眼镜架用Ti-22V-4Al合金丝制备工艺研究

Ti-422(Ti-22V-4Al)合金具有优越的综合性能,特别具有很好的冷加工成形性,因此,用于制作高端眼镜架极具潜力。为了获得规模化生产Ti-422合金眼镜丝材的最佳工艺,对该合金冷加工丝材的变形程度和热处理工艺同力学性能和组织结构的关系进行了研究。结果得出,采用φ10mm热轧坯料,辊模拉拨到φ5.0mm,退火后按55%～70%变形再辊模拉伸制得不同直径的丝材料,经780℃,30min退火处理,其组织均匀,延伸率达20%以上。然后经520℃,4h时效处理,维氏硬度达到2800MPa,完全达到眼镜架用丝材对材料硬度2700MPa<HV<3000MPa的技术要求。

添加La对Ti-6Al-4V-1.5Mn合金组织与性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ti-6Al-4V-1.5Mn-xLa(x=1、1.5、2和2.5,mass%)合金,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机等研究了合金经固溶时效处理后的微观组织和性能。结果表明:添加稀土元素La后,Ti-6Al-4V-1.5Mn合金的组织出现了明显的细化现象,组织中存在弥散分布的稀土氧化物La_(2)O_(3),对基体起到弥散强化的作用。随稀土元素La含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率先增加后降低,当La元素含量为2%时,合金的抗拉强度和伸长率最佳,拉伸断口为准解理断裂。

固溶温度对Ti-6Al-4V-4Mo合金组织与力学性能的影响

对Ti-6Al-4V-4Mo合金进行不同温度固溶+550℃×6 h时效处理,研究了不同温度固溶处理对Ti-6Al-4V-4Mo合金组织与力学性能的影响。结果表明:在800~860℃,随着固溶温度的升高,时效处理后Ti-6Al-4V-4Mo合金中析出的弥散相逐渐增多,晶粒未明显长大。固溶温度达到890℃时,时效处理合金中的弥散相发生聚集,晶粒有长大趋势。在800~920℃,随着固溶温度的升高,时效处理后Ti-6Al-4V-4Mo合金的抗拉强度、屈服强度逐渐升高,伸长率逐渐降低。860℃固溶+550℃×6 h时效处理Ti-6Al-4V-4Mo合金强塑性匹配最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为1124 MPa、996 MPa和14.6%。

Ti-22V-4Al钛合金丝材热处理方法探讨

采用真空快冷炉进行Ti-22V-4Al合金的热处理实验,同时对冷却速度与组织性能的关系进行了探讨分析。结果表明:经真空快冷炉处理,材料的组织和性能完全达到标准要求,且无第二相析出。

铸态Ti-6Al-4V-0.1B合金的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行高温压缩试验,研究了变形温度为1000～1100℃,初始应变速率为0.01～1 s-1的铸态Ti-6Al-4V-0.1B合金的变形行为。基于动态材料模型建立了加工图,并观察了变形组织。结果表明:该合金为热敏感和应力敏感型合金,热变形的最佳变形参数为1050～1100℃,应变速率在0.1～1 s-1之间。铸态大变形区组织为沿着变形方向拉长的原始β晶粒,晶粒组织内部出现针状马氏体,TiB相在变形的过程中出现折断,并沿着加工流线分布。

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·

添加Nd元素对Ti-6Al-4V-2Cr合金组织细化的影响

采用冷等静压–真空烧结法制备Ti-6Al-4V-2Cr-1Nd合金,然后进行固溶及时效热处理,通过实验与最小错配度理论计算,研究Nd元素对该合金组织细化的影响,并分析细化机理。结果表明,添加1%(质量分数)的稀土元素Nd后,析出相Nd2O3能有效促进晶粒细化。二维错配度的计算结果证明析出相Nd2O3是有效的形核剂,可促进非均匀形核,增加形核率,从而使晶粒细化。通过对合金试样薄区进行高分辨率观察,发现另一种絮状的、非常细小的、弥散分布的Nd2Ti4O11相,由于其界面错配度较低,也可作为非均匀形核的核心,促进形核,起到细化晶粒的作用。

固溶时效对β型Ti-4Al-22V合金硬度的影响

研究了时效对β型Ti-4Al-22V合金硬度的影响,结果表明:经不同固溶温度及时间的时效处理,使合金得到了明显的弥散强化,合金HRC硬度高达43。

机械用粉末锻造Ti-6Al-4V-1Nb合金的性能研究

采用不同的粉末锻造温度制备了机械用Ti-6Al-4V-1Nb合金,并进行了力学性能和磨损性能的测试与分析。结果表明:随粉末锻造温度从1250℃增加到1370℃,试样的屈服强度先增大后减小,断后伸长率和磨损体积先减小后增大,试样的耐磨损性能先提高后下降。机械用Ti-6Al-4V-1Nb合金的粉末锻造温度优选为1310℃。

Ti-4Al-22V合金镀膜处理对其脆性影响的模拟研究

用真空镀膜机和热处理炉对Ti-4Al-22V合金镀膜过程进行模拟热处理,用显微硬度计测量热处理后的合金显微硬度的变化;用测试弯折法测量其塑性;用奥林巴斯显微镜观察合金组织,用JXA-8800R电子探针显微分析仪进行断口试样电子扫描分析和断面成分能谱分析。结果表明:Ti-4Al-22V合金在镀膜处理过程中,容易因加热温度过高而导致脆化,在300℃左右Ti-4Al-22V合金存在一个脆性区间;消除脆性的方法是在450～550℃对Ti-4Al-22V合金进行退火处理,使其发生再结晶和塑性升高;退火处理可以在镀膜前或镀膜后完成。

Ti-4Al-2.5V-1.5Fe合金多道次热变形行为及微观组织演变

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti-4Al-2.5V-1.5Fe钛合金进行总变形量为50%的多道次热压缩模拟实验,研究合金在变形温度为850~1000℃和应变速率为0.01~1 s^-1条件下多道次压缩过程中的热变形行为及微观组织演变规律。结果表明:合金流变应力随变形温度升高和应变速率降低而逐渐降低;不同变形温度下,随应变速率降低,合金软化率均呈现逐渐升高趋势,且软化率随变形温度的升高趋于稳定;各道次间隔时间内由于回复与再结晶,合金均出现不同程度的静态软化现象;在变形温度950~1000℃、应变速率0.01~0.1 s^-1范围内,合金组织得到不同程度的细化和均匀化,并发生回复与再结晶现象,此时合金的热加工性能稳定,有利于热塑性变形,适宜进行热轧成形。

Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金热加工性能研究

目的基于应变速率敏感系数、温度敏感系数,研究Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al(Ti-6554)合金的热加工性能。方法通过Gleeble-3500热模拟实验机,在温度为953~1043 K、应变速率为0.001~10 s^(−1)时,对Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金进行高温压缩实验。建立不同应变下的应变速率敏感系数图、温度敏感系数图,分析不同变形条件下的微观组织。结果随着应变速率的增加,应变速率敏感系数逐渐下降,而低温度敏感系数区域主要集中在低应变速率区域。基于微观组织表征,发现变形过程中存在明显的动态相变和动态再结晶过程。结论确定Ti-6554合金的合理加工条件为953~964 K、0.001 s^(−1)和1037~1043 K、0.001 s^(−1)。

固溶/时效对Ti-6Al-4V-0.5Fe合金的力学及电化学性能的影响

对Ti-6Al-4V-0.5Fe合金进行固溶/时效处理试验,并对其热处理前后的组织形貌进行观察,测试合金力学性能(拉伸力学性能和显微硬度)。采用激光共聚焦显微镜观察硬度压痕的三维形貌,同时测试了合金在海水和Hank’s模拟人体体液中的耐腐蚀性能。结果表明,时效温度影响合金α相的尺寸和β相的含量,Ti-6Al-4V-0.5Fe合金450℃和500℃时效处理后提升了强度,但塑性下降。固溶/时效处理可明显提升合金的显微硬度。通过500℃时效处理后,合金在海水中的耐腐蚀性能良好,550℃时效处理后合金在Hank’s模拟人体体液中的耐腐蚀性能有较明显提升。

固溶过程中冷却速率对Ti-6Al-4V-0.5Fe合金组织和力学性能的影响

对Ti-6Al-4V-0.5Fe热轧合金依次进行860℃退火处理和950℃固溶处理试验,并且在固溶处理过程中采用不同的冷却速率,之后使用光学显微镜观察不同热处理状态的微观组织形貌,测试合金的拉伸性能和显微硬度,并采用激光共聚焦显微镜观察硬度压痕的三维形貌。结果表明,退火处理未能明显改变合金的组织形貌,但降低了合金的显微硬度,减少了合金在轧制过程中的加工硬化程度。合金经950℃固溶处理(水冷)后,存在等轴组织,由等轴α相和晶间β相组成,且组织均匀细小,合金可获得较高的显微硬度。固溶处理能够调控合金的组织,为进一步通过时效处理提高该合金的力学性能提供条件。

不同热处理条件下Ti-6Al-4V-0.1B合金的组织和性能

研究了不同热处理条件下两相区轧制的Ti-6Al-4V-0.1B合金棒材的组织和性能。研究结果表明,α+β相区热处理后获得等轴组织或双态组织,随着热处理温度的升高,初生α相含量降低;β相区热处理后获得魏氏组织,原始β晶粒及α集束的尺寸随着热处理温度的升高而增大。在拉伸变形时,魏氏组织的强度高于双态组织,但塑性明显低于后者。900℃/1 h,AC+540℃/8 h,AC和1 080℃/1 h,AC+540℃/8 h,AC处理之后获得等轴组织和魏氏组织,具有该组织类型合金最佳的强度和塑性匹配,在拉伸载荷的作用下,TiB相与基体之间存在很好的结合力,TiB相在拉伸过程中传递载荷。

Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金的热变形行为及组织演变研究

采用Gleeble-3800动态模拟实验机,研究了亚稳β钛合金Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb在变形温度700~900℃、应变速率0.001~1s^(-1)、变形量10%~50%的热变形行为,分析了该合金在热变形过程中的组织性能演变规律。结果表明:随变形量的增加,合金的流动应力曲线变化不大,主变形区组织畸变程度增大,且变形晶的动态再结晶增加;随变形温度的增加,合金的峰值应力及稳态流变应力呈降低趋势,组织变形趋于均匀分布,动态再结晶程度亦增加,且因应力诱发相变导致组织在稍低于相变点的790℃完全转化为β相;随应变速率增加,合金的峰值应力及稳态流变应力增加,组织变形不均匀程度增加,动态再结晶程度降低。该合金为变形温度、应变速率敏感型材料,其温度敏感性随应变速率的增加而逐渐增强,应变速率敏感性随温度的增加而逐渐减弱。

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.

热处理对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al合金组织和性能影响

通过扫描电镜(SEM),光学显微镜(OM)和X射线衍射分析(XRD)等对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al(Ti5523)合金棒材分别经固溶和固溶时效处理后得到的微观组织,相含量等进行分析,结合性能数据,分析了微观结构对性能的影响。研究发现,在720℃固溶0.5 h,并在540℃时效6 h后,获得了一种规则的垂直有序排列的亚结构,这种网篮状亚结构起到了组织细化的作用,从而使得断面收缩率非常高。研究还发现,两相区固溶后析出相不仅使得强度提高,对材料的塑性也有贡献。

Ti-10V-2Fe-3Al合金热变形的研究

利用Gleeble3500热模拟试验机对Ti-10V-2Fe-3Al合金两种状态在不同变形温度及不同变形速率条件下的热变形行为进行了研究。结果表明,不同初始状态对合金的应力应变行为影响较大,经过固溶处理后在低于相变点变形时合金的流变应力比较高,但在高于相变点变形时流变应力没有明显差异;合金的应力指数与合金的状态和应变速率有关,大概以0.1s-1为界分为低应变速率和高应变速率两部分;合金的表观激活能与材料的状态、变形温度及变形速率有关。当两种状态下的合金在温度为650～800℃、应变速率为0.001～0.1s-1范围内变形时,β相内只发生动态回复,而α相除了发生动态回复外还可能发生动态再结晶;合金在相变点以上变形时只存在着单一的动态回复机制。

应用人工神经网络模型预测Ti-10V-2Fe-3Al合金的力学性能

采用人工神经网络方法建立了Ti-10V-2Fe-3Al合金机械性能预测的神经网络模型。模型的输入参数包括变形温度、变形程度、固溶温度、时效温度等热加工工艺参数和热处理制度。模型的输出为钛合金最重要的5个机械性能指标,即抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率和断裂韧性。与传统回归拟合公式相比,该模型具有容错性好、通用性强等优点。该模型可以预测Ti-10V-2Fe-3Al合金在不同热加工工艺参数和热处理制度下的机械性能,也可以用于优化热加工参数和热处理制度。