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。

石油管用Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金高温流变行为及预测模型研究

通过使用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温单轴压缩试验,研究了Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金在温度800到1100℃,应变速率0.01到10 s-1条件下的高温流变行为。结果表明,Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的峰值应力随着变形温度的降低以及变形速率的增大而增大,软化机制在950℃以下为动态回复,在950℃以上为动态再结晶。通过使用线性回归的方法建立了Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的Arrhenius本构模型,计算得到该合金的热激活能为720.477 kJ/mol,应变速率敏感指数为4.809。通过引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的流变应力预测模型,通过对试验值和预测值的比对,相关系数达到96.9%,说明该模型具有较好的预测精度。

热处理对石油管材用Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Ru钛合金组织和性能的影响

为了满足中国严酷的油气勘探开发环境下对石油管材的需求,开发了新型Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Ru钛合金,但这种新型钛合金的加工制备和热处理工艺有待进一步研究。本实验使用光学显微镜,力学性能测试,电子背散射衍射分析和透射电子显微镜等手段系统研究了不同热轧工艺和热处理制度对Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Ru钛合金组织和力学性能的影响。研究表明,在α+β两相区(940℃)和β单相区(1000℃)经过80%变形量轧制后,该合金板材具有较好的塑形变形能力,未发现宏观裂纹。在α+β两相区热轧后,单级退火处理虽一定程度上能使组织均匀化,但晶粒仍较大,且轧板纵横向组织仍有较大差异;β单相区热轧后,显微组织比α+β两相区(940℃)热轧后晶粒更小且分布均匀,纵横向组织形貌基本相同。对于不同的热轧温度,采用双级退火处理都可以获得更为细小和均匀的组织,可以在一定程度上提高强度,但降低了板材的韧性。随着单级退火温度的升高,不同温度下热轧板材的抗拉强度下降,冲击功和冲击韧性逐步上升。在同样的热处理工艺下,提高热轧温度,即采用1000℃热轧且850℃单级退火工艺,可以获得较好的强度和韧性匹配。

固溶时效处理对钻杆用Ti-6Al-4V-1Mo-1Zr合金组织及性能的影响

采用力学性能测试、组织观察等方法研究了固溶时效热处理工艺对钻杆用Ti-6Al-4V-1Mo-1Zr合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,两相区固溶时效后实验材料得到双态组织,初生α相体积分数随固溶温度升高而减少,β转变组织及次生α相尺寸和体积分数随固溶温度升高而增加;相变点以上固溶时效后实验材料得到片层组织,使断裂过程中裂纹路径发生偏转,提高了裂纹的扩展路径,增大了冲击过程中钛合金可吸收的能量,提高了钛合金的冲击韧性;两阶段固溶时效热处理后的钛合金屈服强度达932 MPa以上、伸长率为14.1%、冲击功大于45 J,具备良好的强韧性匹配。

Ru对Ti-6Al-4V合金腐蚀行为的影响及机理研究

利用电化学测试、EDS以及XPS,研究了Ru对Ti-6Al-4V(TC4)合金在HCl溶液中腐蚀行为的影响,并结合对腐蚀产物和元素随深度分布的分析,探讨了Ru对TC4合金耐蚀性的影响机理。结果表明,添加Ru使TC4合金在10%(质量分数)HCl溶液中腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,钝化电流基本保持不变;而使其在15%(质量分数)HCl溶液中的腐蚀速率降低,耐蚀性提高。TC4合金在HCl溶液中主要腐蚀产物为TiO2,Al2O3和V2O5。在反应过程中,Ru起到有效的阴极改性作用,促进TiO2钝化膜在表面沉积,使钝化膜增厚一倍,进而提高了钝化膜的致密性,使TC4合金的耐蚀性得到有效提高。

定向凝固钛合金热处理工艺的神经网络优化

以6个热处理工艺参数作为输入层参数,以热处理后定向凝固钛合金的屈服强度作为输出层参数,构建6×48×1结构的定向凝固钛合金热处理工艺优化神经网络模型。结果表明,神经网络模型预测误差小于3%,具有较强的预测能力和较佳的预测精度。与试验优化工艺参数相比,采用神经网络模型优化参数热处理后,定向凝固Ti-6Al-4V-0.5Ce钛合金的抗拉强度和屈服强度分别提高178、186 MPa。

汽车用新型钛合金的搅拌摩擦焊研究

进行了6 mm厚汽车新型钛合金Ti-6Al-4V-0.2Y板材的单面对接搅拌摩擦焊试验,并对接头的宏观形貌、X光无损探伤、显微组织、表面硬度和力学性能进行测试与分析。结果表明,钛合金Ti-6Al-4V-0.2Y板材的焊接接头成形好、表面光亮、无明显缺陷、力学性能较佳;接头的室温抗拉强度达到900 MPa、接头系数高达96%;接头硬度最大值位于焊核区、最小值位于前进侧热影响区。

电磁脉冲成形建筑用钛合金的组织及性能研究

采用不同工艺参数进行了建筑用Ti-6Al-4V-0.5Cr新型钛合金的电磁脉冲成形试验,同时进行了试验合金显微组织和力学性能的测试与分析。结果表明,采用电磁脉冲成形可获得性能较佳的试验合金,合金抗拉强度可达962 MPa、屈服强度可达891 MPa、断后伸长率可达14.5%。随放电电压从10 kV变大到20 kV或线圈间距从4 mm增至10 mm,试验合金的组织先细化后粗化,力学性能先提高后下降。与10 kV偏低的放电电压相比,当采用15 kV放电电压时试验合金的抗拉强度增大14 MPa、屈服强度增大11 MPa,断后伸长率减小1.2%。与线圈间距4 mm相比,采用7 mm线圈间距时试验合金的抗拉强度增大11 MPa、屈服强度增大9 MPa,断后伸长率减小0.8%。