连续温度梯度热处理Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr合金的显微组织演变与力学性能（英文）

采用一种新型高通量实验方法,实现对Ti-5553合金(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr,质量分数,%)在600~700°C范围内的连续温度梯度热处理。实验通过对圆台形样品进行直流电加热,由于截面面积不同而导致电流热效应不同,从而使样品表面温度呈梯度变化。采用端淬实验实现Ti-5553合金的连续冷却速率变化,研究合金在不同热处理条件下的显微组织演变和力学性能。结果表明:Ti-5553合金的伪调幅分解温度为(617±1)°C,析出的α相尺寸在300 nm左右;合金在伪调幅分解温度下时效4 h达到最高的硬度。因此,这种高通量方法能够快速准确地判断合金中相转变温度以及相应的组织转变。

固溶时效对Ti-5Al-3V-1Mo-1Zr钛合金钻杆组织演变及力学性能的影响

利用激光共聚焦显微镜(CLSM)、电子扫描显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和力学性能测试等手段分析相变点上两阶段固溶时效(TSSA)对Ti-5Al-3V-1Mo-1Zr钛合金钻杆片层组织演变规律及力学性能的影响。结果表明:通过采用相变点上TSSA工艺获得了全片层转变组织,随时效温度的升高,全片层转变组织的晶界α相平均宽度由5.5μm增至9.0μm,集束内的α片层平均宽度由2.75μm增至3.95μm,材料抗拉和屈服强度变化幅度均小于0.15 MPa/℃;与原始挤压态相比,钛合金的冲击功增加74.07%,材料冲击功与α片宽度满足Hall-Petch关系;经(1000℃, 1 h,炉冷(FC))→(600℃, 1 h,空冷(AC))+(550℃, 6 h,AC)热处理后钛合金具有良好的综合性能匹配,其屈服强度为894 MPa,夏比V型缺口冲击功(-20℃)为46 J,伸长率为7.5%。

Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr钛合金动态性能与弹道行为（英文）

通过抗7.62 mm口径穿甲燃烧弹试验评估Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr(Ti-55531)合金抗弹行为,采用分离式霍普金森压杆试验(SHPB)研究合金动态性能。Ti-55531钛合金板通过2种热处理制度得到高强板和高韧板。SHPB试验结果表明:高强板在2200 s1应变速率加载条件下,最大冲击吸收功为270 MJ/m3;高韧板在4900 s1应变速率加载条件下,最大冲击吸收功为710 MJ/m3。8 mm厚高强板和高韧板的弹道极限速度分别为330 m/s和390 m/s。本实验条件下,Ti-55531合金良好的动态性能导致其具有优异的抗弹性能。通过不同侵彻速度下组织演化探讨了合金板的失效机制。

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。

固溶态Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金断口形貌与塑性关系分析

对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金Φ10mm棒材在不同固溶温度下的拉伸断口形貌进行分析,并研究了断口形貌特征与力学性能之间的关系。结果表明:按照传统的断口分析理论,该材料随着固溶温度升高,塑性下降,实际测试结果却相反,该材料随固溶温度升高,在相变点以下,塑性缓慢升高,在相变点以上,塑性迅速增大;该材料的力学性能受相组成的影响,β相含量越多,棒材的拉伸强度降低,塑性升高;当固溶温度为840℃时,该材料拉伸后的宏观断口平直光滑,微观断口出现尺寸约40μm形状规则的β晶粒,棒材塑性较好。

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金的高温塑性变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为750~900℃、应变速率为0.001~1 s 1条件下的流变应力行为。利用光学显微镜分析合金在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明：合金的流变应力随着应变速率的增大和变形温度的降低而增大;流变应力随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;变形过程中的流变应力可用Arrhenius双曲正弦本构关系来描述,平均变形激活能为454.2 kJ/mol;各种变形条件均可细化原始晶粒尺寸。随着温度的升高和应变速率的降低,合金的主要软化机制由动态回复逐渐变为动态再结晶;在（α＋β）相区变形（750~850℃）时,α相对β晶粒的动态再结晶的发生起到阻碍作用。

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金热加工图及其组织演变

采用热模拟试验机对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金进行等温压缩试验,获得变形温度为750~900℃和应变速率为0.001~1 s 1时的真应力真应变曲线,并运用修正后的试验数据建立真应变为0.7的热加工图。通过显微组织观察,分析合金的变形机理,确定热变形失稳区。研究结果表明：Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金加工温度范围较宽,当加工温度低于800℃且变形速率大于0.1 s 1时易发生绝热剪切,造成流变失稳;随着变形温度升高,功率耗散因子η有增大趋势,合金的流动软化机制由动态回复逐渐变为动态再结晶,显微组织也随之细化、均匀。

Ti-5Mo-5V-1Cr-3Al合金的热压缩变形行为研究

采用恒应变速率热压缩模拟实验,对Ti-5Mo-5V-1Cr-3A1（简称1Cr）钛合金在应变速率0.001～1s-1、变形温度700～900℃条件下进行研究.结果表明：该材料的流变应力对温度与应变速率敏感：当变形温度为700～800℃时,真应力-真应变曲线呈现动态再结晶单曲线特征;当变形温度为800～900℃时,低应变速率（0.001s-1）的真应力-真应变曲线呈现动态再结晶多应力峰值曲线特征,高应变速率（0.01～1s-1）的真应力-真应变曲线呈现动态回复曲线特征.1Cr合金在等温压缩变形时的流变行为可用包含Zener-Holomon参数的Arrhenius本构方程描述,变形激活能为456kJ/mol.金相结果显示,材料在热压缩过程中的动态行为除了与变形速率、变形温度等加工参数相关外,也与相应温度、变形速率下材料的组织及相结构有关.合金在低应变速率0.001s 1下热压缩变形时,在接近相变点或以上（800～900℃）温度范围内仍呈现动态再结晶行为,这与材料在此阶段发生的应变诱发马氏体转变密切相关,马氏体相的析出促使材料在热变形时趋向于发生动态再结晶行为.

固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材组织和性能的影响规律

研究了固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,钛合金固溶处理温度在相变点以下,空冷后,显微组织由β相、初生α相以及次生α相组成。随着固溶温度的升高,显微组织中β相晶粒尺寸增大,晶界α相厚度减小,产生有序化现象,而次生α相数量和尺寸减小,使合金的强度降低,塑性升高,但固溶处理温度为800℃时,网状晶界α相使塑性迅速下降;当固溶处理温度在相变点以上,Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金重新形核并长大,随着固溶温度的升高,β相晶粒尺寸增大,初生α相数量减少,强度和塑性都下降,过冷β相晶粒发生应力诱发马氏体现象。

Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr热处理工艺正交试验法优化

采用正交试验法研究固溶温度、冷却方式、时效温度、时效时间四因素对Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr合金强度和塑性的影响。结果表明,冷却方式对合金的强度和塑性影响最大,时效温度次之。当固溶温度为820℃、冷却方式为空冷,时效温度和时效时间分别为580℃和4 h时,Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr合金的抗拉强度为1335 MPa,屈服强度为1320 MPa,延长率为9.5%,断面收缩率为29.0%,该合金具有良好的强塑性匹配。

热处理制度对Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金力学性能的影响研究

研究了铬含量对Ti-5Mo-5V-3Al-Cr系合金相变点和锻造抗力的影响规律,采用不同的固溶温度、冷却方式和时效处理制度对Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金显微组织和力学性能的影响进行了研究。结果表明:降低Ti-5Mo-5V-3Al-Cr系合金中的铬含量可以提高相变点和降低锻造抗力。Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金经800℃×30 min水冷固溶处理后的综合力学性能较热锻后优良;经800℃×30 min水冷+580℃×4 h空冷时效处理后,合金棒材具有优良的综合力学性能,可以作为锻造机加工成品的最终热处理强化工艺,可以满足不同用户对合金的使用要求。

Ti-5Mo-5V-5Al-1Cr-1Fe合金热处理工艺研究

研究了热处理工艺对Ti-5Mo-5V-5Al-1Cr-1Fe合金两个规格的棒材显微组织和力学性能的影响,探讨了它们之间影响的规律。研究发现,强化热处理后的组织使棒材具有高强度,而室温塑性较低；退火后的组织使棒材具有最高的塑韧性,而强度稍低；两阶段退火的组织使棒材具有最佳的综合力学性能。

固溶温度对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金组织性能的影响

对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金10/mm棒材在不同固溶时效制度下的拉伸断口形貌与显微组织进行分析,研究了断口形貌及显微组织对力学性能的影响。结果表明:当材料在相变点以下固溶时效时,随着固溶温度的升高,初生α相减少,β晶粒长大,断口纤维区变小,韧窝变大变浅,断裂方式由韧性断裂逐渐变成准解理断裂,强度升高,塑性降低;当材料在相变点以上固溶时效时,β晶粒重新形核长大,初生α相已经消失,断口由棱角清晰的小晶面颗粒组成,断裂方式为典型的沿晶脆性断裂,强度在1500/MPa以上,断后伸长率为2%。

熔铸-原位反应喷射沉积成形TiC/Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al复合材料微观组织和力学性能

利用熔铸-原位反应喷射沉积成形技术制备了TiC/Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al复合材料,测试了复合材料的拉伸性能,讨论了提高熔铸-原位反应TiC/Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al复合材料拉伸强度的途径.

选择性激光熔融法制备Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe近β钛合金的微观组织和力学性能

本文采用选择性激光熔融法制备了Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe近β钛合金,并研究了Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金在打印过程的组织演变和力学性能。Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金组织为近β钛合金(相含量大于98.1%)且在β晶粒内部存在大量亚微米级的晶胞组织,β柱状晶平行于构建方向。扫描间距、扫描功率等选择性激光熔融工艺参数显著影响Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金的微观组织和力学性能。制备的Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金屈服强度为818 MPa,伸长率超过19%,表明选择性激光熔融法是一种有潜力的近β钛零件制造技术。

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe等温热压缩行为及本构方程的建立（英文）

通过等温压缩试验和金相显微镜分析研究具有等轴(α+β)晶粒初始组织的Ti-5Al-5Mo-V-1Cr-1Fe合金的高温压缩性能。基于温度校准的真应力-应变数据,建立了高精度本构模型和加工图。研究结果表明,压缩试样局域应变不均匀性随着温度的升高而减少,使得α相分布均匀。对于温度范围在800~840°C、应变速率为10 s^(-1)的形变条件下,α相的体积分数随温度升高而增加,而α相的平均晶粒尺寸随温度升高而缓慢减小,表明动态回复和动态再结晶同时发生。在温度范围为860~900°C、应变速率为10 s^(-1)的变形条件下,试样中观察到流变局部化和微弱的β相晶界。加工图分析表明,Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金的热加工适于在应变速率低于0.01 s^(-1)下进行,以便提高其加工性。

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。

Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr合金(α+β)/β转变温度的价键理论计算

基于EET理论和钛合金相变基本理论,以纯钛的同素异构转变温度为依据,在计算合金相最强键共价电子对数nA、组织中α相和β相的晶胞权重、α和β稳定元素对相变温度的影响、相修正系数及β稳定元素温度系数的基础上,给出一种从价电子结构层次计算α+β两相钛合金(α+β)/β转变温度的方法。据此,计算Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr合金的(α+β)/β转变温度,理论计算值为945.48℃,实测值为925℃,理论计算值与实测值相对误差为2.21%。

显微组织对Ti-3Al-4.5V-5Mo钛合金拉伸变形行为的影响

利用扫描电镜、X衍射仪和理论计算研究不同晶粒尺寸、晶体取向对Ti-3Al-4.5V-5Mo钛合金拉伸行为的影响。不同状态的合金丝材拉伸实验结果验证了在720~840℃退火后的拉伸真应力-真应变曲线上存在明显的宏观屈服点,屈服后出现应力跌落;在α相晶体取向均为<0001>丝织构特征时,晶粒尺寸的大小决定合金的宏观屈服强度,晶粒尺寸越大,宏观屈服强度越小;相对于<0001>丝织构,α相<>丝织构的存在导致α相中产生较大的塑性变形,β相中内应力增加,合金宏观屈服强度降低。

预变形对Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr退火过程中球化的影响（英文）

研究Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr在退火过程中的显微组织演变。结果表明,合金在810°C、1.0 s^(-1)条件下经20%和50%的压缩变形后再在810°C进行退火处理,在前20 min退火过程中,β相楔入形成热沟槽十分充分,球化率迅速增大;随退火时间延长,球化率继续增加。对经较大变形程度(50%)的合金进行4 h的退火处理获得了近似完全球化的组织。合金在810°C、0.01 s^(-1)条件下经50%变形后再在810°C进行退火处理,在前20 min退火过程中,热沟槽作用并不明显,且保留了大量的大角度晶界。通过长时间退火,在大角度晶界、末端迁移和Ostwald熟化的共同作用下形成了项链状α相晶粒。因此,在Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr退火前应进行较高应变速率与较大程度的变形以获得等轴组织。