TCll 钛合金 β 锻造后热处理工艺的研究

研究了锻后热处理工艺对ＴＣｌ钛合金β锻造后产生的“β脆性”的组织和性能的影响,试验表明,降低ＴＣｌ钛合金固溶处理后的冷却速度,可以获得满意的金相组织、高的塑性和良好的综合机械性能。     

变形温度、变形程度与退火方式对 TC11 钛合金显微组织的影响

文章采用金相跟踪法研究了变形温度、变形程度及随后的退火方式对ＴＣ１１钛合金显微组织的影响。     

固溶处理对TC16钛合金显微组织和拉伸性能的影响

通过金相显微镜和室温拉伸性能测试,研究固溶处理对TC16钛合金棒材显微组织和拉伸性能的影响.结果表明:TC16钛合金低于800℃进行固溶处理,初始组织为初生α相和亚稳态β相,随着固溶温度的升高,亚稳态β相会发生α"马氏体转变,温度达到900℃时,α"马氏体析出晶界完整的β相,出现过烧组织,抗拉强度和屈服强度先降后升,温度对塑性影响不大.该合金固溶处理后,冷镦性能差,不同的冷却速度使钛合金有不同的α和β相比率,冷却速度决定β→α转变反应中间相的形成条件,水淬、空冷、炉冷后的TC16钛合金显微组织和拉伸性能差异较大.     

SP700钛合金板轧制过程的组织演变和力学性能研究

研究了22 mm厚SP700钛合金板轧制过程中的组织演变和力学性能。结果表明：SP700钛合金板的显微组织由不连续的晶界α相和晶内针状组织组成;经过热轧和冷轧后,显微组织不均匀,由等轴组织和变形组织组成,等轴组织由等轴α相和等轴β相组成,变形组织由条状α相和变形β相组成;冷轧并退火后,显微组织十分均匀,由等轴组织组成。室温拉伸试验结果表明：SP700钛合金板冷轧后,抗拉强度达1 100 MPa以上,纵横向强度差为64 MPa,伸长率为5.0%～6.5%,塑性差为0.17%。退火后,强度降低,塑性显著提高;纵横向强度差为69 MPa,塑性差为6.84%。     

TC4钛合金热镦加热方法

通过对ＴＣ４钛合金加热方法的研究，提出了接触电加热快速升温的方法，有效避免了空气污染，针对加工中经常出现的热裂，用有限元法了加热过程中的温度场和应力场，结果表明加热效果良好，并且通过实验验证了其可行性，为钛合金棒料热镦工艺的确定提供了理论和实验基础。     

α相与β相比例对TC6钛合金力学性能的影响

 通过热处理方法获得TC6钛合金3种典型组织,利用电液伺服材料试验机测定3种组织的静态力学性能,通过专用图形分析软件测定3种组织中α相与β相比例,对比分析了α相与β相比例对TC6钛合金静态力学性能的影响.结果表明:组织中α相比例增大(即β相比例减少)时,相应组织塑性也增大,而强度随着α相比例增大(即β相比例减少)而减小.     

Ti-1300钛合金挤压管材组织性能研究

通过室温拉伸测试和显微组织观察，研究了挤压温度和热处理工艺对Ti-1300钛合金挤压管材显微组织和力学性能的影响，讨论了热加工工艺、显微组织和力学性能之间的关系。结果表明：Ti-1300钛合金在两相区挤压后的横向组织均匀细小，纵向组织沿挤压加工流线破碎均匀；其拉伸强度高达1 445 MPa。管材在相变点以上的高温固溶组织主要由等轴β相晶粒组成，具有较好的塑性。合金两相区挤压后具有较好的强度和塑性的匹配，两相区挤压的塑性明显优于β单相区挤压，尤其面缩。试样经过固溶时效处理后显微组织明显细化，强度大幅度提高，可达1 300 MPa以上。     

医用β型钛合金中氧元素的作用

低模量β型钛合金作为生物医用材料得到了广阔的发展.国内外研究者发现添加O,N和H等间隙元素能够有效提高β型钛合金的力学性能.其中,O是研究最广泛的间隙元素.以国内外研究结果为基础,综述了O对β型钛合金的显微组织、相变、力学性能和超弹性的影响.O元素能够细化β相晶粒,但过多则会产生偏析.O抑制淬火过程中α″和ω两种马氏体转变.O具有很强的固溶强化作用,显著提高钛合金强度、硬度和耐磨性.O提高β相临界滑移强度和降低M_s点的作用有益于合金的超弹性和形状记忆效应.     

国内外钛合金等温锻造进展

钛合金变形抗力大,对锻造温度、变形量、冷却速度等工艺参数的变化敏感,这就决定了钛合金不宜采用常规锻造方法。等温锻造成形过程中温度基本不变,应变速率低,可消除钛合金在常温下成形性能差的问题。本文介绍了钛合金等温锻造技术的特点,国内外钛合金等温锻造的发展及其成形温度和变形程度等工艺。     

TC1钛合金板激光切割热影响区组织分布

为了研究激光切割方法对切割件的影响,通过对激光切割后的十六组TC1板进行横向取样,采用金相显微镜的手段,研究了激光切割工艺对TC1钛合金切割热影响区显微组织的影响。热影响区分成两部分,一部分是非熔化区,另一部分是切割缝边缘的熔化区。结果表明:TC1钛合金的原始组织由等轴的α相和与之相间分布的黑色β相组成,其基本相由α相和β相组成。整个热影响区的组织由内向外晶粒逐渐变大。非熔化区明显比熔化区晶粒细小,组织特征为胞状晶,组织中的β相发生了马氏体转变,由初生的α相和针状马氏体组成。     

α+β钛合金的热加工动态行为模拟——探求最优热加工条件

利用一种新的材料动态行为模拟方法,模拟了Ti-4.5Al-5Mo-1.5Arα+β钛合金的热加工动态冶金过程。测定其预先形成的α+β和β两种组织在热加工过程的行为,得出最优的热加工条件为870℃和ε=10~(-3)s~(-1)。若提高应变速率时,对α+β组织则以940℃以上和ε=10°s~(-1)为好;对β组织则以900℃以上和ε=10~(-1)s~(-1)为好。     

选区激光熔化成形TA15钛合金的组织与拉伸性能

采用选区激光熔化成形TA15钛合金试样,利用OM、SEM等表征手段分析了选区激光熔化成形TA15钛合金组织形貌,并与板材的组织进行了对比;测试了成形试样的室温和高温拉伸性能.结果表明:可以通过选区激光熔化成形技术制备TA15钛合金,制备的TA15钛合金沿着沉积方向不断外延生长,组织呈细长柱状晶形貌,晶粒内部析出针状和片层状α相,与板材原始β晶粒被充分破碎,不存在连续的、平直的晶界,α相形貌不规则的组织存在较大差异.选区激光熔化成形TA15钛合金室温拉伸和高温拉伸性能均很优异,达到40mm厚钛合金板材水平,且横纵向性能呈现各向同性.     

Ti-18Nb-10Zr-(2, 4, 6)Cr合金显微组织和力学性能的研究

不含有毒元素的β钛合金,具有较低的弹性模量和良好的生物相容性等特点,成为近年来研究的热点。采用电弧熔炼制备Ti-18Nb-10Zr-(2, 4, 6)Cr钛合金,均匀化处理后在室温冷轧,随后在800 ℃固溶1 h后淬火。采用光学显微组织（optical microstructure, OM）和X射线衍射仪（X-ray diffractometer, XRD）分析合金显微组织与物相组成,采用维氏硬度计测试合金硬度,采用万能材料试验机进行拉伸测试。结果表明：合金固溶后均显示为单一β相。随着Cr含量的增加,合金的抗拉强度从690 MPa增加到776 MPa,维氏硬度从186增加到235。Ti-18Nb-10Zr-4Cr合金具有较高的强度（699 MPa）、较低的弹性模量（74 GPa）、良好的塑性（19%）和耐磨性,具有良好的生物应用前景。     

不同加工方式对TC4钛合金组织与力学性能的影响

分别采用激光快速成型(3D打印)技术、锻造和铸造方法制备了TC4钛合金试样.通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪以及力学性能测试设备分别分析了不同制备方式成型样品的微观组织和力学性能变化规律.结果表明,3D打印成型的钛合金组织和性能有明显的取向性.3D打印横向样品抗拉强度和延伸率分别为1 013 MPa和8%,纵向抗拉强度和延伸率分别为972 MPa和15%;锻造样品抗拉强度和断后延伸率分别为877 MPa和18%;铸造样品的抗拉强度和延伸率分别为836 MPa和4%.不同成型方式样品力学性能的差异来自于其形成的不同微观组织和晶粒大小.3D打印TC4钛合金样品会在其成型快速冷却过程中形成网篮组织,且晶粒非常细小,约为2～3μm.锻造样品成型时形成等轴组织,晶粒尺寸约为10μm,且微观组织比3D打印和铸态合金更加均匀,因而具有更高的延伸率.铸造样品中形成魏氏组织,晶粒尺寸达到20～25μm,组织分布亦不均匀,因而,其具有更低的力学性能指标.     

Ti—Al—Zr钛合金管材的显微组织与性能分析

介绍了Ti-Al-Zr钛合金的冶金历史及其管材的加工工艺流程和化学成分后，用金相法分析了该种钛合金管材中存在的夹杂物种类及金相组织，得出夹杂物为微量、细小且分布随机的氮化物、氧化物和偶尔出现的聚合体小渣团；该种钛合金管材的金相组织为α－Ti等轴晶，但材料批次不同，其实际晶粒度有差异。用Instron对管材进行室温拉伸并对其断口进行了SEM分析后得出：此种钛合金管材具有良好的塑性。随后，对分析结果进行了讨论，从而指出了该种钛合金管材中的夹杂物源于冶金；进一步改善此种钛合金管材性能的途径在于优化其锻造和拉拔工艺；该种钛合金材料的塑性好的原因是由于其密排六方（hcp）晶体结构的轴比c/α＜1.63而可以产生多面滑移所致。     

激光金属沉积技术制备TC4钛合金工艺的研究

采用激光金属沉积技术制备TC4钛合金，采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计等分析TC4钛合金成型件的物相结构、组织形貌、缺陷裂纹、维氏硬度，以研究打印过程中的激光功率和扫描速率对TC4钛合金组织及缺陷的影响规律。结果表明：沉积态TC4钛合金以密排六方结构的α相为主，存在少量的体心立方结构的β相，主要含有细针状、片层状组织。随着激光功率的增加，TC4钛合金的缺陷逐渐减少。随着扫描速率的升高，柱状晶的宽度和熔覆层间距逐渐减小。激光功率为550 W、扫描速率为600 mm/min时，TC4钛合金的最大维氏硬度达到409。     

7715D高温钛合金的电子束焊接

采用电子束焊接方法研究了7715D高温钛合金的焊接性能。焊接结果表明：焊接接头成形良好,焊接接头抗拉强度达到983MPa,断口部位位于热影响区;焊缝和靠近焊缝的热影响区的显微组织均为典型的网篮状,母材显微组织为块状初生α相和β转变组织构成的双态组织。     

TC4钛合金搅拌摩擦焊微观组织特征及影响

采用搅拌摩擦焊技术在保护气氛下对单块TC4钛合金板材施焊,并获得良好成形。重点研究了搅拌区α+β双相微观组织演变机制及不同工艺参数对组织硬度的影响。结果表明,在经优化后的工艺参数条件下,搅拌区组织经历了α/β相变,最终形成基于β相区的α+β双态组织,搅拌头行走过后冷却析出的层片状α相沿β相区界面及内部分布,α相及β相晶粒细化明显,α/β层片间距的缩小可增强α+β复相强化效应,提高搅拌区硬度。搅拌头转速的提高增加了β相区的长大倾向,行进速度的提高降低了α相比例,并可生成针状马氏体。     

元素和相组成对β钛合金耐腐蚀性的影响

采用X射线衍射仪和光学显微镜分析了钛合金Ti-22Nb、Ti-22Nb-2Cr、Ti-22Nb-2Fe和Ti-16Nb-2Fe的相组成。以0.9 %NaCl水溶液为电解液，采用电化学工作站进行电化学腐蚀试验，研究了钛合金的电极电势和电化学阻抗谱的演变规律，进而评价了元素和相组成对钛合金耐腐蚀性的影响。结果表明：Cr元素和Fe元素的添加可以提高Ti-Nb合金的β相稳定性。固溶时效处理后的Ti-16Nb-2Fe合金中析出了等温ω相。具有单一β相的钛合金显示出了良好的耐腐蚀性，Cr元素或Fe元素的添加使其耐腐蚀性得到改善。α"相和ω相会破坏钛合金表面的钝化膜，导致其耐腐蚀性变差。     

加工工艺对Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金组织和性能的影响

基于d电子理论设计了成分为Ti-21Nb-7Mo-6Sn的亚稳态β钛合金,采用偏光显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等设备,研究了Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金在冷轧和退火过程中显微组织的演变。结果表明:冷轧产生大量位错和晶界,组织由β相转变为α"相;在退火过程中,α"相转变为β相,再结晶优先在板条马氏体区形成;随退火温度的升高,Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金的弹性模量先降低后升高,弹性回复率则与之相反;923 K退火10 min后,获得了最低的弹性模量(53 GPa)和最高的弹性回复率(69.84%)。