近α型高温钛合金起燃机理

采用激光氧浓度实验方法,研究激光功率和氧浓度对近α型高温钛合金(TA19合金)燃烧状态的影响,发现合金的起燃温度随激光功率和氧浓度的增加而降低,在200—325 W的激光功率以及21%—60%的氧体积浓度条件下,TA19合金的起燃温度为W27—1595℃,低于合金熔点.通过组织表征揭示保护性氧化层的失效形式,并结合氧化层应力失效模型分析起燃机理:1520℃以上TiO的高蒸气压特性导致表层TiO_(2)下方形成孔隙缺陷,加速TiO_(2)层的热应力失效;且起燃时需要同时满足临界温度条件和瞬时温度变化率条件.在此基础上,将保护性氧化层失效机理与能量方程结合以构建起燃模型;根据实验数据拟合计算得到TA19合金在起燃阶段的反应激活能约为280 kJ/mol,并得出起燃温度随激光功率和氧浓度变化的函数关系为1.2×10^(10)exp(-280000/RT_(ig))c^(1/2)+0.52R_(L)-315=0.该结果对航空发动机复杂气流条件下的阻燃性能研究及其他类型钛合金的起燃温度预测提供理论参考.

近β型钛合金线性摩擦焊接头变形行为及组织演变的热物理模拟

为了更好地理解近β型钛合金线性摩擦焊(LFW)接头的界面连接行为,采用热压缩物理模拟的方法,以TB2近β型钛合金为研究材料,设计符合LFW工艺特点的帽形热压缩试样,在不同下压量、变形温度及应变速率条件下进行热压缩试验,研究热压缩接头的变形行为及组织演变。结果表明,热压缩过程中热压缩接头连接区(BZ)的峰值剪切应力随变形温度的降低及应变速率的增加而增大,接头BZ的宽度随变形温度和应变速率的增加而减小。接头BZ边缘由沿剪切方向变形的晶粒组成,接头BZ中心由细小的等轴再结晶晶粒组成。接头的动态再结晶机制为连续动态再结晶(CDRX),且CDRX的程度随下压量、变形温度及应变速率的增加而增大。此外,在界面剪切力的作用下接头BZ边缘形成{112}[111]织构,接头BZ中心形成{110}[001]织构。

近α型钛合金热处理工艺的研究进展

综述了近α型钛合金热处理工艺的研究现状,从退火处理和固溶时效角度出发,详细阐述了加热温度、保温时间、冷却速度等热处理工艺参数对组织性能的影响。通过改变热处理参数,可有效改变近α型钛合金的显微组织和相组成,进而改善钛合金的综合性能,以此来满足实际生产需求,并对近α型钛合金工业化应用进行了展望。

高强高韧TB10钛合金棒材研究

介绍了西60mm×Lmm～Φ165mm×L mm高强、高韧TB10钛合金锻棒和Φ120mm×Lmm，Φ140mm×Lmm圆柱加锥形空心盲孔锻件的研究结果。结果表明：合金棒材在高强（Rm≥1100MPa）状态下，获得了Rm-KIC·αKU2的良好匹配关系。为满足Φ165mm×Lmm高强、高韧TB10钛合金锻棒的高冲击使用要求，采用了创新的热处理工艺，获得了中强状态下最佳的Rm-K·αKU2匹配关系。用Φ85mm×Lmm锻棒研究了该合金创新热处理工艺的裂纹扩展速率dα／dN，当log（△K）≤1．45（△K=28．18MPa·m^1/2）时，Ti-6-22-22S合金比TB10合金低，log（△K）〉1．45（△K=28．18MPa·m^1/2）时，TB10合金比Ti-6-22-22S合金低。

TB10钛合金的动态力学性能及绝热剪切分析

利用分离式的Hopkinson压杆,得到了不同组织状态的近β型TB10钛合金在高应变率下的动态压缩应力-应变曲线,结果表明:TB10钛合金的三种组织状态都表现出应变率敏感性。通过光学显微镜分析其显微组织的变化规律,结果表明:两相区固溶+时效、两相区固溶+双重时效的试样中均可观察到明显的绝热剪切带,且沿剪切带出现裂纹;单一固溶态试样金相观察表明晶粒的变形是均匀的,没有观察到绝热剪切带。在单一固溶态试样中出现了应力诱发马氏体相。

新型近β型医用钛合金TLM的加工、组织与性能

介绍了一种新型近β型医用钛合金TLM（Ti-（1．5—4．5）Zr-（0．5～5．5）Sn-（1．5～4．4）Mo-（23．5～26．5）Nb）的加工特性、显微组织和典型力学性能，探讨了板、棒、管典型材料的加工成形性及影响因素、不同热处理工艺与相应显微组织的变化规律，以及合金拉伸应力应变行为、高温拉伸性能、疲劳性能、耐磨性能等典型力学性能。结果表明。TLM合金是一种优良的生物医用材料，特别适合充当外科植入和矫形器械使用（人工关节、牙齿等）。

固溶温度对TB10钛合金力学性能的影响

研究了固溶温度对TB10(Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al)钛合金在热处理过程中力学性能变化规律。结果表明:当TB10钛合金在740～840℃之间固溶,并在520℃时效时,在相变点以下固溶,随着固溶温度的升高,材料的强度降低、塑性升高,但在800℃时网状晶界α相恶化了材料的塑性,在相变点以上固溶时,材料的强度和塑性随着固溶温度的升高而下降;时效后的TB10钛合金随着固溶温度升高,材料的强度升高、塑性下降;当固溶温度为740℃时,时效态的材料强度和塑性比固溶态略有升高,固溶温度越高,时效强化效果越显著,时效态材料的塑性比固溶态的低,但在800℃时由于晶界α相的网状被破坏使时效态材料的塑性比固溶态的高。

TB10钛合金的焊接组织与性能

研究电子束焊接态TB10钛合金的显微组织和力学性能。结果表明:TB10板材焊区经过固溶及双重时效后,可得到较好的强度配合以及优异的显微组织和力学性能;焊接和焊接前的热处理工艺使焊区的抗拉强度、屈服强度和塑性均有所下降;经过(725℃,1 h,FC)固溶处理后经双重时效处理后,焊区的冲击断裂韧性达到31.3～45.6J/cm^2;固溶+双重时效处理后,合金基体和焊区的显微组织由β相、粗大的初生α相、短小细长的针状次生α相组成;热处理后,合金元素在不同相中的重新分布使各相变得更加稳定。

时效处理对近β型钛合金TLM组织与性能的影响

研究了不同时效温度和保温时间对近β型钛合金TLM微观组织和力学性能的影响。结果表明,经β单相区固溶+时效处理后合金微观组织特征为:沉淀α相在晶界两侧沿一定的晶体学位向呈集束状析出,晶内也有大量沉淀α相产生。随着时效温度升高,沉淀α相尺寸逐渐增大且趋于均匀,合金强度降低,塑性增强。当时效温度从480℃升高至510℃时,强化效果最为明显,合金的抗拉强度增量达到最大值184 MPa;当时效温度从510℃升高至540℃时,抗拉强度增量最小,仅63 MPa。随着保温时间的延长,晶界附近析出的集束状α相尺寸明显增大,且在原来未析出区域也有α相产生,分布逐渐趋于均匀。在480℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度增大,塑性降低;在510℃下进行时效时,合金强度和塑性随保温时间延长变化不明显;在540℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度减小,塑性增强。

一种新型近β型TLM钛合金室温弹性变形行为研究

通过拉伸加载-卸载实验、OM、SEM和TEM等手段,研究了TLM钛合金在冷变形和短时时效两种条件下的室温弹性变形行为.结果表明:TLM钛合金棒经冷变形和短时时效处理后,在原始β基体上析出细小沉淀α相(即应力诱发马氏体α相),其室温拉伸加载-卸载曲线出现显著的非线性弹性变形特征.建立了析出沉淀α相体积分数与可恢复应变值、弹性模量和室温强度的定量关系.当沉淀α相的体积分数为13%时,可恢复应变值达最大值2.2%,强度值高达910 MPa,拥有优异的综合力学性能,适合于制造长寿命植入假体器件.

TB10钛合金筒体反挤压成形的有限元模拟

通过热模拟实验得到TB10钛合金的流动应力-应变曲线,应用DEFORM-3D软件建立材料模型。基于刚塑性有限元法,对TB10钛合金筒体反挤压过程进行数值模拟。分析了挤压过程的载荷-行程曲线,以及坯料内部的温度、速度、应力、应变等的分布,并对模拟过程中的误差来源做了分析。研究表明,在摩擦因子较小(m=0.1)的情况下,挤压载荷较为稳定,筒壁处金属流动速度均匀,但局部变形不均和应力集中可能在表面形成裂纹。

激光冲击近β型钛合金的室温拉伸和高周疲劳性能及其断裂机理

目的提高近β钛合金的强度和高周疲劳性能。方法对两相区固溶时效热处理后的TB6和Ti55531钛合金锻态材料表面进行了激光冲击强化(LSP),并对强化前后的试样进行室温拉伸和高周疲劳试验。采用扫描电镜(SEM)对拉伸和高周疲劳断口进行了观察和分析。结果与未LSP的样品相比,LSP后TB6和Ti55531钛合金的抗拉强度(Rm)分别提高了25 MPa和25 MPa,提高比例分别为2.26%和2.02%;屈服强度(Rp0.2)分别降低了48 MPa和30 MPa,降低比例分别为4.58%和2.54%;断面收缩率(A)、延伸率(Z)和弹性模量略有提升。在低应力水平下,LSP后Ti55531合金的疲劳寿命高于TB6合金,而在高应力水平下,TB6合金具有略高于Ti55531合金的疲劳寿命。结论经过和未经LSP的TB6和Ti55531钛合金的拉伸断裂模式均为微孔聚集型韧性断裂与沿晶脆性断裂混合的断裂模式,表面激光冲击不改变其拉伸断裂模式,近β钛合金在不同应力状态的疲劳寿命差异与材料显微组织差异导致的疲劳裂纹萌生和扩展速率不同有关。

高强近β型钛合金电子束焊的焊后热处理

论述了高强近β型钛合金电子束焊的焊后热处理对显微组织、力学性能和断裂特性的影响.随着焊后热处理温度的提高,将引起母材和焊接接头β晶粒中α沉淀相的粗化,并促使在β晶界处粗大的、更加连续的α相的长大.与显微组织的变化相一致,高的焊后热处理温度促进了母材及焊缝区硬度和强度的下降和韧性的提高.并在570℃/24 h,AC时效时达到最佳强韧性匹配.之后,随着时效温度继续升高,韧性反而会降低.

近β钛合金TLM表面双层辉光等离子渗氮及其腐蚀性能研究

为改善生物医用钛合金的表面性能及植入人体后的耐腐蚀性能,利用双层辉光等离子技术在近β钛合金TLM表面进行渗氮处理。通过金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、电子显微镜及电化学工作站研究渗氮后TLM钛合金的截面金相、相结构、显微硬度及表面改性前后TLM钛合金在人工模拟体液(hank's溶液)中的电化学腐蚀性能。结果表明:近β型钛合金TLM表面渗氮处理后,可得到一层致密、均匀的改性层,厚度约4~5μm。其主要成分为Ti_2N和Ti-cubic,显微硬度由(238±10)提升至(874±10)HV;电化学腐蚀实验中渗氮改性层的E_(corr)从-0.5923上升至-0.4904 V,I_(corr)由3.653×10^(-7)降低至8.742×10^(-8)/cm^2,交流阻抗值显著增大,表明TLM钛合金表面渗氮改性处理可以提升其在人工模拟体液中的耐腐蚀性能。

热处理对新型医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金显微组织与力学性能的影响

分析了不同热处理制度对新型医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:经(α+β)两相区固溶处理后,合金主要由初生α相和β相组成;初生α相尺寸短小,以颗粒状形式出现在晶粒内部和晶界附近。在实验参数范围内,升高固溶温度导致初生α相的体积分数降低,β相的体积分数增加。经β单相区固溶处理后,合金主要由单一β相组成;随着固溶温度升高,β相晶粒逐渐长大,晶粒尺寸约为25μm。经(α+β)两相区固溶+时效处理后,在β相基体上析出针状α相,尺寸细小,呈交叉排列。经β单相区固溶+时效处理后,在β相晶界附近和晶粒内部析出尺寸大小不一的细针状α相;晶界附近析出的α相具有一定的取向,晶粒内部析出的α相横纵交错,大小不均匀。经固溶处理后,合金获得中等水平的强度和较好的塑性;随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐减小,塑性和弹性模量逐渐增加。经(α+β)两相区固溶处理后,合金的抗拉强度与屈服强度之差(Rm-Rp0.2)较β单相区固溶处理后的大。经(α+β)两相区固溶+时效处理后的合金强度增量高于β单相区固溶+时效处理后的合金强度增量。在相同时效条件下,随着固溶温度升高,合金的强度和模量逐渐减小,延伸率基本保持不变。经780℃/30min固溶空冷+480℃/6h时效空冷处理后合金的弹性模量达最小值(E=64GPa),最接近于人体自然骨骼等硬组织的弹性模量。

大尺寸TB6钛合金超声波探伤浅析

TB6是一种具有高强度高韧性的近β型钛合金。该合金在锻造过程中的组织形态的变化在超声波探伤中会以杂波水平的高低显示。该显示会影响检测人员对合金的质量判断,本文通过对TB6合金生产过程中不同组织形态进行超声波检测,在超声波检测中用不同探头和仪器匹配得出的波形信息进行分析,并对不同组织状态的TB6合金的超声波探伤提出见解。

氢化物诱导微观组织调整对亚稳β型Ti-10V-2Fe-3Al合金力学性能的影响

钛合金热氢处理技术可以通过调整显微组织来提高近净成形钛合金产品的力学性能。氢作为间隙元素通常存在于局部应力集中区,引起晶格膨胀或扭曲变形。热氢处理技术发展至今,尽管已经十分成熟,但由于β型钛合金组织复杂且对热处理敏感等原因,使得该项技术在β型钛合金中的应用较少。

高性能钛合金粉末冶金技术研究

采用热等静压预合金粉工艺对Ti - 6Al - 4V钛合金粉末冶金技术进行了研究 ,同时就原料粉状态对粉末钛合金性能的影响进行了初步研究 ,并进行了近净形成型工艺试验。结果表明 ,采用预合金粉工艺制备的Ti- 6Al - 4V粉末钛合金材料性能良好 ,且可实现近净形成型 ;这说明预合金粉工艺在制备高性能。

Timetal 834钛合金在450℃和600℃下的疲劳裂纹扩展行为

Timetal834钛合金是专门为先进涡轮发动机设计的一种近α型钛合金。该合金在375～475℃范围内表现出动态应变时效效应，这种效应在450℃时最为显著。为了了解Timetal834钛合金在更高温度下的疲劳裂纹扩展行为，