2018年第35卷第4期文章目次
2018, 35(4):1-5.
摘要:
通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的超细晶钛及钛合金,不仅具有优异的力学性能,其腐蚀性能也与普通粗晶材料明显不同。概述了通过SPD制备的超细晶钛及钛合金的组织特点,从实现超细化前后耐蚀性能的变化方面,介绍了国内外关于超细晶钛及钛合金腐蚀性能的最新研究进展。从位错密度、织构及晶粒尺寸分布等方面,归纳总结了不同因素对超细晶钛及钛合金腐蚀性能的影响。此外,还探讨了未来超细晶钛及钛合金腐蚀行为的研究方向,以期为研制兼具高强度和优良耐蚀性的新型材料提供借鉴。
通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的超细晶钛及钛合金,不仅具有优异的力学性能,其腐蚀性能也与普通粗晶材料明显不同。概述了通过SPD制备的超细晶钛及钛合金的组织特点,从实现超细化前后耐蚀性能的变化方面,介绍了国内外关于超细晶钛及钛合金腐蚀性能的最新研究进展。从位错密度、织构及晶粒尺寸分布等方面,归纳总结了不同因素对超细晶钛及钛合金腐蚀性能的影响。此外,还探讨了未来超细晶钛及钛合金腐蚀行为的研究方向,以期为研制兼具高强度和优良耐蚀性的新型材料提供借鉴。
2018, 35(4):6-11.
摘要:
利用共聚焦显微镜原位观察了存在强织构和正常两种组织的TC4-DT钛合金从室温升温至1 200℃过程中的组织演变,并且与在室温下采用光学显微镜获得的照片进行了对比研究。结果表明,试样加热温度大于500℃时,无需化学浸蚀即可以进行原位观察。试样加热至950℃(Tβ-35℃)时,可观察到球状α相逐渐消失,加热至1 000℃(Tβ+15℃)后观察不到球状α相,判断α→β相转变的温度区间应在950~1 000℃。此外,正常组织试样加热至1 000℃时已经能观察到β晶界和晶界滑移现象,而存在强织构的组织加热至1 170℃左右时才观察到明显的β晶界和晶界滑移现象。强织构会阻碍晶粒再结晶长大,只有加热至Tβ以上一定温度时,晶粒才能再结晶长大。
利用共聚焦显微镜原位观察了存在强织构和正常两种组织的TC4-DT钛合金从室温升温至1 200℃过程中的组织演变,并且与在室温下采用光学显微镜获得的照片进行了对比研究。结果表明,试样加热温度大于500℃时,无需化学浸蚀即可以进行原位观察。试样加热至950℃(Tβ-35℃)时,可观察到球状α相逐渐消失,加热至1 000℃(Tβ+15℃)后观察不到球状α相,判断α→β相转变的温度区间应在950~1 000℃。此外,正常组织试样加热至1 000℃时已经能观察到β晶界和晶界滑移现象,而存在强织构的组织加热至1 170℃左右时才观察到明显的β晶界和晶界滑移现象。强织构会阻碍晶粒再结晶长大,只有加热至Tβ以上一定温度时,晶粒才能再结晶长大。
2018, 35(4):12-16.
摘要:
以球形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金粉末为原料,开展了粉床电子束3D打印技术制备钛合金样品的工艺研究。通过分区成形工艺控制,在一次成形中完成多种熔化电流或多种扫描速度的并行实验,快速获得该合金粉末在不同熔化工艺下的成形样品。粉床电子束3D打印成形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金的最佳工艺参数为熔化电流20 m A,扫描速度800 mm/s。在该工艺条件下,加工出的钛合金样品致密度高、内部缺陷少、组织均匀。与传统实验方法相比,分区控制成形技术的研究效率提高150%,可大幅降低研发成本。
以球形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金粉末为原料,开展了粉床电子束3D打印技术制备钛合金样品的工艺研究。通过分区成形工艺控制,在一次成形中完成多种熔化电流或多种扫描速度的并行实验,快速获得该合金粉末在不同熔化工艺下的成形样品。粉床电子束3D打印成形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金的最佳工艺参数为熔化电流20 m A,扫描速度800 mm/s。在该工艺条件下,加工出的钛合金样品致密度高、内部缺陷少、组织均匀。与传统实验方法相比,分区控制成形技术的研究效率提高150%,可大幅降低研发成本。
2018, 35(4):17-21.
摘要:
利用冷热循环处理装置对TC18钛合金锻件进行了冷热循环处理工艺实验,并研究了冷热循环处理对该合金力学性能和尺寸稳定性的影响。结果表明,冷热循环处理对TC18钛合金的强度、塑性、断裂韧性及硬度等力学性能影响不大,但对尺寸稳定性具有显著影响;深冷处理温度过低对合金尺寸稳定性不利。从提高尺寸稳定性方面考虑,冷热循环处理工艺应以深冷温度-120℃、保温时间24 h、循环处理次数3次为宜,此时圆环开口尺寸变化率与未冷热循环处理相比降低了13.6%。
利用冷热循环处理装置对TC18钛合金锻件进行了冷热循环处理工艺实验,并研究了冷热循环处理对该合金力学性能和尺寸稳定性的影响。结果表明,冷热循环处理对TC18钛合金的强度、塑性、断裂韧性及硬度等力学性能影响不大,但对尺寸稳定性具有显著影响;深冷处理温度过低对合金尺寸稳定性不利。从提高尺寸稳定性方面考虑,冷热循环处理工艺应以深冷温度-120℃、保温时间24 h、循环处理次数3次为宜,此时圆环开口尺寸变化率与未冷热循环处理相比降低了13.6%。
2018, 35(4):22-25.
摘要:
给出了收缩应变比(CSR)的测试原理及方法,研究了CSR与TA18钛合金管材织构、拉伸性能之间的关系。结果表明,TA18钛合金管材的织构越强,管材的CSR值也会越高。通过研究TA18钛合金管材在不同温度下的拉伸性能,发现随着温度的降低,TA18钛合金管材的强度、塑性均升高,这主要与其在不同温度下的塑性变形机制有关。TA18钛合金管材的CSR值与屈强比、伸长率成正比关系,提高管材的屈强比、伸长率可提高CSR值。通过对TA18钛合金管材的CSR值进行测定,可以反映管材径向和周向的变形性能,解决了管材径向和周向性能评价难题。
给出了收缩应变比(CSR)的测试原理及方法,研究了CSR与TA18钛合金管材织构、拉伸性能之间的关系。结果表明,TA18钛合金管材的织构越强,管材的CSR值也会越高。通过研究TA18钛合金管材在不同温度下的拉伸性能,发现随着温度的降低,TA18钛合金管材的强度、塑性均升高,这主要与其在不同温度下的塑性变形机制有关。TA18钛合金管材的CSR值与屈强比、伸长率成正比关系,提高管材的屈强比、伸长率可提高CSR值。通过对TA18钛合金管材的CSR值进行测定,可以反映管材径向和周向的变形性能,解决了管材径向和周向性能评价难题。
2018, 35(4):26-29.
摘要:
通过改变热处理温度和冷却方式,研究了热处理对TA12A钛合金棒材微观组织和力学性能的影响。研究表明:随着TA12A钛合金热处理温度的升高,初生α相含量减少,次生α相含量和尺寸逐渐增加,但初生α相和次生α相的总含量变化不大。炉冷会抑制次生α相的析出。片层α相会产生较多的相界面,从而产生强化作用,同时也会阻碍裂纹的扩展。当热处理温度为1 000℃、冷却方式为空冷时,TA12A钛合金棒材组织中片层α相较多,初生α晶粒和片层α束域尺寸较小,其综合性能最佳。
通过改变热处理温度和冷却方式,研究了热处理对TA12A钛合金棒材微观组织和力学性能的影响。研究表明:随着TA12A钛合金热处理温度的升高,初生α相含量减少,次生α相含量和尺寸逐渐增加,但初生α相和次生α相的总含量变化不大。炉冷会抑制次生α相的析出。片层α相会产生较多的相界面,从而产生强化作用,同时也会阻碍裂纹的扩展。当热处理温度为1 000℃、冷却方式为空冷时,TA12A钛合金棒材组织中片层α相较多,初生α晶粒和片层α束域尺寸较小,其综合性能最佳。
2018, 35(4):30-34.
摘要:
利用Gleeble 3800型热模拟试验机对TC25G钛合金进行了恒应变速率热压缩变形实验,获得了变形温度为930~1 020℃、应变速率为0.001~50 s~(-1)、变形程度为60%条件下的组织演变特征。结果表明:应变速率对α相的含量和形状基本没有影响,而对β转变组织的影响较大,高应变速率下呈带状,低应变速率下呈等轴状;变形温度对于控制α相含量有显著影响,α相含量随变形温度升高而降低,960℃时,仅为8%,且较高的变形温度下,β晶粒尺寸也相对粗大。
利用Gleeble 3800型热模拟试验机对TC25G钛合金进行了恒应变速率热压缩变形实验,获得了变形温度为930~1 020℃、应变速率为0.001~50 s~(-1)、变形程度为60%条件下的组织演变特征。结果表明:应变速率对α相的含量和形状基本没有影响,而对β转变组织的影响较大,高应变速率下呈带状,低应变速率下呈等轴状;变形温度对于控制α相含量有显著影响,α相含量随变形温度升高而降低,960℃时,仅为8%,且较高的变形温度下,β晶粒尺寸也相对粗大。
2018, 35(4):35-39.
摘要:
研究了普通退火、β退火的单重热处理制度和强韧化的双重热处理制度对TA15钛合金棒材组织和性能的影响规律。结果表明,在普通退火温度范围内,合金组织形貌变化不大,均为等轴组织,合金的强度和冲击韧性随退火温度的升高而增加,塑性基本保持不变;β退火得到粗大的魏氏体组织,综合力学性能最差;在双重热处理过程中,第二重热处理温度主要影响片层α相的厚度,随着第二重热处理温度的升高,片层α相厚度增加,合金的强度降低,冲击韧性增加。当热处理制度为975℃×1 h/WQ+850℃×2h/AC时,合金组织由约24%的初生等轴α相、55%左右的网篮α相和β转变组织组成,此时合金具有良好的强韧性匹配。
研究了普通退火、β退火的单重热处理制度和强韧化的双重热处理制度对TA15钛合金棒材组织和性能的影响规律。结果表明,在普通退火温度范围内,合金组织形貌变化不大,均为等轴组织,合金的强度和冲击韧性随退火温度的升高而增加,塑性基本保持不变;β退火得到粗大的魏氏体组织,综合力学性能最差;在双重热处理过程中,第二重热处理温度主要影响片层α相的厚度,随着第二重热处理温度的升高,片层α相厚度增加,合金的强度降低,冲击韧性增加。当热处理制度为975℃×1 h/WQ+850℃×2h/AC时,合金组织由约24%的初生等轴α相、55%左右的网篮α相和β转变组织组成,此时合金具有良好的强韧性匹配。
2018, 35(4):40-43.
摘要:
通过超声波探伤、金相分析及硬度试验研究了钛合金棒材冶金次生缺陷的波形特征和缺陷形貌之间的对应关系。结果表明,冶金次生缺陷会呈现冶金和次生2种缺陷的波形共生的特征。若棒材中存在偏析硬化裂纹,主反射波峰为裂纹反射回波;若棒材中存在组织异常次生孔洞缺陷,主反射波峰为孔洞反射回波,在主反射波峰周围都会出现数目不等的波高在5%~10%之间的异常组织回波,探头周向或轴向移动时,异常组织回波会出现小范围的深度和波高的跳动,但是波峰高度远小于主反射回波。
通过超声波探伤、金相分析及硬度试验研究了钛合金棒材冶金次生缺陷的波形特征和缺陷形貌之间的对应关系。结果表明,冶金次生缺陷会呈现冶金和次生2种缺陷的波形共生的特征。若棒材中存在偏析硬化裂纹,主反射波峰为裂纹反射回波;若棒材中存在组织异常次生孔洞缺陷,主反射波峰为孔洞反射回波,在主反射波峰周围都会出现数目不等的波高在5%~10%之间的异常组织回波,探头周向或轴向移动时,异常组织回波会出现小范围的深度和波高的跳动,但是波峰高度远小于主反射回波。
2018, 35(4):44-47.
摘要:
通过对规格为Φ10 mm×0.7 mm的Zr-4合金管材施加径向单次及多次压扁变形试验,研究压扁量和压扁次数对氢化物取向的影响。研究表明,压扁量大小对氢化物取向有明显影响,当压扁量≤0.3 mm时,氢化物取向基本不发生改变;当压扁量>0.3 mm时,随着压扁量的增大氢化物取向因子明显增大,这主要是由于该区域内形成的拉应力导致氢化物产生了应力再取向析出效应。压扁次数对氢化物取向的影响较小,随着压扁次数的增加,在大压扁量下氢化物取向因子略有增加,而压扁量较小时(0.3 mm)不发生改变。
通过对规格为Φ10 mm×0.7 mm的Zr-4合金管材施加径向单次及多次压扁变形试验,研究压扁量和压扁次数对氢化物取向的影响。研究表明,压扁量大小对氢化物取向有明显影响,当压扁量≤0.3 mm时,氢化物取向基本不发生改变;当压扁量>0.3 mm时,随着压扁量的增大氢化物取向因子明显增大,这主要是由于该区域内形成的拉应力导致氢化物产生了应力再取向析出效应。压扁次数对氢化物取向的影响较小,随着压扁次数的增加,在大压扁量下氢化物取向因子略有增加,而压扁量较小时(0.3 mm)不发生改变。
