水下搅拌摩擦加工Ti-15-3合金的组织及超塑性变形

采用水下搅拌摩擦加工技术制备细晶Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn(Ti-15-3)合金。通过电子背散射衍射对搅拌区(stirring zone,SZ)晶粒细化机制进行分析。用电子万能试验机对SZ试样进行超塑性拉伸。结果表明:SZ高角度晶界比例为74.5%,平均晶粒尺寸为1.8μm,主要的晶粒细化机制为连续动态再结晶;在变形温度为675℃,应变率为3×10^(-4)s^(-1)时,SZ试样的伸长率达到了465%,为超塑性,主要变形机制为晶界滑移,同时伴随连续动态再结晶和β→α相变。

Ti-15-3 合金的超塑性及应用

研究了Ｔｉ－１５－３钛合金薄板退火状态和冷轧状态的超塑性，ｍ值均在７００℃出现峰值，达０．４，延伸率为２６０％。冷轧箔材在７００℃可吹塑成形复杂构件，并可获得优良的力学性能。该构件在卫星上得到应用。

Ti－15－3合金的性能数据

研究了可冷成形的Ｔｉ－１５－３高强钛合金两种时效制度的全面力学性能，为该合金的扩大应用提供了依据。

Ti-15-3钛合金超塑行为研究

为系统了解Ti-15-3合金的超塑性,研究了固溶态和两种不同变形量冷轧态的Ti-15-3合金板材在700～800℃和1×10^-4～3×10^-3s-1应变速率范围内的超塑性行为.结果表明：Ti-15-3合金具有较好的超塑性能,冷轧态合金的延伸率均优于固溶态,且随着板材冷轧变形量的增大而增大;各应变速率下,该合金都在780℃时获得最大延伸率和应变速率敏感性指数.在780℃和1×10^-4s^-1条件下拉伸时,冷轧变形量为52%的Ti-15-3合金板材获得了370%的延伸率,m值为0.56;变形温度和速率对合金的超塑性能影响很大,合金的延伸率在730～780℃范围内随温度的升高和应变速率的降低而升高,合金的流变应力则随之下降.

Ti－15－3钛合金的应用研究

研究了冷加工对Ｔｉ－１５－３合金时效性能的影响，并研究了该合金的冷成形性能及零件制造工艺，为Ｔｉ－１５－３高强钛合金钣金零件的应用提供了经验。

Ti-15-3合金超塑性行为及组织演化

采用恒应变速率法研究了Ti-15-3合金的超塑性变形行为以及变形过程中的显微组织演化。结果表明，n-15-3合金在变形温度为750-850℃，应变速率为3．2×10-5-2．2×10-3s-1的条件下获得了较好的超塑性，并且温度为800℃，应变速率为3．2×10-4s-1时，最大伸长率达到了565％。在最佳变形条件下，试样变形区发生了明显的动态再结晶，有利于原始B晶粒进一步细化，超塑性得到较大程度地提高。但随着变形温度的升高和应变速率的降低，高温下变形时间大幅延长，再结晶的B晶粒聚集长大，导致显微组织发生显著粗化，超塑性能下降。超塑性拉伸后，n-15-3合金断口上的空洞体积分数较高且空洞之间相互连接，变形温度对空洞尺寸影响显著，空位聚集和空洞连接是Ti-15-3合金超塑性断裂的主要机理。

固溶时效处理对Ti-15-3合金显微组织及力学性能的影响

用金相显微镜、透射电镜和电子拉伸机研究了固溶时效处理对Ti—15—3合金组织和力学性能的影响。结果表明，Ti-15-3合金经固溶与时效处理后，析出的针状α相随原始β相晶粒尺寸的增大而变得细小、均匀，合金的强度增大，塑性降低；在仅相析出形式一致的前提下，强度的高低取决于α相的尺寸和α相所占体积分数；在650～710℃高温时效状态下，温度越高析出的α相越少且尺寸细小。因此，合金的强度和塑性受α相的数量、大小、均匀性等综合因素的影响。

Ti-15-3合金超塑性变形及微观组织演变

研究了Ti-15-3合金以不同的应变速率进行一段拉伸与二段拉伸后的力学性能与微观组织。试样在超塑性变形过程中发生了不同程度的连续动态再结晶,第二相粒子弥散分布在β相基体中,晶粒尺寸随变形量的增加而减小,而晶界取向差则随变形量的增加而增加。非理想组织的Ti-15-3合金在二段拉伸条件下表现出更好的超塑性。

板弹簧真空时效处理工艺研究

针对空间用板弹簧的使用要求,开展Ti-15-3钛合金材料的真空时效处理工艺研究。通过调整时效温度和时效时间,分别对板弹簧进行时效处理。第一批次板弹簧时效温度450℃,第二批次时效温度520℃,第三批次采用双级时效(第一级温度450℃,第二级温度520℃)。对所有三个批次的板弹簧试验件进行拉伸试验,试验结果显示第一种时效处理工艺处理的ti-15-3材料获得了很高的拉伸强度,但屈服强度较差。采用第二种时效处理工艺和第三种时效处理工艺的ti-15-3材料抗拉强度和屈服强度都很高,但是第二种时效处理工艺获得的延伸率较为离散,选择第三种时效处理工艺作为板弹簧产品时效处理工艺。