热等静压处理对Ti6242合金铸件的组织和拉伸性能的影响

研究Ti6242合金铸件及经热等静压后的组织和拉伸性能变化,观察分析了熔炼铸坯和重力铸造铸件热等静压处理前后的组织,并测试了其拉伸性能。结果表明,热等静压消除了铸造时产生的缩松、缩孔等缺陷,增加了材料的抗拉强度。经热等静压处理后Ti6242合金铸件的抗拉强度为852 MPa,较熔炼铸坯提升了9.2%,较重力铸造铸件提升了3.3%。热等静压处理后Ti6242合金铸件的伸长率为6.32%,较熔炼铸坯的提升了13%,而较重力铸造铸件降低了8.9%。

β相锻造加工工艺中固溶温度对Ti6242合金保载疲劳性能的影响

对Ti6242钛合金进行不同固溶温度(960,980℃)下的β相锻造加工,研究了不同固溶温度下合金的显微组织和拉伸性能,以及高峰值应力下的低周疲劳与保载疲劳性能。结果表明:不同固溶温度下β相锻造后Ti6242合金组织相似,均由网篮组织、晶内α相片层组织和羽毛状α相集束组织组成,960℃固溶温度下羽毛状α相集束多于980℃固溶温度下。与960℃固溶温度下β相锻造后相比,980℃固溶温度下β相区锻造后合金的强度较高,断后伸长率略低,低周疲劳寿命明显较低,保载疲劳敏感系数较低;980℃固溶温度下合金的保载疲劳寿命约为960℃固溶温度下的1.3倍。不同固溶温度下β相锻造后低周疲劳断口的疲劳特征明显,均由疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区组成,而保载疲劳断口均由韧窝和疲劳条带组成,呈现出一种以蠕变断裂为主、疲劳断裂为辅的断裂模式。

Ti6242S钛合金不同组织的高温拉伸性能及组织演变

为充分发挥Ti6242S钛合金材料的优异性能,采用光学显微镜、扫描电镜、高温拉伸试验对等轴组织、双态组织Ⅰ和双态组织Ⅱ3种不同组织的Ti6242S钛合金高温拉伸性能及组织演变进行研究。结果表明:在高温拉伸过程中,3种组织中等轴α相都发生明显伸长,其中等轴组织中的等轴α相伸长量更高;由于等轴α相有利于协调塑性变形,等轴组织的塑性和抵抗均匀塑性变形能力最佳。片状α相和针状α相的存在都会产生界面强化从而使得材料强度升高,由于针状α相比片状α相对材料强度的提高作用更大,所以双态组织Ⅱ的强度最佳;双态组织Ⅱ中交错排列成网篮状的次生α相会促进韧窝的形成并减少撕裂棱的数量,使得双态组织Ⅱ的塑性和断裂韧性都优于双态组织Ⅰ。

热加工温度对Ti6242S合金小规格棒材组织及性能的影响

采用SXP-16精密锻造机,分别以920、940、960℃三种不同的热加工温度将85 mm的Ti6242S合金棒坯精锻至32 mm叶片用小规格棒材。研究了三种不同热加工温度对Ti6242S合金棒材显微组织、力学性能及探伤杂波水平的影响。结果表明:随着热加工温度的提高,初生α相含量降低,等轴化提高;经过相同的热处理制度(980℃×1 h/AC+595℃×8 h/AC)处理后,三种不同温度热加工的棒材显微组织和力学性能相当;随着热加工温度的提高,棒材的杂波水平提高。

基于AdvantEdge FEM的Ti6242钛合金切削力仿真与试验研究

研究切削用量对车削Ti6242钛合金的切削力的影响。首先进行Ti6242钛合金的车削仿真,然后建立车削Ti6242钛合金主切削力的二次响应面回归数学模型并进行试验验证。结果表明,车削Ti6242钛合金的主切削力随着切削速度的增加缓慢降低,随着进给量和切削深度的增加显著上升。

Ti6242s合金本构关系的研究

设计了Ti6242s合金的高温热模拟压缩试验,得到该合金的真应力-真应变曲线。发现降低温度和升高应变速率能使峰值应力增加,并且出现应力软化。采用双曲正弦函数模型,对真应力-真应变曲线进行线性回归,建立了Ti6242s合金高温热变形本构方程。采用该方程得到的计算结果和实验结果吻合较好。

化学成分对铸造Ti6242合金力学性能影响的研究

研究了可在500℃左右使用的近α型Ti6242合金化学成分取标准要求的上、中、下限对其铸件室、高温力学性能的影响,以及在此基础上进一步调整Al、Zr、O含量对其铸件室、高温力学性能的影响。结果表明:1上、中、下限成分的铸件室温抗拉强度均超过930 MPa,延伸率大于7%,500℃的抗拉强度达到638 MPa,满足课题指标要求,综合考虑生产和成本因素,取中限的更适合工程化推广应用;2进一步调整Al、Zr、O元素含量,可使铸件的室温抗拉强度超过980 MPa,延伸率还可达到8%以上,500℃的抗拉强度达到675 MPa,比课题技术指标要求有较大的富裕量,明显高于目前常用的Ti-6Al-4V合金和Ti-6Al-2V-1Zr-1Mo合金铸件力学性能,非常适合在飞机、汽车等领域应用。

Ti6242s钛合金锻件的组织和性能

Ti6242s钛合金具有高强、高韧及良好的蠕变性能匹配,在航空工业中得到广泛的应用。本文针对航空材料标准AMS 4975H技术条件要求,通过锻造成形制备出符合该技术条件要求的长条锻件。成品双重退火处理后,锻件组织为等轴α+β转。性能测试结果表明,该法制得的锻件性能指标均优于AMS4975H技术条件要求。

热处理对Ti6242S合金组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对Ti6242S合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ti6242S合金在α+β两相区热处理后得到双态组织。随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,强度增加,塑性降低;随着时效温度的提高,析出的次生α相的数量增多,强度先增加后降低,塑性变化不明显。随着冷却速度的提高,合金强度显著升高,塑性降低。本试验得到的最佳热处理制度为965℃×1 h,空冷+595℃×8 h,空冷,可获得良好的组织和性能。

Ti6242合金的热变形行为及加工图

利用Gleeble-3800对Ti6242合金进行热模拟压缩试验。研究了压缩量为60%、应变速率分别为0.01、0.1、1、10 s^-1,变形温度分别是900、950、1000、1050、1100℃条件下试样的热变形行为。根据试验参数得出Ti6242合金本构方程,绘制Ti6242合金真应力-应变曲线,基于动态材料模型建立热加工图。结果表明,流变应力随着变形温度的升高而下降,随着应变速率的增加而升高,变形激活能Q=453.74 kJ/mol,最佳热加工工艺为变形温度1000-1050℃应变速率0.1 s＆-1左右。

显微组织对Ti6242S钛合金高温蠕变性能的影响

对2种初生α相含量不同的Ti6242S合金进行240 MPa,510℃下的蠕变试验,研究合金组织对其蠕变性能的影响。结果表明：初生α相含量高的合金出现蠕变畸变区的数量大于含量低的合金,且其减速蠕变阶段的蠕变速率达到了2.75×10^（-6）s^（-1）,蠕变35 h时塑性应变达到0.043%,达到0.1%的塑性应变的时间仅仅74 h,相比初生α相含量低的合金抗蠕变性能差。

高速冲击载荷下Ti6242钛合金的绝热剪切行为及裂纹扩展机理

为了研究Ti6242钛合金在不同冲击载荷下的绝热剪切行为和裂纹扩展机理,采用分离式Hopkinson Bar技术,在室温下对其进行冲击平均应变速率为3069~11337 s^(-1)的冲击试验,使用光学显微镜对其微观组织中的绝热剪切行为进行分析,并建立了裂纹形核及扩展模型。结果表明:Ti6242钛合金的抗冲击强度对冲击平均应变速率不敏感,塑性随着冲击平均应变速率的增加呈现增加趋势;绝热剪切带的数量随着冲击平均应变速率的增加而增加,片层状分布的α/β相会阻碍绝热剪切带的扩展,导致绝热剪切带出现分叉现象;高速冲击载荷下,孔洞在绝热剪切带内形核、长大、合并,最终形成微裂纹,微裂纹通过与前端孔洞合并继续扩展而形成宏观裂纹,导致材料断裂失效。

热处理对Ti6242S钛合金组织性能及探伤的影响

采用固溶时效及退火两种工艺对Ti6242S钛合金大棒材进行热处理,研究了不同热处理坯料尺寸对显微组织、力学性能以及探伤杂波水平的影响。结果表明:固溶时效态Ti6242S钛合金大棒材越靠近心部初生α含量越高,而退火态显微组织中等轴初生α相含量较固溶时效态更高;普通退火处理后蠕变性能较差,固溶时效态综合性能最好;固溶时效处理后大棒材水浸探伤底波的均匀性略有提高,而普通退火无此效果。

熔炼方式对Ti6242S钛合金棒材组织性能的影响

利用1350 kW型国产化的电子束冷床熔炼(EB)炉及真空自耗熔炼炉制备Ti6242S钛合金铸锭,并对制备的Ф200 mm棒材的微观组织及力学性能进行了对比分析。经EB一次熔炼铸锭的凝固组织均匀、细小,EB熔炼的特性造就了最终棒材力学性能的稳定性。(EB+VAR)棒材的微观组织及力学性能均优于EB棒材,这与VAR重熔的成分均匀化有直接的关系。应用EB炉制备工业化Ti6242S钛合金铸锭的工艺,完全能够满足航空发动机关键零部件的使用要求。

Ti6242钛合金电子束冷床熔炼(EB)技术

利用3 150 kW型电子束冷床熔炼(EB)炉制备Ti6242钛合金大规格扁锭,采用Langmuir定律建立了Ti6242钛合金EB熔炼过程熔体中各元素饱和蒸气压及挥发规律的数学模型,分析了熔炼工艺参数与铸锭化学成分均匀性之间的关系。结果表明:Ti6242钛合金EB炉熔炼过程中Al、Sn元素挥发严重,实际挥发率分别为12.27%和7.86%,与挥发模型吻合度较高(理论挥发率分别为11.68%和9.825%)。3 150 kW型电子束冷床熔炼(EB)炉的最佳熔炼速度为1.28×10^(-4) m/s(即700 kg/h),在此工艺下铸锭化学成分均匀性良好,完全符合国标GB/T 3620.1—2007的要求。Ti6242钛合金EB铸锭的低倍组织为等轴晶组织,明显不同于VAR铸锭。利用EB炉一次熔炼制备的Ti6242钛合金扁锭可用于直接轧制成形Ti6242钛合金板材,圆锭可用于制备高品质、大规格棒材,实现钛合金的低成本、短流程制备。

Ti6242合金组织演化的精细分析

以等轴组织Ti6242合金为研究对象,采用光学显微镜与扫描电镜2种组织观察手段,结合图像处理软件的自动处理与统计学方法,分析了不同热处理制度下合金组织的精细特征与演变规律。建立了采用体积分数Vα、尺寸Dα、分布密度ρα和聚集程度Eα4个参量来精确定量描述等轴初生α相特征及演化的方式,发现Vα、Dα、ρα和Eα均随固溶温度的升高而减小,Vα和ρα分别满足线性和抛物线规律;Vα的减小速度随温度升高而增加,随时间的延长而降低。随Vα减小,β相中Al元素含量增加,Sn、Zr和Mo三元素含量均降低;4种合金元素在α与β两相中的含量差异变小。850与800℃下,β相的[Mo]eq分别落入α+β型和亚稳β型钛合金对应的[Mo]eq区间,水淬后β相分别发生马氏体转变和保留亚稳态。

热等静压对Ti2AlNb合金组织和力学性能的影响

研究了热等静压压力、温度和时间对Ti2AlNb合金铸件组织和力学性能的影响。结果发现,增大热等静压压力对Ti2AlNb合金的抗拉强度影响较小,但可显著改善试样的塑性;在1 040~1 100℃对Ti2AlNb合金铸件进行热等静压处理3h可以获得B2基体上弥散分布着细小O相的结构,其抗拉强度较高;在1 040℃下进行1.5~3h的热等静压处理可显著提高其抗拉强度,但热等静压时间超过4h后会降低其抗拉强度。

国际钛工业发展现状—记第五届钛国际会议

今年九月十日至九月十四日在德意志联邦共和国的慕尼黑举行了第五届钛国际会议。此种会议是每隔四年一届,由组织委员会成员国(英、美、苏、日、西德和法国)轮流召集。今年的召集人是西德金属学会。