热变形参数对BTi-62421S合金微观组织及性能的影响

在Gleeble-3800热模拟实验机上对BTi-62421S合金铸态材料,在温度850～1 050℃、应变速率0.01～30 s^(-1)、变形程度70%条件下进行了等温恒应变速率压缩实验。通过金相分析,研究热变形参数(变形温度、应变速率)对BTi-62421S合金微观组织的影响。结果表明,变形温度和应变速率显著影响片层组织等轴化的程度,在β相变点以下,随着温度的升高,片层组织等轴化程度增大,组织更均匀。对变形后的试样做了硬度实验,结果表明合金的硬度开始随着温度的升高而升高,出现峰值后降低。

BTi-62421S合金高温变形流动应力模型

在Gleeble-3800型热加工模拟实验机上,对BTi-62421S合金在变形程度70%、变形温度850～1050℃、应变速率0.01～30 s^(-1)范围内进行高温压缩实验。通过真应力—真应变曲线,分析流动应力随变形热力参数的变化规律。结果表明:BTi-62421S合金高温变形的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小;随着应变的增大,合金的真应力—真应变曲线在经历了明显的加工硬化阶段后达到最大值,然后出现流变"软化"现象。以经典的双曲正弦形式模型为基础建立了BTi-62421S合金高温变形的本构方程,同时通过对数据回归处理计算了合金高温变形的应力指数n、应变激活能Q。

BTi-62421s合金板钨极氩弧焊接头组织性能研究

研究了焊前热处理、焊接工艺及焊后热处理对BTi-62421s板材钨极氩弧焊接头组织性能的影响。结果表明:BTi-62421s合金板材钨极氩弧焊较佳焊接工艺为:焊接电流110 A,焊接速度5 mm/s,主喷嘴氩气流量20 L/min,拖罩氩气流量12 L/min,单面焊接,此工艺下双重退火态BTi-62421s合金焊接接头抗拉强度σb为1 033 MPa,为母材的96.5%,延伸率δ为5.5%,为母材的38.5%;焊缝组织为针状马氏体,热影响区组织为初生α组织、β转变组织和针状马氏体组织;合金焊前双重退火和去应力退火对焊缝组织组成影响有限,但双重退火有助于焊接接头塑性的提高;焊后热处理促进合金接头α'→α+β相转变,有利于焊接接头塑性的提高,较佳焊后热处理工艺为700℃/2 h,空冷,此工艺下双重退火态BTi-62421s合金焊接接头延伸率δ为7.1%,为母材延伸率的49.5%。

高温钛合金BTI-62421S激光焊接及超塑应用工艺研究

采用激光焊工艺能很好地保证钛合金超塑成形时的气密性要求,表明超塑成形结合焊接技术能够一次成形出多层中空结构零件,在型号产品上应用具有很大应用前景。

BTi-62421S高温钛合金超塑成形与焊接工艺研究

设计了新型高温钛合金BTi-62421S舵面模拟件超塑成形模具,结合超塑成形与几种典型焊接技术,研究了激光焊、滚焊等焊接方法对超塑成形的影响,最终研制出钛合金舵面模拟件超塑成形零件。结果表明采用激光焊与滚焊工艺都能很好地保证两层钛合金板气密性要求,激光焊接工艺效率更高、表面质量更好,选择适当的激光焊接工艺参数可获得焊接质量良好的超塑成形件的焊缝。

BTi-62421s钛合金板TIG焊温度及残余应力数值模拟

以热弹塑性理论为基础、有限元分析为手段,分析了2 mm厚新型高温钛合金BTi-62421s板材在合理的钨极氩弧焊工艺焊接过程中温度及残余应力分布规律。结果表明:随着焊接电流的增大,焊缝及热影响区温度梯度、焊缝及热影响区的宽度增大,靠近焊缝的近热影响区温度范围在合金相变点以上,焊后快冷易形成马氏体组织;施焊面焊缝区横向和纵向残余应力为拉应力,热影响区为压应力,施焊背面焊缝区横向和纵向残余应力为压应力,热影响区为拉应力,焊接残余应力随焊接电流的增大而增大,纵向残余应力始终小于横向残余应力。

BTi-62421S高温钛合金超塑性能及应用

对BTi-62421S高温钛合金进行了高温超塑性拉伸实验,通过研究超塑条件下的力学性能、金相组织及拉伸断口形貌,确定了该合金高温拉伸条件下的断裂机制及超塑成形最佳变形工艺参数,在此基础上进行了BTi-62421S钛合金框架零件的超塑性成形实验。结果表明:BTi-62421S钛合金在920℃,应变速率10-3/s时具有最佳超塑性能,伸长率达到448.5%;该合金拉伸断裂机制以韧性断裂为主,但在不同变形参数下伴随着不同程度的脆性断裂;在超塑条件下可以成形出满足使用要求的航天用钛合金框架零件。

新型高温钛合金BTi-62421s的铸造性能及力学性能

研究了新型高温钛合金BTi-62421s的铸造性能及力学性能。结果表明:BTi-62421s合金流动性和充填性比ZTA2、ZTC4差,但优于Ti-55;凝固收缩特点与ZTC4相近,两者收缩率相当,均有集中缩孔倾向,收缩率小于Ti-55;抗裂性优于Ti-55,比ZTC4差;铸造组织为近α态,高温力学性能优异。

新型高温钛合金BTi-62421S薄板组织与性能

本文研究了BTi-62421S钛合金的薄板的室温、高温力学性能。结果表明:BTi-62421S钛合金板材拥有优异的室温塑性的同时,在550～650℃具有良好的高温性能,薄板的650℃高温横向抗拉强度在670～685MPa之间,可满足航天工业对工作温度为650℃时使用的新材料的需求。

热处理工艺对Ti62421s高温钛合金组织与力学性能的影响

研究固溶温度和时效温度对Ti62421s高温钛合金显微组织、相成分和常温拉伸性能的影响。结果表明:在两相区进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,合金组织中的α相减少,β转变组织(βt)增多,当固溶温度进入β相区后为篮网状β转变组织;随着时效温度的升高,α相长大;随着固溶温度和时效温度的升高,β转变组织中只有Al含量升高,其他合金元素的含量都下降;随着固溶温度的升高,强度和断面收缩率先升高后迅速降低,伸长率逐渐下降;经(980℃,1h,AC)+(550℃,8h,AC)热处理后,合金可以获得较好的综合性能,抗拉强度达1077.04MPa,伸长率达13.6%,断面收缩率为26.02%。

Ti62421s钛合金的热变形行为及加工图

在变形温度为900-1 060℃和应变速率为0.001-10 s-1条件下,对Ti62421s合金进行变形量为60%的热压缩变形,以研究Ti62421s合金的热压缩流变应力行为。研究温度与应变速率对Ti62421s热变形流变应力的影响,建立Ti62421s合金热变形流变应力的本构方程和加工图。研究结果表明：合金在热压缩过程中,流变应力随着应变的增大而增加,达到峰值应力后逐渐趋于平稳;当在高应变速率（10 s-1）下变形时,出现不连续屈服现象;应力峰值随应变速率的增大而增大,随温度的升高而呈减小趋势;合金最佳变形工艺参数为：温度θ=980℃,应变速率ε=0.01-0.1 s-1。

700℃时高温高强BTi-6431S合金的组织与力学性能

较全面地介绍一种650～700℃时短时使用的新型高温高强钛合金BTi-6431S的组织和性能,包括该合金的室温和高温拉伸性能、短时蠕变和短时持久性能及显微组织。试验数据表明:该合金棒材、板材具有较高的室温强度和室温塑性,特别是在650～700℃显示出比现有常规高温钛合金更高的高温强度以及大载荷持久和蠕变的良好匹配,可用于650～700℃短时使用的宇航结构件。

热处理对BTi-6431S合金激光焊接头组织与性能的影响

采用光学显微镜、拉伸实验机及显微硬度计研究了热处理对BTi-6431S合金激光焊焊接接头组织与性能的影响。结果表明,BTi-6431S合金激光焊原始焊接组织为块状初生α相和片层状β相转变组织组成,经不同温度热处理获得不同形态α相。随着热处理温度的升高,次生α相的体积分数增加;焊接接头室温与高温抗拉强度和屈服强度逐渐升高,伸长率呈现先升高后降低的变化趋势。经650℃热处理后,BTi-6431S合金激光焊接接头室温显微硬度最高。

BTi-6431S高温钛合金铣削加工切屑的微观形貌研究

对近α高温钛合金BTi-6431S铣削加工切屑的三维微观形貌进行了研究。分析了切屑自由面、背面、侧面和顶面的形貌及组织结构的特征。结果表明,切屑的自由面主要由主截面和角截面组成,主截面是由底切削刃形成,角截面是由角切削刃和侧切削刃形成,主截面褶状结构的频率远大于角截面,而角截面的褶皱程度更大。在切屑背面可以观察到角切屑刃和底切削刃形成的交线。切屑的顶面呈现出明显的锯齿状,且切屑的锯齿化程度随着进给量的增加而增加,使锯齿形切屑向单元切屑转变。在低的进给量下,剪切带内的α相和β相结构被拉长,沿剪切方向取向,随着进给量的增加,剪切带中的β相转变为α相。

轧制工艺对BTi-6431S钛合金薄板组织和性能的影响

采用两种轧制工艺制备了BTi-6431S钛合金2.0mm厚板材,对比研究了两种不同工艺对板材的显微组织和室温以及650℃、700℃和750℃高温力学性能的影响。结果表明,两种工艺轧制的板材,其显微组织均为两相区加工组织,组织无明显差别;成品火次轧制温度较高时,板材的室温及650℃高温抗拉强度均比成品火次轧制温度低的高约20-55MPa,延伸率则变化不大;两种不同工艺轧制的板材,其700℃和750℃的高温强度及塑性差别不明显;采用成品火次轧制温度较高的轧制工艺,可获得组织均匀、细小,且室温和高温力学性能均满足技术指标要求的板材。

Ti62421s钛合金基体/离子镀CrN涂层的微观表征与高温氧化行为

采用电弧离子镀（AIP）技术在Ti62421s钛合金基体表面沉积CrN涂层。测定了Ti62421s钛合金和CrN涂层/钛合金基体试样在700-900℃氧化时的动力学曲线,进而通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）分析与X射线衍射分析（XRD）研究Ti62421s钛合金及CrN涂层/钛合金界面在800℃及900℃氧化前后的显微组织和物相组成。结果表明：在700-900℃静态空气中氧化200h过程中,CrN涂层对钛合金基体有很好的保护作用。在800℃和900℃静态空气中氧化200 h后,Ti62421s钛合金表面形成TiO2、Al2O3氧化膜。CrN涂层/钛合金基体试样在800℃氧化200 h后,CrN涂层表面生成片层状Cr2O3膜;在900℃氧化200 h后,涂层中发生CrN向Cr2N的相转变,涂层的抗氧化能力降低。800℃和900℃分别氧化200 h后,CrN涂层/钛合金基体界面处形成Ti2N相。

单级退火对BTi-6431S合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、电子探针和拉伸实验研究单重退火处理对BTi-6431S合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随退火温度的升高,合金中的初生α相粗化,趋于等轴状,体积分数逐渐降低;β相和次生α相的体积分数增加。随退火温度的升高,合金的室温强度先升高后降低,高温强度则逐渐升高;但是室温和高温塑性均不断下降。经过980℃退火处理后,BTi-6431S合金获得良好的高温强度和室温塑性匹配,此时合金650℃的抗拉强度达到600 MPa以上,室温伸长率超过8%。

Ti62421s钛合金T_((α+β)/β)相变温度的测定与分析

相变温度对钛及钛合金加工和热处理来说具有重要意义。分别采用计算法和DSC差示扫描热量法分别得出Ti62421 s钛合金的相变温度为1006和1002℃左右。然后根据前两种方法得出的温度确定连续金相法的温度选择范围,用该方法测定出Ti62421 s钛合金的T(α+β)/β相变温度在995~1005℃区间内。将几种方法的测量结果进行比较,确定该合金的相变温度为1000℃。

热处理对BTi-6431S合金氩弧焊焊接接头组织与性能的影响

采用光学显微镜、拉伸试验机及显微硬度计研究了热处理对BTi-6431S合金氩弧焊焊接组织与性能的影响。结果表明,BTi-6431S合金氩弧焊原始焊接组织为铸态块状初生α相和片层状β相转变组织组成,经不同温度焊后热处理获得不同形态α相和β相。随着热处理温度的升高,初生α相含量减少,细小针状的α'马氏体和球状α相增多并粗化,室温与高温抗拉强度和规定塑性延伸强度及伸长率呈现先升高后降低的变化趋势,室温显微硬度在650℃热处理时最高。

700℃高温高强钛合金BTi-6431S的组织性能

本文较全面的介绍了一种650～700℃短时使用的新型高温高强钛合金BTi-6431S的组织和性能,包括该合金的室温拉伸和高温拉伸、短时蠕变和短时持久及显微组织。试验数据表明:该合金棒材、板材具有较高的室温强度和室温塑性,特别是在650～700℃显示出比现有常规高温钛合金更高的高温强度以及大载荷持久和蠕变的良好匹配,可用于650～700℃温度短时使用的宇航结构件。