Ti-1023钛合金的疲劳裂纹扩展行为

研究了Ti-1023合金轮盘轮缘的疲劳裂纹扩展规律,分析了取样方向和应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,在相同的应力场强度因子范围下,随应力比的增大,裂纹扩展速率也随之增大;而取样方向对疲劳裂纹扩展速率的影响不大;验证了全范围疲劳扩展公式,为进一步寿命估算提供了依据。

表面加工状态对Ti-1023钛合金疲劳性能的影响

通过热处理得到3种强度级别的Ti-1023合金材料。拉伸和疲劳试验结果表明，在时效温度为510--660℃的范围内，Ti-1023合金的轴向拉压疲劳极限随屈服强度的提高而提高。拉伸断口分析表明，高强度Ti-1023的断裂模式为沿晶断裂，在较低强度Ti-1023断裂模式以韧性断裂为主的韧性和沿晶断裂的混合断裂模式。疲劳断口分析则表明，在较低载荷时，时效温度对断口疲劳区域的影响较小。

Ti-1023钛合金棒材组织和性能的研究

制备了Ti-1023合金不同规格的棒材,对比分析了其低倍、高倍组织和室温拉伸力学性能。结果表明:准100mm和准350 mm棒材低倍组织呈模糊晶,而准150 mm棒材呈半模糊晶且组织均匀性较差;前两者的横截面高倍显微组织的初生α相为细小的球形,准150 mm棒材横截面的边缘区域α相等轴化良好,靠近中心区域的短棒状α相越多,说明准150 mm棒材锻压力不足和锻造道次变形量过小而导致坯料的锻透性较差。不同规格棒材及棒材不同位置的室温拉伸力学性能测试结果表明:随着显微组织的等轴初生α相增多和尺寸减小,室温强度提高;随着棒材的规格增大其强度略有降低。

Ti-1023钛合金的低周疲劳行为

研究了室温Ti-1023钛合金由应变控制的低周疲劳行为。对循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析，通过双对数线性回归处理，得出了Coffin-Mason处理模型的疲劳参数。结果表明：合金总应变幅在0．6％-0．8％时，循环初期表现出轻微的循环硬化，然后循环稳定；总应变幅超过0．8％时则表现为循环软化。表明合金的循环应力响应行为取决于外加总应变幅。

Ti-1023钛合金细晶化和组织控制工艺研究

钛合金的结构特点决定了该类金属不能单纯通过热处理细化晶粒调整组织形态 ,因此适当的变形工艺成为组织控制的有效手段。Ti 10 2 3合金的性能与组织形态、晶粒度有密切关系。通过变形得到了两种典型的近 β合金组织 ,测试分析了两种组织对应的性能 ,讨论了两种工艺得到的组织的优缺点。结果表明 ,采用传统的变形工艺只能得到个别性能突出的传统组织类型 ,如网兰组织、双态组织、等轴组织等 ,同时原始β晶粒大小不均匀 ,容易造成材料性能不均匀。必须采用现代研究手段 ,控制变形温度、变形量、变形火次 ,得到综合上述 3种组织优点的某种过渡组织类型 ,保证Ti 10 2 3合金发挥高强、高韧的综合优势。

Ti-1023钛合金大规格棒材的研究

利用自主技术熔炼了吨级钛合金铸锭,铸锭的化学成分符合技术要求、组织呈均匀的等轴晶。铸锭采用"高低高低"工艺路线进行了多火次锻造,最后锻成准360 mm的棒材。结果表明:高、低倍组织以及室温力学性能都符合技术要求。

Ti-1023钛合金热塑性变形行为及加工图

利用Gleeble3800热模拟试验机,在温度1123-1423 K和应变速率0.01-10 s-1的变形条件下对Ti-1023钛合金进行了等温压缩试验,并绘制了其流变应力曲线。基于热压缩数据,建立了该合金的Arrhenius双曲正弦型本构方程。根据动态材料模型理论,建立了合金在不同真应变下的热加工图。结果表明该合金的失稳区主要集中在高应变速率的区域内。最终通过Prasad判据确定了Ti-1023合金热变形时的失稳区和安全区。

Ti-1023钛合金切削的实验研究

本文对Ti-1023钛合金的切削现象以及车削过程进行了系统的实验研究,建立了Ti-1023的切削力和切削速度的经验公式。

高尔夫用Ti-1023钛合金板材的热处理工艺研究

研究了热处理工艺对Ti-1023钛合金板材组织和性能的影响.讨论了工艺、组织和性能之间的关系.为高尔夫用Ti-1023钛合金板材选择合理的热处理制度提供依据.

不同热处理条件下Ti-1023钛合金的绝热剪切敏感性

利用Hopkinson压杆试验系统对圆柱形试样进行室温动态压缩冲击试验,研究不同热处理制度下Ti-1023钛合金的微观组织、绝热剪切带的形成特征。结果表明,相变点以上固溶处理使Ti-1023合金组织晶粒尺寸增大,β晶界处析出细针状α相;相变点以下的固溶时效使晶粒内部析出大量球状α相,相变点以下的固溶双重时效处理的组织晶粒更为细小均匀。在较高应变率加载条件下,不同组织均表现出明显的应变率增强和增塑效应,具有明显的热塑性失稳特征。相变点以上固溶时效组织动态强度高,但塑性差,绝热剪切敏感性最大;相变点以下固溶单重时效组织最不易发生绝热剪切,但强度低;固溶双重时效组织比固溶单重时效组织的动态强度高,塑性较好,具有最好的抗冲击承载能力。

超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的强化行为及模型

基于XRD、OM、SEM和TEM分析,研究超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的组织演变及强化行为。结果表明,位错强化和析出强化效应对该合金的屈服强度影响较大。冷轧+再结晶+冷轧+双时效组合工艺可获得1518 MPa的最高屈服强度,这主要归因于显微组织中的高密度残存位错及密集而细小的次生α相。建立复合强化模型,其预测误差在16.6%以内。此外,研究发现次生α相体积分数的增加可以不断强化晶内区域,这使得沿晶断裂开始出现并逐渐占据整个断裂面。

热处理制度对Ti-1023钛合金微观组织及力学性能的影响

利用热处理工艺炉、力学性能试验机、X射线衍射仪等试验设备,研究了固溶、时效和冷却速度对Ti-1023合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,采用单一固溶处理,固溶温度略高于相变点温度时,初生α_(P)相消失,β晶粒缓慢长大,合金强度和硬度提高;该合金经固溶水冷处理后,由于冷却速度快,形成少量的α相与均匀粗大的β相共同形成网篮组织,合金强度和硬度提高;当时效时间为1 h时,时效过程形成的次生α_(S)相会产生第二相强化作用,表现出显著的弥散强化效果,合金强度和硬度升高。

Ti-62222钛合金热变形行为及变形组织研究

以Ti-62222钛合金为研究对象,对该合金热压缩过程中的变形行为及显微组织演变规律进行了研究。结果表明,Ti-62222钛合金的真应力-真应变曲线总体呈应变软化型,曲线在应变较小时出现峰值。流动应力随着应变值的升高而下降,随应变速率的增大及变形温度的减小而增大。而对其热变形组织的研究发现,随着温度的升高,合金中α相含量减小,β相含量增加,同时α相球化率升高。在大变形量的情况下,α相含量与变形量呈负相关,即变形量越大,α相含量越少;α相球化率随着变形量增大而显著提高。当应变速率处于较高水平时,α相含量随应变速率升高而降低;应变速率对片层α相球化有抑制作用,球化率随应变速率增大而减小。

选区激光熔化成形Ti-6Al-4V钛合金的研究进展

Ti-6Al-4V钛合金具备良好的生物相容性、较小的密度以及较高的比强度而常用于航空领域和生物医学领域。选区激光熔化技术作为一种增材制造技术能够制备复杂的零件而被大量用于成形钛合金。选区激光熔化成形的钛合金相比于传统工艺有着更加优异的强度,但是塑性较差。如何制备出成型质量好、力学性能优异的钛合金依然是选区激光熔化技术面临的挑战。基于此,本文结合国内外研究现状,综述了选区激光熔化成形钛合金的进展,包括工艺参数和能量密度以及制备过程中所产生的缺陷对合金性能的影响,探讨了缺陷产生的原因;并总结了后处理对成形试样的拉伸性能和疲劳性能的影响;最后对增材制造钛合金的进一步研究方向进行了展望。

三重热处理对径向锻造Ti-6Al-4V钛合金组织和性能的影响

研究了几种三重热处理制度对径向锻造Ti-6Al-4V钛合金棒材组织和性能的影响。结果表明,在接近相变点进行三重热处理时,组织为网篮状组织;第一重热处理形成的网篮组织,经过两相区的二重固溶和三重时效后组织状态变化不大;随着固溶温度的增加,合金的强度逐渐上升,且距相变点越近,增加的幅度越大;伸长率和断面收缩率有下降趋势,在接近相变点时,下降幅度更大。在两相区进行三重热处理时,Ti-6Al-4V钛合金组织是典型的双态组织,包括近等轴α相和β转变组织,β转变组织内部为针状的次生α相和残余β相;当固溶温度在920~950℃时,强度和塑性呈现出良好的匹配关系,在热处理制度为950℃/1 h,AC+950℃/1 h,OQ+560℃/4 h,AC时,材料获得最佳高强度和高塑性匹配关系。

制备Ti-6Al-4V钛合金表面微纳米结构的工艺优化

采用机械打磨、酸洗和电化学法在Ti-6Al-4V钛合金上制备微纳米孔洞结构,提高钛合金表面粗糙度和孔隙率,以增强钛合金与塑料的界面粘接强度。分析极化曲线确定最佳电解液成分;通过正交实验获得电解液中的硫酸浓度、盐酸浓度、磷酸浓度、电解时间和电解温度的最优工艺参数和粗糙度、孔隙率。结果表明,当硫酸浓度为10%、盐酸浓度为5%、磷酸浓度为0 M、氯化钠浓度为0.04 g/mL、电解时间为20 min、电解温度为50℃时,得到最佳粗糙度为5.32μm,孔隙率为45.18%。该数据也是目前所查找的文献研究中已知最好的结果。

Ti-6321钛合金钨极惰性气体保护焊接头的微观组织与力学性能

采用钨极惰性气体保护(tungsten inert gas,TIG)焊获得了质量良好的大厚度Ti-6321钛合金焊接接头,对比热处理前后焊接接头熔融区、热影响区和母材区的微观组织变化,测试焊接接头的冲击性能、断裂韧度及拉伸性能,并与母材进行对比。结果表明:焊接接头熔融区退火前的组织由粗大β柱状晶组成,晶内为充分生长的针状马氏体α′相,热影响区为β基体和初生α相组成的等轴组织,β基体中析出针状马氏体α΄相;退火后,熔融区和热影响区β晶粒内部的马氏体α΄相完全转变为次生α相。Ti-6321钛合金焊接接头的冲击韧性,断裂韧度,抗拉强度及伸长率分别为80.3 J/cm^(2),113.00 MPa·m^(1/2),873 MPa和9%,为母材的104.7%,84.1%,100%和67.7%,相比母材断口,接头冲击断口具有更为粗糙的阶梯形貌表面以及微观尺寸更小的等轴韧窝,而韧性断口表面整体更加平坦,且疲劳裂纹扩展区更窄。

冷变形及时效对Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金组织和性能的影响

通过金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子拉伸试验机等研究了冷变形和时效处理对Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金组织和性能的影响。结果表明:合金冷变形过程中没有发生相的转变。随着冷变形量的增加,合金的晶格逐渐向<011>方向旋转。合金冷变形后时效会析出均匀分布的细小针状α相,α相与β基体具有非常良好的共格关系,这有助于合金性能的提升。冷变形时效合金以时效析出强化为主,形变强化为辅。冷变形会促进时效析出,冷变形量越大,时效析出强化效果也越明显。60%冷变形时效处理的合金最大抗拉强度达到了1786 MPa。

Ti-6Al-4V钛合金环保型阳极氧化及封闭处理研究

选用Ti-6Al-4V钛合金作为基体在环保型电解液中制备阳极氧化膜,然后分别浸没在沸水、氟锆酸铵溶液、乙酸钙溶液中对阳极氧化膜进行封闭处理。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪表征和分析未封闭及封闭处理后阳极氧化膜的微观形貌、化学成分与物相结构,并配制酸性氯化钠溶液作为腐蚀介质,研究未封闭及封闭处理后阳极氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:与未封闭阳极氧化膜相比,在沸水、氟锆酸铵溶液、乙酸钙溶液中封闭处理后阳极氧化膜中微孔数量减少,化学成分发生变化,耐腐蚀性能进一步提高,但封闭处理未影响阳极氧化膜的物相结构。在乙酸钙溶液中封闭过程中发生化学反应,生成水合二氧化钛、氢氧化钛、氢氧化钙和钛酸钙等多种产物,达到协同封闭效果,赋予封闭处理后阳极氧化膜良好的表面致密性,其耐腐蚀性能好于在沸水、氟锆酸铵溶液中封闭处理后阳极氧化膜,对钛合金的防护作用更强。