Ti-22Al-27Nb合金平衡相结构预测

在Ti Al Nb三元系热力学数据库基础上 ,运用相图计算技术预测了Ti2 AlNb基合金Ti 2 2Al 2 7Nb的相比例和相组成等平衡相结构信息 ,并揭示了该合金相结构的演化过程 ,与实验结果吻合较好。随着温度的变化 ,该合金中存在的平衡相也随之变化 :在 10 5 0℃以上全部转变为B2相 ,在 10 0 0～ 15 0 0℃之间α2 +B2两相共存 ,在 843～ 10 0 0℃之间为α2 +B2 +O1三相共存 ,在 75 0～ 843℃之间为α2 +B2 +O2三相共存 ,在 72 7～ 75 0℃之间为O2 +B2两相共存 ,在 72 7℃以下全部转变为O2相。

激光焊接Ti-22Al-27Nb合金工艺性能研究

Ti2AlNb基合金由于具有高的比强度、断裂韧性和高温强度等优点而备受关注,本文研究脉冲激光和连续激光焊接对Ti-22Al-27Nb合金焊缝成形和室温拉伸性能的影响。结果表明,脉冲激光焊接Ti-22Al-27Nb合金焊缝容易形成气孔,连续激光焊接可得到无气孔且成形较好的焊缝。连续激光焊接时Ti-22Al-27Nb合金焊接接头抗拉强度随焊接热输入增加而增大,最高可达到母材的95%,断口形貌主要是解理或准解理断裂。脉冲焊接时抗拉强度均未超过母材的80%,脉冲焊接时断口形貌为解理断裂。

Ti-22Al-27Nb合金线性摩擦焊接头组织与显微硬度分析

对Ti-22Al-27Nb合金进行了线性摩擦焊及热处理试验,并对热处理前后焊接接头的微观组织和显微硬度进行测量分析.结果表明,利用线性摩擦焊方法焊接Ti-22Al-27Nb合金得到的接头无焊接缺陷.焊态下,焊缝区形成了B2单相区组织.热力影响区为B2+O+α_2相三相区,出现等轴α_2相,针状O相几乎消失.热处理后在焊缝区析出板条状O相和针状O相,热力影响区为O相均匀分布的两相区.母材处的显微硬度值最低约为300 HV,随着向焊缝靠近,显微硬度值逐渐增加,焊缝中心达到最大值354 HV.热处理后,由于板条O相和针状O相的沉淀析出,使焊缝中心显微硬度急剧增加.

焊后热处理对Ti-22Al-27Nb合金激光焊接接头组织与高温性能的影响

研究焊后热处理对激光焊接2．5mm厚Ti-22A1-27Nb合金组织和高温力学性能的影响。结果表明，Ti-22A1-27Nb合金激光焊接焊缝组织为单一的B2相。焊缝650℃高温抗拉强度为母材的75％，塑性则仅为母材塑性的40％左右。拉伸断口形貌为岩石状，呈现沿晶断裂特征。经过焊后热处理，焊缝组织为B2相＋O相。相对于未热处理接头，热处理后焊缝和热影响区的硬度下降很多并趋于平缓。热处理温度750℃、保温时间1h时焊接接头650℃高温抗拉强度达到了母材的87．5％，塑性为母材的82．2％，接头断裂形式为解理断裂。

Ti-22Al-27Nb合金的晶粒长大行为

通过测量Ti-22Al-27Nb合金的晶粒尺寸并进行拟合计算,研究了Ti-22Al-27Nb合金在不同等温退火温度及时间下的晶粒长大行为。结果表明,随着等温退火温度、时间的增加,Ti-22Al-27Nb合金的晶粒尺寸呈现增加的趋势,但随着等温退火时间的延长,晶粒尺寸的长大速度呈现降低的趋势。等温退火温度为1070℃,合金的晶粒长大生长指数为0.38;而当温度升高至1090℃时,生长指数达到了0.44。随着等温退火时间的增加,Ti-22Al-27Nb合金的晶粒长大激活能呈增加趋势,范围在132.8~267.2 kJ·mol^(-1)。

激光冲击诱导Ti-22Al-27Nb合金相变行为研究

研究了激光冲击强化Ti-22Al-27Nb合金的相变行为,分析了激光冲击强化工艺参数对其组织相变的影响。结果表明,随着激光冲击能量、光斑搭接率、激光冲击次数的增加,B2相向O相转变增加,表层显微硬度及其影响层深度也随之增加;激光冲击次数对O相的转变影响更为显著,当激光冲击次数由3次增加到7次时,近表层O相含量相比基体由21.63%增加到25.66%;激光冲击诱导了显著的塑性变形,引入了位错缺陷,导致绝热温度升高,促进了B2相向O相转变。

Ti-22Al-25Nb微铣削加工参数仿真与试验

为得到合理的Ti-22Al-25Nb微铣削加工参数,用Abaqus建立Ti-22Al-25Nb三维微铣削有限元模型,设计正交仿真方案,研究铣削深度、主轴转速和每齿进给量对微铣削力的影响规律,并进行微铣削试验对仿真结果进行验证。结果表明,铣削深度对微铣削力的影响最大,每齿进给量的影响最小,得出最优的加工参数,使用该参数进行微铣削加工试验,微铣削力仿真值与试验值的平均相对误差为11.4%,验证了微铣削加工三维有限元仿真的准确性,为Ti-22Al-25Nb微铣削加工提供了参考。

Ti-22Al-25Nb三维铣削加工切削力分析

作为一种新型材料,Ti-22Al-25Nb组织成分和结构性能研究已较为成熟,但对其加工性能方面的研究较少。利用ABAQUS/Explicit软件建立了三维铣削有限元模型,设计单因素试验和正交试验,通过极差和方差法分析不同的参数组合对切削力的影响程度。试验结果发现,切削力随着进给量和切削速度的增加而升高,但增幅较小;随着切削深度的增加切削力升高,增幅较大,影响效果明显。试验证明,对切削力的影响主次顺序为a_(p)f_(z)v。该试验为研究Ti-22Al-25Nb材料铣削工艺参数优化提供了一种方法。

Ti-22Al-25Nb微铣削表面粗糙度试验研究

为研究Ti-22Al-25Nb微铣削的表面质量并确定合适的加工参数,对Ti-22Al-25Nb进行三因素五水平的微铣削正交试验和极差、方差分析,根据振动信号绘制稳定性极限图,研究铣削深度、每齿进给量和主轴转速对加工稳定性和表面粗糙度的影响规律。结果表明,铣削深度对表面粗糙度的影响最大,主轴转速次之,每齿进给量最小,并得出最优加工参数组合,此时表面粗糙度为0.21μm。该研究为Ti-22Al-25Nb微铣削加工提供了理论支持。

Ti-22Al-25Nb与TC11异种钛合金的线性摩擦焊接

通过Ti-22Al-25Nb(Ti2AlNb基合金)与TC11((α+β)钛合金)的线性摩擦焊接,研究焊接工艺参数对接头外貌及界面结合率的影响,观察接头附近显微组织,并测试了其显微硬度。结果表明,随着焊接工艺参数,如摩擦时间、摩擦频率和摩擦压力的提高,接头的结合率显著提高;在焊接和随后的冷却过程中,TC11合金侧的热影响区域发生了α→β→α′相变,形成的大量针状马氏体α′相使焊缝区的显微硬度值显著增大;Ti-22Al-25Nb合金侧的热影响区域主要发生了(O,α2)→B2/β相变,随着O相和α2相的减少,该区域金属的显微硬度值显著降低。在合适的工艺条件下,线性摩擦焊接Ti-22Al-25Nb合金与TC11合金能够形成质量完好的焊接接头。

Ti-22Al-25Nb合金热变形行为研究

在温度940～1000℃、应变速率10-2～50s-1、最大变形程度50%条件下利用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti-22Al-25Nb合金的高温流动应力变化规律进行了研究,分析了热变形参数对流动应力的影响规律,并利用Zener-Hollomon参数建立了该合金的本构关系。试验结果表明,应变速率的降低或温度的升高都会使合金的流动应力降低;变形过程中产生的流动软化现象与温升效应和组织变化有关;高应变速率(≥10s-1)条件下发生的应力不连续屈服现象与晶界突然增殖大量可动位错有关,与固溶原子的钉扎无关。

Ni-Al涂层对Ti-22Al-26Nb合金抗氧化性能的影响

采用爆炸喷涂技术在Ti-22Al-26Nb(原子分数, ％)基体上制备了Ni-68.5Al(原子分数, ％)合金涂层,涂层在 退火后与基体结合良好.XRD分析表明,退火后涂层主要由β-NiAl以及少量Al3Ti和Al3Nb组成.研究了Ni-Al涂层 对Ti-22Al-26Nb合金在800℃静态空气中氧化性能的影响. Ti-22Al-26Nb合金氧化后主要生成了疏桧多孔的TiO2, 其抗高温氧化性能很差.施加Ni-Al涂层后,高温下生成了一层致密的Al2O3,氧化动力学曲线满足抛物线规律,抗氯化性能 显著提高.

应用人工神经网络建立Ti-22Al-25Nb合金高温本构关系模型

本构方程是描述材料变形的基本信息和有限元模拟中不可缺少的数学模型,反映了流动应力与应变、应变速率以及温度之间的相互关系。文章运用Gleeble-1500热模拟机对Ti-22Al-25Nb钛合金试样进行等温压缩变形试验,以试验所得数据(变形温度940℃～1030℃,应变速率0.001s-1～1s-1)为基础,采用BP神经网络的方法建立了该合金的高温本构关系,并与传统回归拟合的方法计算出的结果进行了对比。结果表明,BP神经网络本构关系模型的预测精度明显优于传统公式的计算结果,而且模型还可以很好地描述该合金在高温变形时,各热力学参数之间的复杂非线性关系,为该合金本构关系方程模型的建立,提供了一种便捷有效的方法。

β锻造Ti-22Al-25Nb合金的组织转变与拉伸性能

采用SEM等方法观察经β相区温度锻造的Ti-22Al-25Nb合金在β相转变点以下不同热处理过程中的微观组织转变,测试所得组织状态下的合金拉伸性能。对该合金的微观组织转变规律以及与拉伸性能的关系和机理进行分析。结果表明,在固溶处理过程中,组织中原有的α2相颗粒和O相板条因溶解而减少,B2相基体含量相应增大;固溶处理温度升高可加剧各相含量的变化趋势,并在这一过程中伴随着B2相的再结晶且α2相和O相的存在对B2相的再结晶有限制作用;在时效过程中,O相以细小二次板条形式从B2相基体中析出,或在残留的α2相颗粒周边以块状形式生成。该合金经不同固溶+时效处理后均具有良好的室温及高温拉伸性能;且因固溶温度升高造成细小O相二次板条含量增多而使合金呈强度升高、塑性下降的趋势,其中以1000℃固溶+800℃时效处理的状态具有强度和塑性的最佳匹配。

Ti-22Al-26Nb合金的高温氧化行为

采用热重法研究Ti-22Al-26Nb合金在800和900℃的高温氧化行为。利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)对氧化膜的相组成和形貌进行分析。结果表明:在氧化初期该合金遵循抛物线规律,而20h以后,合金的氧化动力学符合直线规律。氧化后的产物主要由TiO2、AlNbO4和Nb2TiO7组成,氧化膜出现了分层结构且氧化温度愈高,分层愈明显。

Ti-22Al-25Nb合金ISM熔炼过程中的成分控制

采用X荧光光谱(XRF)分析水冷铜坩埚真空感应炉熔炼(ISM)加入和不加入稀土Y的Ti 22Al 25Nb合金铸锭成分,分析结果表明,在保证获得成分均匀的合金铸锭的情况下,Al的挥发烧损在28.94%～33.88%之间;加入at为0.5%～1%Y,Y的挥发烧损在w为17.20%～34.26%;采取提高熔化温度降低保温时间的措施可以降低Al的挥发烧损。

放电等离子烧结制备Ti-22Al-25Nb合金及致密化机理

以Ti-22Al-25Nb(摩尔分数,%)预合金粉末为实验初始原料,采用放电等离子烧结工艺(SPS)方法,在温度为950~1200℃,保温时间为10~20min,压力为35~80MPa的条件下制备晶粒小、组织致密的粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金。研究烧结温度、烧结压力和保温时间对预合金粉末致密化过程的影响,分析粉末的烧结致密化机理,揭示烧结温度、烧结压力和保温时间对Ti-22Al-25Nb烧结合金的相对密度、相组成、显微组织以及力学性能的影响规律,明确烧结合金的室温断裂机制。结果表明:经950℃、80MPa、10min烧结的Ti-22Al-25Nb合金相对密度达到99.43%,具有更优异的综合力学性能,其室温伸长率、屈服强度和抗拉强度分别达到9.38%、933.57MPa和990.01MPa。

Ti-22Al-25Nb合金板条组织不同热处理状态的拉伸性能研究

研究了Ti-22Al-25Nb合金在B2相区锻造后锻态、固溶态和固溶时效态的室温拉伸性能。结果表明:固溶态组织的屈服强度最高,抗拉强度最低,塑性最好。经过固溶时效后抗拉强度明显提高,屈服强度和塑性显著下降。锻态组织的强度和塑性与固溶时效态组织接近。断口分析表明,锻态和固溶时效态断口以准解理断裂为主,固溶态组织呈现出类似韧窝断裂的塑性断裂特征。固溶态试样的屈服强度最高的原因是B2相中Al元素相对含量比锻态和固溶时效态的高。

粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金的放电等离子烧结工艺数值模拟与实验研究

选用Ti-22Al-25Nb预合金粉末为实验初始原料,采用放电等离子烧结工艺(SPS)制备组织致密的粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金。采用MSC.Marc有限元软件对SPS过程中粉末的致密化过程进行了数值模拟,分析了烧结温度、保温时间和烧结压力对粉末致密化过程的影响,揭示了粉末相对密度随烧结温度、保温时间和烧结压力的变化规律。根据模拟结果,在950~1 200℃温度区间、50 MPa烧结压力和10~20 min保温时间的条件下,完成系列SPS烧结实验,制备获得Ti-22Al-25Nb合金。系统分析了50 MPa/10 min烧结条件下温度对Ti-22Al-25Nb合金的相对密度、显微组织和力学性能的影响,揭示了烧结合金的断裂机制。实验结果表明烧结合金在950℃/50 MPa/10 min条件下具有最优的综合力学性能,延伸率和屈服强度分别达到8.14%和691.04 MPa。

非晶SiO_2涂层的制备及其对Ti-22Al-26Nb合金的高温防护

以商业硅胶为原料,采用溶胶-凝胶法在Ti-22Al-26Nb合金表面浸涂制备非晶氧化硅涂层.涂层样品和空白样品在800和900℃静态空气中进行等温氧化实验,900℃静态空气中进行循环氧化实验.采用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对结果进行分析,研究涂层对Ti-22Al-26Nb合金氧化行为的影响.结果表明:涂层样品的氧化抛物线速率常数较空白样品降低,涂层提高了合金在空气中的抗氧化能力.合金表面生成氧化膜主要由TiO2,Nb2TiO7和AlNbO4组成,涂层抑制了氧化物的生长.探讨了涂层的作用机制.