激光立体成形Ti60-Ti_2AlNb梯度材料的组织与相演变

采用激光立体成形技术制备了沿沉积方向成分渐变的立墙式Ti60-Ti_2AlNb梯度材料,研究了沉积态Ti60-Ti_2AlNb梯度材料的相与显微组织的演变规律。随Al和Nb含量的增加,梯度材料中呈现α+β→α+α′→α′→α+β→α+β/B2+α_2→β/B2+α_2→β/B2+α_2+O→B2+O→B2的相演变趋势,α相在Ti60到Ti60-60%Ti_2AlNb (质量分数)的成分范围内一直存在。梯度材料的硬度同样随着Al和Nb含量的增加而增加,并随着B2+O相的形成达到极大值,不过随着在Ti_2AlNb端部全B2相的获得,硬度急剧降低。基于钛合金富Ti区非平衡相图,结合Al和Nb元素对α,α_2,β/B2和O相稳定性的影响分析,及考虑激光立体成形所具有的反复回火/退火和热积累效应,对梯度材料在激光立体成形过程中呈现的相演化规律进行了解释。

变形量对Ti2AlNb／Ti60双合金焊接接头组织和力学性能的影响

对经真空电子束焊接的Ti2AlNb/Ti60双合金件进行了不同变形量的近等温锻造及相同的热处理。采用OM观察接头的显微组织,并对其进行室温和高温拉伸试验。结果表明:变形量由20%升至40%,焊缝融合区组织细化、均匀化明显。变形量增至60%,焊缝融合区发生再结晶及晶粒长大。Ti60基体金属随变形量增大,显微组织等轴化趋势明显。20%和60%变形量条件下均有拉伸试样断裂在焊缝融合区。随变形量增大,焊接件强度先降低后升高,断裂在Ti60合金基体的试样塑性有增大趋势,其中断面收缩率值增加明显。

变形温度对Ti2AlNb/Ti60双合金焊接接头组织性能的影响

研究了近等温锻造温度对Ti2AlNb/Ti60双合金焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:经不同温度近等温变形及相同热处理后,Ti2AlNb/Ti60双合金试样焊缝组织得到明显细化,强度和塑性得到提高,均高于基体Ti60合金;随着变形温度的升高,Ti60合金热影响区显微组织中初生等轴α相逐渐减少,β转组织增多,片状α相变短变粗。因此,合金的室温拉伸强度逐渐升高,塑性逐渐下降;变形温度为1010℃的试样,其焊缝熔合区显微组织较为均匀,塑性相B2含量较多,焊件室温及600℃高温拉伸均表现出较好的强度与塑性匹配。

Ti_(2)AlNb/Ti60线性摩擦焊接头组织特征及力学性能

对Ti_(2)AlNb及Ti60合金进行了线性摩擦焊接(LFW)试验,利用光镜和扫描电镜对接头各区域微观组织进行了表征,测试了接头的力学性能。结果表明,接头两侧热力影响区(TMAZ)组织沿摩擦方向变形,Ti_(2)AlNb侧TMAZ发生了α2→B2和O→B2相转变,B2相体积分数相比母材显著增高,Ti60侧TMAZ发生了β→亚稳β→α相转变,析出了细小的层片状次生α相。接头两侧焊缝区(WZ)发生了动态再结晶,Ti_(2)AlNb侧WZ完全转变为B2相并在快速冷却后保留下来,Ti60侧WZ在高温下首先转变为高温β相,焊后快冷过程中发生β→α′相转变,析出α′马氏体。接头界面发生了溶质元素的互扩散,形成了宽约为1μm的元素扩散层,界面两侧晶粒实现“共生”。在TMAZ组织的形变强化、沉淀强化,WZ组织的细晶强化、沉淀强化的综合作用下,接头拉伸强度(939 MPa)不低于Ti60母材,断裂模式为韧性断裂。

热处理对Ti_2AlNb/Ti60双合金接头组织及性能的影响

以连接加变形后的Ti2AlNb/Ti60双合金为对象,研究锻后不同热处理制度对双合金接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:热处理制度对Ti60合金侧热影响区的相组成影响较小,但对相的形态、尺寸和数量具有一定的影响;随着固溶温度的升高或固溶时间的延长,双合金试样的强度增加,塑性下降;经过990℃/1h+750℃/4h热处理后的Ti2AlNb/Ti60双合金焊缝组织得到优化,强度和塑性均高于Ti60合金基体,双合金试样在室温及600℃高温均表现出较好的强度与塑性匹配。