油气钻采用低成本近α钛合金力学与腐蚀性能研究

设计了一种强度和塑性匹配性高的低成本新型近α合金Ti-6Al-1Mo-2Zr-0.55Fe-0.1B,分别通过金相显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验和电化学工作站研究了铸态和锻态合金的组织结构、力学和电化学腐蚀性能。结果表明:铸态合金微观组织由片层状α和晶间β相组成,屈服强度为711 MPa,抗拉强度为882 MPa,延伸率为7.8%,塑性相对较差,断裂方式为混合型断裂。锻造后合金组织中α相呈现为短棒状,屈服强度和抗拉强度分别提高到911 MPa和966 MPa,延伸率达到16.4%,相较于铸态上升了两倍。电化学试验结果表明:两种状态合金的极化曲线趋势相同,锻态自腐蚀电位高于铸态,阻抗复平面图和阻抗谱数据均显示锻造后合金极化电阻升高,因此相比于铸态合金,锻态试样在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位和阻抗值提高,腐蚀倾向小,耐腐蚀性能更好。

Mn微合金化对Ti-Al-Mo-Zr-Fe-B合金组织演变和力学性能的影响

通过OM、EBSD和TEM等研究了Mn微合金化对新型近αTi-Al-Mo-Zr-Fe-B合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:添加0.5%(质量分数)的Mn元素可以将合金的铸态微观组织从3.28μm细化到2.65μm,使其抗拉伸强度从882 MPa提高到966 MPa,但延伸率从7.8%下降到5.1%。锻造后的2种合金的晶粒尺寸趋于一致,微观组织趋于等轴化且Mn微合金化后的组织更加均匀。锻造后,Ti-Al-Mo-Zr-Fe-B合金的抗拉伸强度和延伸率增加到966 MPa和16.4%,而含有0.5%(质量分数)Mn元素的合金具有更高的抗拉伸强度,达到了1079 MPa,同时延伸率达到了15.8%。结论表明,强度的提高可以归因于Mn元素的固溶强化效应,同时Mn微合金化处理使合金中的Al元素富集于α相,有利于提高合金的强度和塑性。