Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金流变行为及BP神经网络高温本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变热压缩实验,以实验获得的数据为基础,研究Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金流变行为,通过正交实验对影响合金的流变应力因素进行分析,并建立基于BP神经网络的合金高温本构关系模型。结果表明:影响合金流变应力的主要因素依次为应变速率、变形温度和应变量;Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金在热变形时的流变应力对应变速率和变形温度都较为敏感。当变形温度较低,应变速率较高时,合金变形呈流变软化特征,当变形温度较高,应变速率较低时,合金变形趋向于稳态流动;利用BP神经网络建立的合金高温本构关系模型,具有较高的精度,其相关性系数达到0.9949,平均相对误差在3.23%,预测值偏差在10%以内的数据点达98.79%,该预测模型可作为Ti2AlNb基合金塑性成形过程有限元模拟的本构关系。

Ti-22Al-24Nb-0.5Mo粉末合金的制备及电子束焊接

采用预合金粉末热等静压工艺制备了Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,%)粉末合金,对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo粉末合金环坯和板坯进行电子束焊接.采用OM,SEM,EPMA和X射线三维成像技术对焊接接头的微观组织进行表征,研究了焊后热处理对焊接接头显微硬度、拉伸性能和持久性能的影响.结果表明,热等静压温度显著影响Ti-22Al-24Nb-0.5Mo粉末合金的孔隙分布.在1030oC热等静压成型的粉末环坯经980oC,2 h,真空炉冷热处理后表现出较好的可焊性.焊接接头熔合区、热影响区和母材的化学成分均匀,虽然显微组织差异明显,但是显微硬度无明显区别.拉伸及持久性能测试试样皆断裂于熔合区.焊接接头熔合区存在大量的显微孔隙是焊接接头发生断裂的失效机制.焊后热处理可以减少焊缝处的显微孔隙数量,从而提高焊接接头塑性及高温持久寿命.

Ti-22Al-24.5Nb-0.5Mo合金板材制备及热处理工艺研究

采用真空自耗电弧炉进行3次熔炼得到Ti-22Al-24.5Nb-0.5Mo合金铸锭,铸锭经五火锻造、三火热轧、板材压校、表面处理等工序,得到规格为δ1.2 mm×600 mm×1000 mm的宽幅薄板。其中,五火锻造及第一火轧制均在单相区进行,第二火轧制为换向轧制并在两相区进行,成品轧制采用保温轧制的方式。结果表明:保温轧制温度为1050℃时板形最优,且经单时效或固溶+时效处理后均为脆性断裂。相比于固溶+时效的热处理方式,经单时效处理析出的等轴α_(2)相与次生针状O相较多,α_(2)相尺寸较大,O相片层细小,可以提高合金的强度。经固溶+时效处理可以提高合金的延伸率,但强度略低于单时效。

Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo合金的压缩超塑性

对Ti 2 4Al 14Nb 3V 0 5Mo合金的超塑压缩变形行为进行了研究·结果表明 ,该合金的最佳超塑温度为 980℃ ,最佳应变速率范围为 (2× 10 -4 ～ 2× 10 -3 )s-1· 在超塑变形过程中 ,条状O相和α2 相中发生了动态再结晶和等轴化过程 ;B2相中发生了动态回复·新形成的硬相等轴晶粒可在软的基体中滑动和转动 ,造成的应力集中由B2相中的位错运动松弛·

Ti-22Al-24Nb-1Mo O相合金箔材的加工与性能

介绍了一种采用β相区开坯、α_2+B2相区热轧、利用四辊可逆冷轧机冷轧Ti-22Al-24Nb-1Mo O相合金0.1 mm厚箔材的工艺过程。研究轧后退火和固溶处理对合金箔材组织和拉伸性能的影响。结果表明:退火后合金组织由等轴O相+B2相组成,其中O相(体积分数)约50%;固溶后合金组织由少量等轴O/α_2相+B2相组成;经两种热处理工艺处理后,合金均能获得良好的室温拉伸性能。

Ti-22Al-26Nb-2Ta-0.5Y合金热变形行为

采用Gleeble−3500热模拟试验机对Ti-22Al-26Nb-2Ta-0.5Y合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在变形温度900~1150℃、应变速率0.001~10 s^−1范围内的热变形行为,根据DMM模型得到了3D加工图。结果表明:流动应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大;利用BP神经网络建立的合金本构关系模型具有较高的精度,其相关性系数达到0.9932,平均相对误差为7.64%,预测值偏差在15%以内的数据点达99.22%。通过对加工图分析和微观组织验证得知,失稳区域为(900~985℃,0.003~0.56 s^−1)、(1060~1120℃,0.001~0.01 s^−1)和(990~1030℃,1~10 s^−1),变形机制是局部流动、绝热剪切和裂纹;稳定区域为(900~1000℃,0.001~0.03 s^−1),变形机制是超塑性。Ti-22Al-26Nb-2Ta-0.5Y合金最佳变形工艺参数为温度900~1000℃、应变速率0.001~0.03 s^−1。

Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金的超塑性能及超塑变形时的组织演化

研究了Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金在900～1020℃,3.3×10-4～3.3×10-2s-1条件下进行的超塑性拉伸性能结果表明:除温度900℃,应变速率3.3×10-2s-1外,合金都显示出超塑性,延伸率范围为105%～1570%,最佳变形温度为980℃,最佳应变速率为3.3×10-4s-1,在此条件下拉伸时,延伸率达到最大值1570%。应变速率对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金的组织演化有显著影响。在较高应变速率下变形,α2相尺寸先随温度升高至940℃有所减小,之后则随温度的升高有所粗化;而在较低的应变速率下变形,α2相呈粗化且不均匀的趋势,高的延伸率与大晶粒周围镶嵌许多小颗粒能有效协调变形。

改造Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊缝组织与增强连接界面性能的工艺

研究近等温锻造+梯度热处理工艺对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊接接头的显微硬度变化、合金元素扩散趋势、显微组织特征和拉伸性能的影响。结果表明:近等温锻造+梯度热处理能使焊接接头得到强化。经近等温锻造和梯度热处理后焊缝熔合区形成的马氏体α′和α″相分解为α(α2)+β的平衡组织;TC11合金热影响区的魏氏组织转变为网篮组织;试样具有良好的500℃高温综合性能(σb:840MPa,δ:18.5%,ψ:65%)。

Superplasticity of a Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo Intermetallic Alloy

Superplastic properties and microstructural evolution of a Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo (at. pct) intermetallic alloy were studied. Optimum superplastic properties were obtained for temperatures in the interval 960℃≤5 T≤5980℃. The apparent activation energy in the superplastic regime was determined and the deformation mechanism was also discussed. Based on the studies, a curve panel with three sheets sandwich structure was fabricated successfully. The microstructures corresponding to different strain in the part were also studied.

Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金的β晶粒长大行为研究

研究了不同等温退火温度下Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金的β晶粒长大行为。结果表明,合金的β晶粒尺寸是时间和温度的函数,并呈现Hillert分布的统计分布规律。随着等温退火时间的延长,晶粒的生长速度呈现降低的趋势,生长指数n的范围为0.42~0.44。随着等温退火时间的延长,合金的生长激活能呈现增大的趋势,范围在86.8~126.7 kJ·mol^-1。

Ti-22Al-24Nb合金热变形行为及本构关系

对等温锻造的Ti-22Al-24Nb合金在变形温度650~850℃、应变速率0.001~1 s^(-1)条件下使用Gleeble-3800热模拟试验机进行了40%变形量的热压缩实验。基于实验数据研究了Ti-22Al-24Nb合金的热变形行为,并分别建立了该合金基于应变补偿的Arrhenius和BP神经网络本构模型。结果表明,Ti-22Al-24Nb合金具有正应变速率和负温度敏感性。在变形开始后,流动应力急剧增大至峰值应力,随后硬化和软化效应逐渐达到平衡,流动应力缓慢下降并达到稳态平衡。应变补偿本构模型相关系数R为0.942,平均相对误差e_(AARE)为14.83%;BP神经网络本构模型的相关系数R为0.992,e_(AARE)为4.46%。建立的BP神经网络本构模型具有比应变补偿本构模型更高的预测精度,更加适用于准确预测Ti-22Al-24Nb合金的流动应力。

长时间热暴露对Ti-24Al-15Nb-1Mo合金组织和性能的影响

采用熔模精密铸造及热等静压技术制备Ti-24Al-15Nb-1Mo合金模拟件,然后在600、650、700℃大气氛围下,经过100、300、500 h热暴露,取样研究其微观组织和室温拉伸性能的变化。结果表明,在热暴露过程中,Ti-24Al-15Nb-1Mo合金的非平衡组织逐渐向平衡态转变,导致自身组织分解、析出、粗化等一系列的转变,从而对合金的力学性能产生较大影响。经热暴露后,其抗拉强度从863 MPa下降到最低742.7 MPa,塑性也有所下降,延伸率相对热等静压态的最大下降量为56%。

固溶时间对Ti-22Al-24Nb合金力学性能及断裂行为的影响

对Ti-22Al-24Nb合金进行不同时间的固溶处理,采用拉伸试验和平面应变断裂韧性测试,结合光学显微镜和扫描电镜观察合金微观组织及断口形貌,分析固溶时间对Ti-22Al-24Nb合金力学性能及断裂行为的影响。结果表明：经不同固溶时间处理后,合金断裂形式是解理断裂;随固溶时间的增加,合金断口的韧窝数量先增加后减少,强度先降低再升高,塑性和断裂韧性呈先升高再降低的趋势;当固溶120 min时,Ti-22Al-24Nb合金具有最佳的强韧性匹配,KIC达最大值为51.6 MPa·m^1/2,其抗拉强度为950 MPa,屈服强度为915 MPa,伸长率和截面收缩率分别为15.69%和42.28%。

热处理对Ti-22Al-25Nb-2V合金显微组织及性能的影响

为研究热处理对Ti-22Al-25Nb-2V合金显微组织及性能的影响,采用粉末冶金法制备Ti-22Al-25Nb-2V合金,1 100℃固溶处理后,在700~850℃进行时效处理,测试合金的显微硬度、相对密度和压缩强度等物理性能,并对合金微观形貌进行观察分析。结果表明:固溶处理合金显微组织由大量β/B2相和少量α2相组成;V元素的添加,提高了相的转变温度、增加了合金的β相稳定性并促进了O相的形成,使时效处理过程中O相从基体B2相析出,形成三相组织;随时效温度的增加,合金的相对密度和显微硬度降低,压缩强度和屈服强度先降低后升高。700℃时效处理合金塑性与硬度均达到最高,800℃时效处理合金压缩强度和屈服强度最低,850℃时效处理合金硬度最低为316 HV。

粉末冶金Ti-22Al-25Nb-2V合金的烧结工艺对其组织结构的影响

为了提高发动机材料的高温服役性能并降低自重,采用粉末冶金法制备组织致密的Ti-22Al-25Nb-2V合金。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪和X射线衍射仪(XRD)表征合金的形貌及结构,分析预烧处理、烧结温度和保温时间对合金组织结构的影响。结果表明:预烧处理后,预合金生成了α2相和B2相,边缘产生钝化现象;随烧结温度的升高,O相的晶粒尺寸基本保持不变。在烧结温度900~1000℃,合金组织主要为(α2+B2+O)三相,O相含量较多,基体B2相次之,α2相最少;在烧结温度1050~1100℃,合金中O相和B2减少,新生α'2相增多。保温时间从0.5h增加到1.5h,合金表面的气孔明显减少,致密度逐渐提高。

时效对Ti-22Al-24Nb合金显微组织及力学性能影响

研究了经1000℃／2h／WC（水冷）固溶处理的Ti-22A1-24Nb合金在不同时效条件下的组织演变规律，且进行了不同时效时间下组织的力学性能测试。结果表明：时效时间对显微组织中相的含量和尺寸的变化影响较为明显。随时效时间增至24h时，部分晶粒发生了长大，且次生α2／O相长大明显，初生的α2相长大并等轴化。随时效温度的升高，晶粒尺寸变化不明显。经780℃／20h／AC（空冷）时效处理后，合金常温力学性能提升较小，抗拉和屈服强度分别提升至1022和950MPa，但塑性却大大降低至3％左右，随时效时问延长至24h，强度增加，塑性变化不大；合金高温力学性能为强度增加不明显，但塑性明显增加，其伸长率为20．27％，随时效时间延长至24h，合金的高温强度进一步增加，抗拉强度为1019MPa，屈服强度为977MPa，但高温塑性出现了下降。

固溶温度对Ti-22Al-24Nb合金显微组织的影响

研究了经开坯锻造的Ti-22Al-24Nb合金在不同固溶温度下的显微组织变化规律。结果显示:开坯锻造后Ti-22Al-24Nb合金的显微组织为等轴三相(α_2+B2+O)组织。随固溶温度的升高,初生板条状O相和等轴α_2相转变为B2基体相,B2相的体积分数逐渐增大。当固溶温度为1000℃时,B2相发生再结晶,出现了细小晶粒组织。固溶温度升高到1040℃时,晶粒明显长大,达200μm左右,且未溶解的初生α_2/O相也有所长大。油冷过程中,由于再结晶时间充分,晶粒变大。

Ti-22Al-23Nb-1Mo-1Zr合金环锻件组织演变及力学行为

以五元系Ti_(2)AlNb合金Ti-22Al-23Nb-1Mo-1Zr(原子分数/%)环锻件为研究对象,借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和力学性能检测设备,研究合金在不同固溶温度(850,880,900℃)+750℃时效处理工艺下的组织演变、拉伸性能及断裂行为。结果表明:固溶处理后,随固溶温度的增加,细片层O相易固溶于B2相基体中,粗片层O相逐渐粗化,O相体积分数下降;后经时效处理后,有少量细片层O相从B2相基体中析出,粗片层O相进一步粗化,O相体积分数趋于一致;合金强度随固溶温度增加呈下降趋势,而塑性呈上升趋势;拉伸断口形貌为典型解理和韧窝混合断裂的准解理特征,纵向断口存在微裂纹、滑移特征以及沿拉伸方向伸长的弯曲片层O相;位错在B2/O相界塞积,片层O相尺寸细小,能够有效减小位错滑移距离,使得合金强化作用较强。

Effect of Sputtered TiAlCr Coatings on Oxidation and Hot Corrosion Resistance of Ti-24Al-14Nb-3V

The effect of sputtered Ti-50Al-10Cr and Ti-50A1-20Cr coatings on both isothermal and cyclic oxidation resistance at 800-900℃ and hot corrosion resistance at 850℃ of Ti-24Al-14Nb-3V was investigated. Results indicated that Ti-24Al-14Nb-3V alloys exhibited poor oxidation resistance due to the formation of Al2O3+TiO2+AlNbO4 mixed scales in air at 800-900℃ and poor hot corrosion resistance due to the spoliation of scales formed in Na2SO4+K2SO4 melts at 850℃. Both Ti-50Al-10Cr and Ti-50Al-20Cr coatings remarkably improved the oxidation and hot corrosion resistance of Ti-24Al-14Nb-3V alloy.