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。

添加Nd元素对Ti-6Al-4V-2Cr组织与性能的影响

本试验采用冷等静压法及粉末冶金法制备钛合金,消除了成分偏析对合金性能的影响。在Ti-6Al-4V-2Cr中加入稀土Nd元素并进行热处理,运用光学显微镜、XRD和TEM对其组织和性能进行观察和分析。通过观察发现合金的组织为均匀的α+β相。运用XRD和TEM观察发现,晶界和晶内均有Nd2O3析出物,Nd2O3的出现细化了晶粒,提高了形核率,降低了晶粒尺寸。运用精密万能试验机进行了力学性能测试,当Nd元素含量为1%时,合金的综合力学性能最好,合金的抗拉强度提高了10.7%,伸长率提高了49.1%。

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%。

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-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。

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-6Al-4V合金表面激光熔覆NiCrBSi＋5%BN涂层组织和性能

Ti-6Al-4V合金具有比强度高、耐蚀性能好等优点,在航天、航空、石油和化工等新科技工业部门广泛使用。在表面激光熔覆金属-陶瓷复合涂层是改善钛合金性能的重要方式,利用XRD、SEM和EDS等分析手段对NiCrBSi＋5%（质量分数）BN熔覆层的微观组织进行分析。利用HV-1000型显微维氏硬度计测试激光熔覆试样的硬度。

磷酸表面处理复合SiO_2涂层对Ti-6Al-4V合金抗氧化性能的影响

研究磷酸表面处理和复合SiO2涂层对Ti-6Al-4V合金600℃下空气中抗氧化性能的影响。结果表明:600℃氧化24h后,磷酸表面处理使Ti-6Al-4V合金平均氧化速率下降了近75%,复合非晶SiO2涂层样品600℃等温氧化100h后,平均氧化速率比空白样品降低一个数量级,抗氧化性能与单独的磷酸处理比较进一步提高。磷酸表面处理和复合SiO2涂层样品的氧化膜致密性增强且与基体的黏附性良好,二者氧化膜中TiO2的体积分数均低于空白样品。磷酸表面处理形成的TiP2O7层与SiO2涂层共同抑制了O的内扩散和Ti的外扩散。

Y_2O_3对Ti-6Al-4V合金表面原位自生TiC-TiB_2颗粒增强涂层结合力的影响

研究了稀土氧化物Y_2O_3对Ti-6Al-4V合金表面原位自生Ti C-Ti B_2颗粒增强涂层结合力的影响。结果表明,在Al-B4C体系涂层中添加少量稀土氧化物Y_2O_3不仅可大幅提高内/外层界面结合强度,而且改变了涂层的破环方式。

Ti-6Al-4Cr(Mo)合金热处理显微组织的研究

本文采用扫描电镜与透射电镜分析研究了Ti-6Al-4Cr和Ti-6Al-4Mo合金固溶和时效过程中显微组织的变化。结果表明:Ti-6Al-4Cr和Ti-6Al-4Mo合金经过相似的两相区固溶处理后,组织差别较大;两种合金经过β相区固溶后再时效,形成典型的魏氏组织,且硬度值较两相区处理的样品有很大提高;两种合金在相同热处理制度下,硬度值变化趋势相似,但前者的硬度值明显大于后者;Ti-6Al-4Cr合金在各种热处理条件下都有富Cr的固溶体区产生,经过1000℃/45min/空冷+600℃/2h/空冷处理后,有Laves相和界面相析出。

ZrB_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金钎焊接头形成机理与反应层生长规律

采用TiCuZrNi非晶活性钎料对ZrB_2-SiC超高温陶瓷和Ti-6Al-4V合金在880℃钎焊温度下进行钎焊,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对焊接接头界面的反应产物进行系统分析,结合加热、保温和冷却3个阶段深入分析接头形成的机制。结果表明:界面反应产物为β-Ti、(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)、TiCu、Ti_2Cu、TiC、Ti5Si3、Ti B和Ti B2。基于扩散理论,建立陶瓷侧反应层生长规律的表达式。

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。

基于响应面分析法的Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo钛合金切削温度仿真研究

建立了2D切削仿真有限元模型,然后进行Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo切削温度仿真,并建立切削温度的二次响应面回归数学模型,最后进行了切削温度试验验证。结果表明:切削Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo钛合金的切削温度随切削速度和进给量的增加显著上升,但随切削深度的变化并不明显。

采用氢化钛粉制备Ti-6Al-4V合金

研究了以氢化钛粉和Al-V合金粉为原料,采用粉末冶金方法,在真空炉中脱氢烧结一次完成的生产工艺,制备了Ti-6Al-4V合金。其合金性能为:烧结密度4.4g/cm3,抗拉强度854.89MPa,延伸率3.8%,达到国外相同水平。该方法简化了钛粉制备工艺,有利于降低最终产品杂质含量和节能。

TiO_2纳米管表面改性的Ti-6Al-4V合金的疲劳性能研究

植入体不仅需要具有生物相容性，保证与人体内腐蚀环境无任何反应，还必须与人体骨骼有较好的整合能力。多种表面改性技术均可使植入物材料克服惰性特性，与活体组织成功结合，提高其与活体组织的骨整合能力。

添加Y元素对Ti-6Al-4V-2Cr-1.5Mo合金组织和力学性能的影响

通过OM、SEM、XRD和TEM对热处理态Ti-6Al-4V-2Cr-1.5Mo-xY(x=0.1,0.5,1.0,1.5,质量分数)合金的组织和力学性能进行分析,发现添加稀土Y元素后,合金的组织得到了明显的细化,产生的稀土氧化物Y_(2)O_(3)弥散分布在基体中;且当Y元素的添加量为0.5%时,合金的强度、硬度和伸长率最好,性能最优。对热处理态的Ti-6Al-4V-2Cr-1.5Mo-0.5Y进行分析,发现析出相Y_(2)O_(3)与基体α-Ti之间的错配度为0.141 3,属于半共格界面。

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。

Ti-12Mo-6Zr-2Fe钛合金的纳米压入特征

利用纳米压入测量仪测试了Ti-12Mo-6Zr-2Fe钛合金的硬度和模量。测试表明,Ti-12Mo-6Zr-2Fe钛合金的硬度比Ti-6Al-4V ELI高,而模量比后者低,与常规方法得到的规律一致,表明该方法能很好地表征钛合金的力学特性。对测试过程的分析表明这种方法得到的结果不能与传统方法得到的结果互换,表面状态对测量结果有一定影响。