Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在流动电解液中的钝化行为及非线性动力学分析

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的稳定性和形成过程以提高电解加工中的抗杂散腐蚀。通过循环伏安曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,通过相空间重构、递归图及其定量分析确定系统的波动程度和稳定性,并运用形核曲线和功率谱密度分析钝化膜的形成过程。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在20% NaNO_(3)溶液中的钝化区间为0~1.8 V,进而依次选取0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 V这5个电位的钝化区间,分析动态流场下形核曲线,发现钝化膜的成膜过程主要是扩散的方式控制瞬间形核以及三维生长方式进行,然后通过功率谱密度发现钝化膜的生长过程受到粒子的分形布朗扩散影响。通过分析钝化过程的非线性动力学行为,发现相空间重构的吸引子整体波动程度较小的电位有1.2V和1.4V,且通过递归定量分析,发现1.2V电位下系统具有很强的周期性。

Ti-48Al-2Cr-2Nb钝化膜的电化学性能及形成机理

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的耐腐蚀性和形成机理对提高电解加工过程中的抗杂散腐蚀具有重要意义。通过极化曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,采用X射线光电子能谱确定了钝化膜的成分与结构,并运用电化学阻抗谱和Mott-Schottky理论分析了钝化膜的电化学性能。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在NaNO_(3)电解液中钝化电位区间为0.079~1.896V,钝化膜主要成分为Al_(2)O_(3)、TiO_(2)及少量的Nb_(2)O_(5),呈双层多孔结构,具有良好的耐腐蚀性。钝化膜具有n型半导体特性,载流子密度随钝化电位的增加而降低。最后,构建了钝化膜形成示意图,揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的形成机理与成相膜理论相符,以半球体模型延展并形成独立的相。

变形量对Ti-22Al-25Nb合金环形锻件组织与拉伸性能的影响

以Ti-22Al-25Nb合金环形锻件为研究对象,观察了不同变形量的环形锻件微观组织,研究了变形量对锻件室温拉伸性能、室温缺口敏感性和高温拉伸性能的影响,分析了断口特征。结果表明:随着变形量的增加,压扁B2晶粒的长短轴之比显著增加,一次初生板条O相含量明显增加,晶界析出相更加断续。变形量的增加同时提高合金的强度和伸长率。当变形量为50%时,环件试样达到了最佳的强度和塑性匹配。因B2晶粒尺寸减小的晶界强化作用和晶界析出相的不连续是合金的强度和塑性升高的主要原因。室温拉伸断口特征以解理刻面为主。随变形量增加,室温拉伸断口上二次裂纹增加,塑性断裂特征增加。

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。

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%)。

Ti-22Al-25Nb合金盘件B2/β锻工艺优化

采用有限元模拟分析了Ti-22Al-25Nb合金复杂截面盘件的B2/β锻成形过程,发现简单饼坯作为预制坯成形工艺不合理,模锻后盘件应变不均匀显著:鼔筒与辐板连接位置应变过大,而鼔筒端部应变过小,可能造成组织不均匀。通过模拟对预制坯进行了优化,模锻工艺优化后整个锻件的应变均匀性得到显著改善。采用优化后的工艺进行Ti-22Al-25Nb合金盘件锻造试验,所得的盘锻件组织为板条组织,且不同位置组织均匀性较好。

时效温度对Ti-22Al-25Nb合金棒材力学性能的影响

时效温度是影响Ti-22Al-25Nb合金力学性能的重要因素。采用单因素变量法研究了时效温度对Ti-22Al-25Nb合金棒材拉伸性能的影响。结果表明,在800~850℃温度范围内时效,800℃时效的Ti-22Al-25Nb合金棒材,强度高,塑性低,850℃时效的Ti-22Al-25Nb合金棒材的强度低,塑性高。820℃时效的棒材的强度和塑性获得最佳匹配,综合考虑合金棒材的强度与塑性,试验范围内的最佳时效温度为820℃。

热处理工艺对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织性能的影响

对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金热处理后的组织演变和力学性能进行研究。结果表明:随着热处理温度的提高,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的细小双态组织和等轴γ条带组织逐渐发生粗化,并且向层片组织转变。当热处理工艺为1290℃/4 h、1315℃/1.5 h和1335℃/0.5 h时,合金的主要组织分别为双态组织、近层片组织和全层片组织。其中,等轴γ条带的平均宽度由沉积态的28.5μm分别增大至115.5、291.4、332.5μm。组织粗化使得纵向试样的平均抗拉强度由沉积态的698 MPa分别下降至541、461、390 MPa,延伸率无明显变化。此外,所有热处理工艺下横向试样的力学性能均优于纵向试样,这是由于粗化的等轴γ条带与基体中双态组织的界面结合强度较弱。随着热处理温度的升高,横向试样与纵向试样抗拉强度的差值逐渐增大,在1335℃/0.5 h时达到最大值102 MPa。

磁场对双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电解加工表面微观形貌的影响

为揭示电解加工表面成形规律,建立电-磁-热-流多场耦合微观材料模型,从电流密度分布、粗糙度、微观形貌等几个方面,动态跟踪阳极微观表面成形过程,揭示Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在不同磁场条件下,电解加工微观表面的动态演变规律及影响机制,并通过实验验证仿真结果。仿真结果表明:电解加工微观表面成形是一个表面膜生成与溶解的复杂竞争过程,在加工过程中,微观表面反复经历粗化与抛光阶段。无磁场作用时,表面粗糙度为0.121μm,多重分形谱的谱面积为0.0030;有磁场作用时,表面粗糙度为0.118μm,谱面积为0.0023。实验结果证实:无磁场时,表面粗糙度为1.16μm,多重分形谱的谱宽为0.87,谱面积为1.468;有磁场时,表面粗糙度为0.93μm,谱宽为0.84,谱面积为1.388。仿真结果与实验结果吻合,磁场降低了加工表面粗糙度,使表面微观形貌变简单、均匀,同时提高了加工稳定性。

Ti-22Al-25Nb合金热处理后不同相含量的比较及其对合金显微硬度的影响

通过对Ti-22Al-25Nb合金设计不同的热处理工艺路线,分别得到β/B2相和O相的两相合金及β/B2相、α_(2)相和O相的三相合金;借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和维氏显微硬度计,研究合金在不同热处理工艺下的组织演变、物相、相含量及显微硬度。结果表明:随着热处理温度的降低,由β/B2相和O相两相组成的Ti-22Al-25Nb合金中,O相和β/B2相的晶粒尺寸都逐渐增大;O相的体积分数逐渐增加,而β/B2相的体积分数逐渐减少;合金的显微硬度逐渐增加。随着热处理温度的降低,由β/B2相、α_(2)相和O相三相组成的Ti-22Al-25Nb合金中,α_(2)相和O相的晶粒尺寸都逐渐增大,而β/B2相的晶粒尺寸逐渐减小;α_(2)相和O相的体积分数逐渐增加,而β/B2相的体积分数逐渐减少;合金的显微硬度逐渐增加。这一研究结果为进一步获得综合性能优异的Ti-22Al-25Nb合金提供了数据参考。

焊前热处理对Ti-22Al-25Nb/TC11异种合金焊接接头组织与性能的影响

采用不同初始组织的Ti-22Al-25Nb合金与TC11合金进行焊接,然后再用同样规范对焊件进行近等温锻造和热处理。利用OM对焊件接头的显微组织进行了观察,并拉伸测试了Ti-22Al-25Nb/TC11异种合金接头的强度。结果表明:焊前经固溶处理过的Ti-22Al-25Nb合金B2晶粗大,焊后经等温锻造和热处理之后析出的O相较多,使得焊接接头强度和塑性均有降低;Ti-22Al-25Nb/TC11异种合金接头的显微组织内含有O相、α相、β相及少量α2相。

TC11/Ti-22Al-25Nb双合金盘界面组织在热暴露过程中的演化

对近等温锻和梯度时效处理后的TC11/Ti-22Al-25Nb双合金焊接盘件分别进行550、600℃,时间分别为100、300、500 h的热暴露处理。用OM和TEM对热暴露后的双合金连接界面进行组织观察和相分析。结果表明:550℃热暴露100 h后,连接界面有一定区域的相贫乏带,相贫乏带随着热暴露时间的延长而逐渐消失,但600℃热暴露时组织中并没有出现相贫乏带。随着热暴露时间的增加,焊缝区条状O相数量先增加后趋于稳定,O相条粗化、增厚;热暴露500 h后条状相(α/α2)明显球化,组织趋于稳定,α2相大量溶解,连接界面逐步消失。600℃热暴露比550℃更容易得到细长的次生相。热暴露后析出相的分布比热暴露前更加均匀。

粉末冶金Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金高温流变行为及本构模型研究

利用Gleeble-1500D热模拟实验机对元素粉末法制备的TiAl基合金进行等温压缩实验,实验温度为1100~1200℃,应变速率为0.1~0.001 s^(-1)。研究结果表明:粉末冶金Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金在等温恒应变速率压缩过程中产生了明显的动态再结晶,流动应力呈流动软化特征,其流变应力值随着变形温度的上升而降低,随应变速率的增大而增大;获得峰值应力下的激活能为563.67 kJ·mol^(-1)。基于BP神经网络建立了该合金的本构模型,结果显示预测值和实验值的拟合相关系数达0.9995,所建立的本构模型平均相对误差在4%以内。通过与Arrhenius型本构模型预测结果的各项统计参数进行对比,发现BP神经网络模型预测效果较佳,可客观真实地描述Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金的高温塑性变形行为。

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。

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。

钇对Ti-23Al-25Nb合金热处理组织及性能的影响

采用DTA分析Ti-23Al-25Nb合金和Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的相变特征,并根据DTA曲线特征制定热处理工艺,用SEM,XRD分析热处理后合金试样的显微组织及相组成,用TEM分析原始组织中钇的存在形式,用Instron-5569万能材料试验机进行室温压缩试验。结果表明,钇在原始组织中以Y2O3形式存在;钇没有改变Ti-23Al-25Nb合金的相变温度;加入钇后,在1320℃淬火,B2相晶粒比较粗大,随着淬火温度的降低,O相增加,并且O相板条变细而杂乱,有利于提高合金的塑性和抗蠕变性能;加入钇后,合金强度提高,原因是第二相粒子Y2O3弥散强化的结果。

Ti-24Al-17Nb合金的激光焊接

研究了Ti- 2 4Al - 17Nb合金的激光焊接及其接头的力学性能。研究结果表明 ,连续激光氦气双面保护可以获得保护效果可靠、无缺陷、成型良好的焊接接头。焊接热输入增大不利于接头的纵向弯曲塑性 ,而接头的横向拉伸强度与母材基本相同 ,塑性可以接近母材的塑性 ,达到 14 %～ 17%。