度很弱,合金弹性模量可达108 GPa。

能谱仪在TC16合金相转变稳定性分析中的应用

两相钛合金相转变过程中,存在β稳定元素聚集,使β相趋于稳定的现象。采用能谱仪定量分析了TC16合金在780℃下分别保温0.5,1 h后的α相、β相中β稳定元素的含量,对比分析了合金中相转变的稳定程度。结合XRD相分析和SEM组织观察,表明退火过程中,保温1 h比0.5 h,合金的相转变更趋于稳定。

银、铜基钎料挤压模具的设计

银、铜基钎料多以焊条、焊丝供货,生产工艺中挤压是非常关键的一个工序,直接影响到钎料制品的内在及表面质量。本文在分析模具结构与挤压工艺、产品质量关系的基础上,介绍了银、铜基钎料挤压模具的选材和结构设计。通过挤压模具材料的改良和结构设计的优化,为钎料挤压的顺利进行提供有利条件,可提高生产效率,保证产品质量。

触头表面粗糙度对接触电阻影响的探讨

介绍了利用粗糙度测试仪数字化地衡量触头表面质量的方法。分析了粗糙度对电触头 ,尤其是轻负载用电触头接触电阻的影响。

退火温度及加工变形量对Ti-6Al-7Nb合金棒材组织与力学性能的影响

制备了外科植入物Ti-6Al-7Nb钛合金棒材,研究了不同退火温度和变形量对Ti-6Al-7Nb钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,材料在700~880℃退火能得到良好综合性能;当变形量达到50%及以上时,棒材组织发生明显破碎和细化,随着变形量增加,细化程度变大,棒材的强度明显提高,而塑性变化不大。

连续轧制过程中TC4钛合金的组织均匀性分析

采用连续轧制的变形方式制备了不同规格TC4钛合金棒材,主要分析了不同加热温度下材料显微组织的均匀性。结果表明,930和970℃两种温度轧制的TC4钛合金□45mm材料内外组织差异大;随着棒材规格减小,棒材组织更均匀、更细小;两种轧制温度的棒材性能均符合GB 13810标准要求,最小规格Ф11.5 mm棒材强度与塑性都优于其他规格,综合性能优良。

热处理温度对TiNiCuCo合金的力学性能和形状记忆效应的影响

通过真空感应熔炼制备TiNiCuCo形状记忆合金铸锭,然后经锻造、轧制、热拉拔得到准0.5mm的线材,最后对线材进行300~700℃退火。通过拉伸试验和弯曲回复法等研究了不同温度热处理后TiNiCuCo合金的力学性能和形状记忆效应。结果表明在300~500℃进行热处理,TiNiCuCo合金的抗拉强度和伸长率几乎不发生变化;在600~700℃进行热处理,其抗拉强度显著降低,伸长率显著增大。随着热处理温度的升高,平台应力先减小再增大。在热处理温度为500℃时平台应力最小,为32MPa。平台应变在300~400℃热处理几乎不发生变化,最大值为6.8%。随着热处理温度的升高,平台应变逐渐减小,700℃时平台应变为3.5%。TiNiCuCo合金在300~500℃热处理后具有良好的形状记忆效应;6%~8%弯曲应变后,合金的最大形状回复率可达96%以上。高于500℃进行热处理,合金的最大形状回复率降低。TiNiCuCo合金对温度的响应程度几乎不随热处理温度发生变化。

银基合金熔炼用坩埚的选择

分别用石墨坩埚和粘土坩埚对银基电触头材料和银基钎料进行中频熔炼试验 ,比较两种坩埚对所熔炼材料成分的影响。结果表明 ,银基电触头材料应选用石墨坩埚熔炼 。

TC4钛合金零件表面异常亮线缺陷分析

本文就TC4合金零件表面在氧化处理前,经过清洁、抛光后,发现存在异常亮线,通过金相组织、扫描电镜对区域合金成份进行能谱测定、显微硬度等方法分析了亮线的相关特征及产生的原因。分析结果表明:异常亮线区域A层没有V元素,仅含有Ti和Al元素,且Al元素含量仅有0.84%,合金元素明显不满足合金牌号的要求。异常亮线区域B层Al、V等主元素含量虽然满足TC4合金牌号合金成分的要求,但与基体相比,V元素含量较低,因此导致在相同加工条件下异常亮线区域B层α相含量较多。与基体相比,异常亮线区域元素含量的差异导致微观组织与基体区域不同,表现在宏观上呈现明显区别于基体的亮线区域。

影响外科植入螺钉用钛合金棒材扭转性能的因素

为了使钛合金棒材在外科植入螺钉中得到应用,以普通ψ6.0 mm TC4ELI钛合金棒材为例,对其生产过程进行了不同工艺试验,研究了材料的力学性能、显微组织与扭转性能。结果表明：经不同工艺试验的钛合金平均晶粒尺寸为4~5μm,扭转性能较普通钛合金棒材显著增加,最大扭转角提高31.2%~32.7%,可达到180°以上。相同规格棒材抗拉强度越高,扭转性能就低。同时发现TC20钛合金棒材的扭转性能优于TC4ELI棒材,应与其合金元素有关。

近等原子比钛镍合金氩弧焊接接头的组织和性能

借助金相显微镜、拉伸实验和弯曲回复法等手段研究了近等原子比钛镍形状记忆合金氩弧焊接接头的组织和性能。研究结果表明，近等原子比钛镍形状记忆合金氩弧焊接接头的显微组织可分为三个区，分别是粗大柱状晶区、细小柱状晶区和热影响区。由于焊接接头显微组织与母材之间的差别，在相同的应变下，近等原子比钛镍形状记忆合金氩弧焊接接头的回复温度明显高于母材，记忆性能变差。焊接后的近等原子比钛镍形状记忆合金的屈服强度与母材相近，但抗拉强度和延伸率远低于母材。氩弧焊接近等原子比钛镍合金的显微组织在热处理后不会发生明显变化，经过形变后，焊接接头的回复温度与母材仍有差别，显微组织的不同是造成这一现象的原因之一。

热处理温度对TC4ELI合金组织与性能的影响

为揭示TC4ELI合金随热处理温度的不同,显微组织、力学性能及相组成的变化规律,研究了TC4ELI钛合金经700~1000℃热处理并空冷的组织演变,进行了室温力学性能测试与XRD分析。结果表明:800℃热处理后,合金实现了再结晶,α相均匀等轴化,体积含量达到最大值。XRD图谱未出现β相的衍射峰,均为α相的衍射峰。700~800℃热处理时可以获得良好的综合性能,满足相关标准要求。850~950℃温度范围内,TC4ELI合金有二次针状α相析出,属于双态组织。随着温度的升高,由于合金中β相的晶粒粗化与含量增加,使得强度与弹性模量下降。1000℃热处理后,立方马氏体α’相具有较强的(002)α’、(101)α’衍射峰,其它晶面的衍射峰能量很弱,合金的弹性模量达最大值110 GPa。通过显微组织观察,推断TC4ELI合金α+β→β转变的开始温度处于850~870℃,终了温度处于950~970℃。

Fe元素对TC4ELI合金力学性能的影响

为弥补O含量受限,TC4ELI合金强度的不足,研究了Fe元素含量在0.08%~0.22%范围内对TC4ELI合金力学性能的影响。结果表明:随着Fe含量的增加,TC4ELI合金棒材保持了良好的综合力学性能。其中强度的提高最为突出,Fe含量处于0.16%~0.22%范围内时,抗拉强度达到930 MPa,屈服强度达到860 MPa,满足了普通TC4合金强度的标准要求。Fe作为置换型元素加入钛合金中,形成结构紧密的TiFe相,形成的Ti-Fe键代替了Ti-Ti键,具备更高的键能,提高了合金的强度。Fe元素的增加,有助于合金中β相含量的增加,降低了TC4ELI合金的弹性模量。

钛镍形状记忆合金冷拉拔的加工硬化及再结晶

通过真空感应熔炼制备了Ti-50.9Ni（%,原子分数,下同）形状记忆合金铸锭,铸锭经锻造、轧制及热拉拔至Φ2.0 mm线材,对其退火后进行不同拉拔变形量的冷拉拔,并对不同冷拉拔变形量的丝材进行500-800℃退火。借助拉伸实验、X射线衍射（XRD）和金相显微镜（OM）等手段研究了Ti-50.9Ni形状记忆合金冷拉拔的加工硬化速率和再结晶,得到了Ti-50.9Ni形状记忆合金冷拉拔加工硬化规律及退火温度对冷拉拔Ti-50.9Ni合金显微组织的影响。研究结果表明,Ti-50.9Ni合金的加工硬化速率较高,平均加工硬化速率可达20 MPa·%-1以上,其加工硬化速率dσb/dε曲线分为3个区域。随着冷拉拔变形量的增加,加工硬化速率dσb/dε先降低,然后升高,再降低,在冷拉拔真应变ε分别为0和0.27时出现了极大值,其原因是Ti-50.9Ni合金冷加工时马氏体的产生、生长及相互交织,以及马氏体量随加工量的变化。进行充分冷拉拔变形后的Ti-50.9Ni形状记忆合金的纤维组织在600℃（约为0.55Tm）退火时发生再结晶现象,在700℃时晶粒将发生长大现象,且Ti-50.9Ni合金发生再结晶的临界变形量在10%-20%之间。因此,冷拉拔加工的Ti-50.9Ni形状记忆合金的退火温度宜在600-700℃之间选择。

TiNi形状记忆合金真空感应熔炼工艺的研究

采用真空感应加石墨坩埚的熔炼工艺,研究熔炼时间、坩埚内径和铸锭质量对TiNi合金的化学成分均匀性和杂质C、O含量的影响。结果表明:杂质含量随熔炼时间和熔液比接触反应面积(A/V比)的增加而增加,其中对C含量的影响程度远大于对O含量的影响;同等条件下,A/V之比与坩埚内径、铸锭质量有密切的关系。10～20kg铸锭采用10min+15min的熔炼时间和内径为160mm的坩埚能够熔炼出杂质量较低、成分均匀的合金。

不同应变及失稳准则Ti-50.9Ni合金加工图研究

根据动态材料模型绘制并分析了不同应变及失稳准则下Ti-50．9％Ni（原子分数）形状记忆合金的加工图。结果表明，应变量对等轴组织Ti-50．9％Ni形状记忆合金加工图的影响较大，Ti-50．9％Ni形状记忆合金热加工的非稳定流动区域随着应变量的增大逐渐由低温高应变速率区域向高温及低应变速率区域扩展。在温度为700—800℃、应变速率约为0．001—0．010s^-1和温度为800—950℃、应变速率约为0．005～0．030s11两个区域中，真应变小于0．6时能量耗散效率值田皆大于40％，是适合Ti-50．9％Ni形状记忆合金进行热加工的区域。基于Prasad失稳准则和Murty失稳准则得到的Ti-50．9％Ni形状记忆合金的能量耗散效率等值线分布及塑性失稳区分布相似，且Prasad失稳准则得到的Ti-50．9％Ni形状记忆合金加工失稳区更大一些，而Maim失稳准则确定的Ti-50．9％Ni形状记忆合金进行热加工时的稳定变形区位于中等温度和中等应变速率区域。