异种钛合金TA15与Ti2AlNb激光焊接显微组织及力学性能研究

介绍了异种钛合金(TA15与Ti2AlNb)激光焊接工艺,分析了焊接接头的显微组织、显微硬度分布及室温、550℃高温时的拉伸性能。研究结果表明:焊缝区获得B2相、O相和α2相组成的混合组织,TA15侧热影响区主要为针状马氏体,Ti2AlNb侧热影响区组织主要为B2相和少量的α2相;TA15热影响区显微硬度值高于TA15母材,Ti2AlNb热影响区显微硬度值低于Ti2AlNb母材,在焊缝中心显微硬度值最低;室温时的拉伸断裂发生在焊缝处,断口特征为解理断裂,550℃高温时的拉伸断裂位置在TA15母材上,断口特征为韧窝。

TA15/Ti2AlNb扩散连接界面组织及变形研究

研究了扩散连接温度和压力对TA15/Ti2AlNb异种材料连接质量及微观组织的影响,并利用ABAQUS有限元仿真软件分析了扩散连接过程中TA15钛合金的蠕变变形行为。结果表明,在910、930和950℃下分别施加3、6和9 MPa扩散压力120 min后,TA15/Ti2AlNb扩散连接焊合率均超过95%,连接界面无明显缺陷。连接界面晶粒呈片层形态,Ti和Nb元素含量在连接界面变化明显。扩散连接界面厚度随温度升高而增大,随压力增大而减小。TA15钛合金母材发生蠕变变形,且各区域变形量分布不同,导致扩散连接界面各处晶粒尺寸差异明显。通过对比分析发现,TA15/Ti2AlNb扩散连接的适宜参数为扩散温度为930℃、扩散压力为3 MPa和扩散时间为120 min。

激光熔化沉积TA15/Ti_2AlNb双合金显微组织及拉伸性能

利用激光熔化沉积技术,在TA15合金基板上制备TA15/Ti_2AlNb双合金薄壁试样,分析沉积态和热处理态TA15/Ti_2AlNb双合金微观组织及相组成,对双合金在室温下的力学性能进行测试。结果表明,沉积态TA15/Ti_2AlNb双合金具有良好的力学性能,室温抗拉强度为1096MPa,延伸率为5.2%,断裂位置位于过渡区;热处理态双合金室温抗拉强度为1053 MPa,延伸率为3.2%,断裂位置位于TA15合金侧;沉积态TA15/Ti_2AlNb双合金从TA15合金侧到Ti_2AlNb基合金侧相的转变依次为α和β相,α、α2和β/B2相,α2、β/B2和O相及α2、B2和O相。

热处理对激光沉积制造TA15/Ti_(2)AlNb组织和性能的影响

应用激光沉积制造(LDM)技术制备TA15/Ti_(2)AlNb复合结构,对试样进行多种热处理,并观察其显微组织,测试其拉伸性能,分析其断口形貌和显微硬度。结果表明,TA15侧组织进行去应力退火后,α相逐渐增大并彼此截断,产生短小棒状α相;当退火温度达到900℃时,组织为较均匀的网篮组织;固溶时效处理后,出现部分粗化的α相与细长的α相。Ti_(2)AlNb侧随着退火温度的升高,O相逐步转变为B2相和α_(2)相;固溶时效处理后,O相较为充分地析出。过渡区界面在固溶时效处理后基本消失。TA15/Ti_(2)AlNb抗拉强度在热处理后有所降低,但塑性较好;沉积态拉伸试样断裂机制为解理断裂,退火态、固溶时效态拉伸试样断裂机制为半解理半韧性断裂;断裂位置均在过渡界面附近。TA15侧显微硬度高于Ti_(2)AlNb侧,950℃×1 h空冷+800℃×4 h空冷固溶时效处理后两侧显微硬度差异最小。

激光立体成形TA15-Ti2AlNb梯度材料的显微组织演化

激光立体成形技术逐点逐层的成形方式,特别适合构件化学成份及显微组织在空间呈现特定分布的梯度材料的成形。本文利用激光立体成形技术,以不同质量分数配比TA15-xTi2AlNb(x=0%,20%,40%,60%,80%,100%)混合粉末为原材料,制备了线性过渡型TA15-xTi2AlNb梯度材料,研究了梯度材料随着Ti2AlNb含量的增加,宏微观组织的演化规律及梯度区成份、显微硬度变化规律。研究发现Ti2AlNb的添加对梯度材料宏观晶粒形态影响显著:TA15钛合金部分为外延生长的粗大柱状晶;TA15-20%Ti2AlNb部分底部为外延生长的短柱状晶,中部发生CET转变,顶部为近等轴晶;梯度材料其余部分均由等轴晶组织组成。显微组织方面,在梯度区内,随着Ti2AlNb含量的增加,各成份段组织演化依次为:α+β网篮组织→α+β网篮+次生α′→短针状α+β→大块状α+β→细小α2+B2/β→O+α2+B2;同时,显微组织尺寸呈现出先增大后突然增大、又逐渐减小的趋势,该规律与维氏硬度平均值变化规律相反。

激光立体成形TA15-Ti2AlNb双合金组织演化

为满足航空航天领域同一部件不同部位的性能适用其使用环境的特殊需求,梯度结构材料逐渐引起国内外学者的广泛关注。采用激光立体成形技术制备TA15-Ti2AlNb梯度结构材料,研究了TA15-Ti2AlNb双合金材料的微观组织演化和显微硬度。结果表明:随着Al、Nb含量的增大,激光立体成形沉积态TA15-Ti2AlNb双合金从TA15合金侧到Ti2AlNb基合金侧相的转变依次为α和β相,α、α2和β/B2相,α2和β/B2相,α2、β/B2和O相及α2和B2+O相。且晶粒形貌从外延生长的柱状晶逐渐转变为各向同性生长的等轴晶,发生显著的CET转变。沉积过程中热影响引起的元素扩散是导致最终稀释区元素分布的主要影响因素,最终导致沉积试样的微观组织和相组成发生显著改变。

激光立体成形TA15-xTi2AlNb均质材料的组织与性能研究

文章利用激光立体成形技术,制备了六组不同质量分数配比TA15-xTi2AlNb(x=0%、20%、40%、60%、80%、100%)均质材料块状试样,并研究了随着合金中Ti2AlNb含量的增加,各组均质材料显微组织及力学性能的变化。研究结果表明,晶粒形态方面,TA15钛合金由下部的柱状晶及上部的近等轴晶组成,中部发生了明显的CET转变,添加Ti2AlNb之后,宏观组织均转变为等轴晶组织。晶内显微组织随着添加Ti2AlNb含量的增加,呈现出α+β→α+α2+β→O+α2+B2的变化规律。在室温拉伸方面,TA15表现出中强高塑的特点,Ti2AlNb合金表现出高强低塑的特点,整体而言,TA15-xTi2AlNb均质材料的强度随着Ti2AlNb含量的增加先减小后增加,同时也根据拉伸断口研究了各组均质材料的断裂机制。