置氢TC4钛合金粉末模压成形烧结机构及其动力学

通过建立正四面体的烧结模型,数学推导了置氢钛合金粉末烧结颈与烧结体相对密度的表达式,结合动力学实验研究了置氢TC4钛合金粉末模压成形固结加工过程中的动力学问题。结果表明:置氢TC4钛合金粉末烧结过程中的物质迁移机构由体积扩散为主的迁移机制向体积扩散和晶界扩散共同作用的物质迁移机制过渡,并由此得到了置氢TC4钛合金粉末材料模压成形固结过程的动力学方程,置氢量是影响置氢TC4钛合金粉末烧结体相对密度的最重要因素之一。

置氢TC4钛合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究了置氢量0.42%（质量分数）TC4钛合金粉末烧结材料在温度850~1000℃和应变速率0.001~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC4钛合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.97和507.35 kJ/mol,表明置氢TC4钛合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α＋β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的双态组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。

激光3D打印TC4球形合金粉末的制备

采用真空旋转电极气雾化法（EIGA）制备激光3D打印用TC4钛合金球形粉末，利用SEM、XRD、EDS、激光粒度分析仪、霍尔流速计等分析方法对制得球形粉末的形成机制、表面微观组织、成分、相组成、粒度分布、流动性和松装密度等进行了研究，结果表明：在工艺参数为感应功率60kW，雾化气压6．0MPa条件下，EIGA法成功制备了激光3D打印用TC4钛合金球状粉末，粉末球形度达到98％以上，含氧量（质量分数）为0．09％；合金粉末中Ti、Al、V等元素分布均匀，粉末颗粒表面物相为密排六方α-Ti单相固溶体；制得的TC4粉末表面平整、光洁，粒度分布均匀，主要粒径在1—180μm之间，粉末流动性为24．1s／50g，松装密度为2．699g／cm^3，松装密度比为60．93％，符合激光3D打印用TC4钛合金粉末特征要求．

中间层厚度对P/M TC4-GCr15扩散焊接头强度的影响

采用不同厚度的电镀镍作为中间层,在900℃、4h和150MPa压力的热等静压条件下,使用TC4预合金粉末和GCr15轴承钢制备了钛钢扩散焊接头。利用光学显微镜、扫描电镜、XRD和机械拉伸对接头进行了测试和分析。结果表明:当没有添加中间层时,接头的强度达到了564MPa;当添加了中间层且中间层的厚度为150μm时,接头的强度最高,为502MPa。中间层过厚或者过薄,都会导致接头强度的下降。

粉末冶金TC4钛合金热压缩动态软化行为分析

对粉末冶金TC4钛合金在温度为850~950℃,应变速率为0.1~10 s^(-1)范围内进行热模拟压缩实验获得了应力-应变曲线,建立了材料本构方程,描述了粉末冶金TC4钛合金的流变行为。进一步对动态软化行为进行了分析,并计算了各种因素对软化的影响程度。结果表明:变形温度越低,应变速率越小,流动软化程度越大;在应变速率为1和10s^(-1)时,主要是变形热导致流动软化;当应变速率为0.1 s^(-1),温度为850和900℃时,有变形热、动态相变和α相形态演化3种软化因素,且温度越低,α相形态演化导致的软化占比越大,温度增加,动态相变软化所占比例增加;当应变速率为0.1s^(-1),变形温度为950℃时,有变形热和动态相变2种软化因素,随着变形量增加,动态相变软化所占比例增大。

Y_(2)O_(3)弥散强化TC4钛合金粉末及其激光熔覆组织性能研究

激光熔覆修复技术可用于修复损伤的钛合金工件。与锻造件相比,熔覆件在激光熔覆过程中容易引入氧,导致氧含量偏高和强度偏低的问题。采用等离子旋转电极法(PREP)制备了TC4-x Y(x=0,0.1,0.3,0.5)的预合金粉末,并使用该合金粉末通过激光熔覆工艺技术方法修复TC4合金工件。结果表明,在钇(Y)引入后产生的弥散体Y_(2)O_(3)均匀分布在粉末上,随着Y含量的增加,粉末的显微维氏硬度增加。在TC4-x Y熔覆层中,其显微维氏硬度随着Y含量的增加而增加。然而,由于脆性相析出的影响,熔覆层的拉伸性能呈现先上升后下降的趋势,其伸长率呈现相反的趋势,TC4-0.3Y熔覆层的1058 MPa拉伸性能最优异,同时伸长率也达到7.2%。通过对Y含量的调控,能够促进熔覆层组织改善与力学性能提升。