大厚度TA17钛合金磁控窄间隙TIG焊接头组织和力学性能

对120 mm厚的TA17钛合金板进行了磁控窄间隙TIG焊接试验,系统表征了该焊接接头不同区域的显微组织和力学性能,并阐明接头显微组织演变过程及其对力学性能的影响。结果表明沿接头横向存在显著的组织不均匀性:靠近焊缝的母材区主要由拉长的α晶粒和沿晶界分布的β相构成,接头热影响区组织为粗大α集束构成的魏氏组织,熔合区为细小α片层交错组成的网篮组织。沿接头厚度方向,显微组织差异较小,接头上层熔合区观察到少量马氏体片层组织。接头熔合区硬度显著低于母材区的,拉伸过程中熔合区优先发生屈服,随后成为塑性变形集中区域,导致接头强度和塑性较母材降低。

TA16和TA17钛合金热物理性能与温度的关系

在不同温度下对TA16和TA17钛合金的线膨胀系数、比热容、弹性模量、热扩散率和导热系数进行了测定和分析。结果表明：两种钛合金在100～500℃之间的平均线膨胀系数分别为9．638×10^-6℃^-1和9．224×10^-6℃^-1；在500℃以下，两者的线膨胀系数、比热容、热扩散率和导热系数均随温度的升高而增大，只有弹性模量随温度升高而减小；并用最小二乘法建立了在50～500℃之间的比热容、弹性模量、热扩散率、导热系数与温度之间的函数关系。

不同原始组织TA17钛合金的热变形行为研究

通过热压缩试验研究了不同原始组织的TAl7钛合金在温度750-950℃和应变速率0．01-20s^-1范围内的热变形行为，并且分析了原始组织晶粒尺寸对TAl7钛合金热变形行为的影响。结果表明，TAl7钛合金在750～900℃时的变形机制主要以动态再结晶为主，峰值应变随着温度升高和应变速率的降低而降低；而在900～95℃C时以动态回复为主，峰值应变随着温度升高而增大。相同变形参数下，原始晶粒尺寸越小，热变形过程中的流变应力越小，动态再结晶程度越大。减小原始组织晶粒尺寸，可以有效提高TAl7钛合金的热加工稳定性，扩大热加工的可加工区间。

TA16和TA17钛合金在高温高压水中的腐蚀行为研究

研究了TA16和TA17钛合金在高温高压中性水质中的电化学行为、均匀腐蚀行为和应力腐蚀行为。结合SEM和XPS分析技术,分析了腐蚀后合金表面形貌和氧化膜的组成。研究结果表明:在高温高压中性水质中,两种钛合金具有很好的耐腐蚀性能,TA16钛合金的钝化性能、抗均匀腐蚀和抗应力腐蚀性能均优于TA17合金,腐蚀后两种钛合金表面生成了表层由TiO2组成、内层由TiO2、Ti2O3和TiO组成的致密氧化膜。

退火热处理对TA17钛合金激光选区熔化成形件的力学性能影响研究

针对TA17钛合金激光选区熔化成形(SLM)试验件高强度、低塑性的问题,开展不同温度、冷却方式下的退火热处理工艺研究,通过研究退火热处理前后试件的力学性能测试结果,分析退火热处理工艺对TA17钛合金SLM试件力学性能的影响。结果表明:经过900~950℃真空保温2 h后空冷的退火热处理,SLM试件的强度降低,塑性与韧性得到明显提高,整体力学性能较均衡,满足技术要求。

TA17钛合金热力学行为及加工特性研究

为了研究TA17钛合金热轧条件下的高温变形行为及热加工特性,在热模拟机上开展变形温度为700~1100℃、应变速率为1~40 s^(-1)条件下的热压缩实验,建立基于Arrhenius模型的本构方程,以及应变分别为0.3和0.6时的热加工图,结合热变形显微组织分析,研究该合金的热塑性变形机制。结果表明:TA17钛合金流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的升高而升高。在温度为800~1000℃、应变速率为1~10 s^(-1)时,材料的变形机制主要为动态再结晶;温度为1000~1100℃、应变速率为1~10 s^(-1)时,材料发生动态回复;温度为700~800℃或1000~1100℃、应变速率大于20 s^(-1)时,材料产生绝热剪切带;温度为700~800℃,应变速率为1~5 s^(-1)时,材料易产生裂纹。得出该合金较优的热轧工艺参数为:变形温度800~1000℃,应变速率1~10 s^(-1)。

TA17钛合金热变形行为及加工图

为探索TA17钛合金热变形行为和变形特性,采用Gleeble-3800热模拟机开展温度为700~1 100℃、应变速率为0.1~40 s^(-1)、变形程度为60%的热压缩试验。基于Arrhenius模型构建TA17钛合金的本构方程,基于动态材料模型构建TA17钛合金的热加工图(ε=0.6),并结合显微组织分析对热加工图进行验证。结果表明:热加工图预测结果与组织分析相符,当温度低于750℃或者应变速率大于10 s^(-1)的区域为TA17钛合金的加工失稳区域,失稳区以外是安全加工区域,热加工性能最佳的区域是800℃、0.1 s^(-1)。

TA17/0Cr18Ni10Ti螺纹管钎焊接头的残余应力有限元分析

采用有限元模拟软件Msc.Marc,对使用高银基钎料钎焊的TA17钛合金和OCr18NilOTi不锈钢螺纹管接头的残余应力分布进行了分析。结果表明,螺纹管钎焊接头钎料层中心区域为等应力分布区,该区域应力值达到钎料的屈服强度值。整个螺纹管接头的高应力区域位于钎料层两侧。外套管内螺纹段的高应力区域位于靠近内螺纹的牙顶和牙底区域,且牙底区域的应力比牙顶的应力稍大;内套管的外螺纹牙底区域的残余应力值最大。OCr18Ni10Ti外套管的高应力区域应力值小于TA17内套管高应力区域的应力值。