2023年第40卷第6期文章目次
2023, 40(6):1-9.
摘要:
对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金热处理后的组织演变和力学性能进行研究。结果表明：随着热处理温度的提高，Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的细小双态组织和等轴γ条带组织逐渐发生粗化，并且向层片组织转变。当热处理工艺为1290℃/4 h、1315℃/1.5 h和1335℃/0.5 h时，合金的主要组织分别为双态组织、近层片组织和全层片组织。其中，等轴γ条带的平均宽度由沉积态的28.5μm分别增大至115.5、291.4、332.5μm。组织粗化使得纵向试样的平均抗拉强度由沉积态的698MPa分别下降至541、461、390MPa，延伸率无明显变化。此外，所有热处理工艺下横向试样的力学性能均优于纵向试样，这是由于粗化的等轴γ条带与基体中双态组织的界面结合强度较弱。随着热处理温度的升高，横向试样与纵向试样抗拉强度的差值逐渐增大，在1335℃/0.5 h时达到最大值102 MPa。
对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金热处理后的组织演变和力学性能进行研究。结果表明：随着热处理温度的提高，Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的细小双态组织和等轴γ条带组织逐渐发生粗化，并且向层片组织转变。当热处理工艺为1290℃/4 h、1315℃/1.5 h和1335℃/0.5 h时，合金的主要组织分别为双态组织、近层片组织和全层片组织。其中，等轴γ条带的平均宽度由沉积态的28.5μm分别增大至115.5、291.4、332.5μm。组织粗化使得纵向试样的平均抗拉强度由沉积态的698MPa分别下降至541、461、390MPa，延伸率无明显变化。此外，所有热处理工艺下横向试样的力学性能均优于纵向试样，这是由于粗化的等轴γ条带与基体中双态组织的界面结合强度较弱。随着热处理温度的升高，横向试样与纵向试样抗拉强度的差值逐渐增大，在1335℃/0.5 h时达到最大值102 MPa。
2023, 40(6):10-15.
摘要:
针对航空发动机压气机整体叶盘等部件所使用的TC11、TC192种中温高强钛合金锻件，基于其各自典型使用状态，开展了组织形貌和不同条件下拉伸性能、冲击韧度以及保载/无保载条件下低周疲劳性能的对比分析研究。结果表明：TC11钛合金锻件呈现典型的双态组织，TC19钛合金锻件呈现全片层网篮组织；TC19钛合金锻件在100～400℃下的拉伸强度明显优于TC11钛合金锻件。TC19钛合金锻件的高温缺口冲击韧度值明显高于TC11钛合金锻件，在100℃和855 MPa峰值应力载荷下，TC19钛合金锻件的保载和无保载疲劳寿命均明显高于TC11钛合金锻件，且2种合金均存在一定的保载效应。
针对航空发动机压气机整体叶盘等部件所使用的TC11、TC192种中温高强钛合金锻件，基于其各自典型使用状态，开展了组织形貌和不同条件下拉伸性能、冲击韧度以及保载/无保载条件下低周疲劳性能的对比分析研究。结果表明：TC11钛合金锻件呈现典型的双态组织，TC19钛合金锻件呈现全片层网篮组织；TC19钛合金锻件在100～400℃下的拉伸强度明显优于TC11钛合金锻件。TC19钛合金锻件的高温缺口冲击韧度值明显高于TC11钛合金锻件，在100℃和855 MPa峰值应力载荷下，TC19钛合金锻件的保载和无保载疲劳寿命均明显高于TC11钛合金锻件，且2种合金均存在一定的保载效应。
2023, 40(6):16-21.
摘要:
为实现对TC4钛合金棒材超声声速的控制，对比研究了轧制和热处理（包括固溶处理、固溶时效处理和三重热处理）对TC4钛合金棒材超声声速的影响。结果表明：轧制温度和变形量对TC4钛合金棒材超声声速影响较大，随着轧制温度的降低和轧制变形量的增大，超声声速逐渐降低；热处理温度和冷却方式对棒材超声声速也有一定的影响，随着固溶温度的升高和时效温度的降低，超声声速逐渐升高；与固溶时效处理相比，经三重热处理后的棒材超声声速更高，且第一重热处理采用水冷的棒材最终超声声速高于采用空冷的棒材。
为实现对TC4钛合金棒材超声声速的控制，对比研究了轧制和热处理（包括固溶处理、固溶时效处理和三重热处理）对TC4钛合金棒材超声声速的影响。结果表明：轧制温度和变形量对TC4钛合金棒材超声声速影响较大，随着轧制温度的降低和轧制变形量的增大，超声声速逐渐降低；热处理温度和冷却方式对棒材超声声速也有一定的影响，随着固溶温度的升高和时效温度的降低，超声声速逐渐升高；与固溶时效处理相比，经三重热处理后的棒材超声声速更高，且第一重热处理采用水冷的棒材最终超声声速高于采用空冷的棒材。
2023, 40(6):22-26.
摘要:
研究了β退火冷却时冷却速率对Ti55531合金显微组织、室温拉伸性能、断裂韧度和冲击性能的影响。结果表明，Ti55531合金以不同的冷却速率炉冷后，显微组织均由平直晶界α相（α_(GB)）、残余β相以及尺寸不一的晶内片层状α相（α_(WM)）组成；随着冷却速率的提高，晶内片层状α相厚度逐渐减小，晶界α相厚度变化不是很明显；Ti55531合金在进行β退火冷却时析出的片层状α相厚度与其力学性能有着直接的关系，随着片层状α相厚度的减小，其抗拉强度和屈服强度逐渐增加，延伸率和断面收缩率逐渐减小，断裂韧度和冲击吸收能量均呈现逐渐减小的趋势。
研究了β退火冷却时冷却速率对Ti55531合金显微组织、室温拉伸性能、断裂韧度和冲击性能的影响。结果表明，Ti55531合金以不同的冷却速率炉冷后，显微组织均由平直晶界α相（α_(GB)）、残余β相以及尺寸不一的晶内片层状α相（α_(WM)）组成；随着冷却速率的提高，晶内片层状α相厚度逐渐减小，晶界α相厚度变化不是很明显；Ti55531合金在进行β退火冷却时析出的片层状α相厚度与其力学性能有着直接的关系，随着片层状α相厚度的减小，其抗拉强度和屈服强度逐渐增加，延伸率和断面收缩率逐渐减小，断裂韧度和冲击吸收能量均呈现逐渐减小的趋势。
2023, 40(6):27-30.
摘要:
研究了TA7钛合金板材热加工态和经750、800、850℃3种不同温度热处理后的显微组织、室温拉伸性能、弯曲性能、高温拉伸性能和高温持久性能。结果表明，热加工态TA7钛合金板材横向存在不均匀组织，纵向有较多拉长α晶粒；经750℃热处理后板材拉长α晶粒转变为等轴状；经800℃热处理后板材横向与纵向均为均匀、细小的等轴组织；经850℃热处理后板材晶粒发生长大。热处理后板材强度降低，塑性增加，弯曲性能和高温持久性能均满足GJB 2505A—2018标准要求；随着热处理温度的升高，板材室温拉伸强度和高温拉伸强度均逐渐降低，经850℃热处理后板材的500℃高温拉伸强度已不能满足要求。为了获得均匀、细小的组织及良好的力学性能，TA7钛合金板材宜采用800℃热处理。
研究了TA7钛合金板材热加工态和经750、800、850℃3种不同温度热处理后的显微组织、室温拉伸性能、弯曲性能、高温拉伸性能和高温持久性能。结果表明，热加工态TA7钛合金板材横向存在不均匀组织，纵向有较多拉长α晶粒；经750℃热处理后板材拉长α晶粒转变为等轴状；经800℃热处理后板材横向与纵向均为均匀、细小的等轴组织；经850℃热处理后板材晶粒发生长大。热处理后板材强度降低，塑性增加，弯曲性能和高温持久性能均满足GJB 2505A—2018标准要求；随着热处理温度的升高，板材室温拉伸强度和高温拉伸强度均逐渐降低，经850℃热处理后板材的500℃高温拉伸强度已不能满足要求。为了获得均匀、细小的组织及良好的力学性能，TA7钛合金板材宜采用800℃热处理。
2023, 40(6):31-35.
摘要:
为提升钛合金耐磨性能以满足新一代航空作动系统部件的服役需求，对TC6钛合金试块分别进行无氢渗碳和微弧氧化强化处理，研究钛合金试块–不锈钢试环摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明，在载荷及摩擦时间相同的条件下，未经处理的钛合金试块与不锈钢试环发生了严重的黏着摩擦，摩擦系数为0.82，磨损率达到1.34×10~(-4) mm~3/(N·m)；无氢渗碳处理的钛合金试块与不锈钢试环发生滑动摩擦，摩擦系数约为0.30，磨损率为1.56×10~(-7) mm~3/(N·m)；微弧氧化处理钛合金试块与不锈钢试环首先发生磨粒摩擦，随后膜层失效发生黏着摩擦，摩擦系数约为0.58，磨损率为5.86×10~(-6) mm~3/(N·m)。综上知，TC6钛合金表面硬度低，耐磨性差，经无氢渗碳处理后形成的强化层耐磨性良好，优于微弧氧化强化层。
为提升钛合金耐磨性能以满足新一代航空作动系统部件的服役需求，对TC6钛合金试块分别进行无氢渗碳和微弧氧化强化处理，研究钛合金试块–不锈钢试环摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明，在载荷及摩擦时间相同的条件下，未经处理的钛合金试块与不锈钢试环发生了严重的黏着摩擦，摩擦系数为0.82，磨损率达到1.34×10~(-4) mm~3/(N·m)；无氢渗碳处理的钛合金试块与不锈钢试环发生滑动摩擦，摩擦系数约为0.30，磨损率为1.56×10~(-7) mm~3/(N·m)；微弧氧化处理钛合金试块与不锈钢试环首先发生磨粒摩擦，随后膜层失效发生黏着摩擦，摩擦系数约为0.58，磨损率为5.86×10~(-6) mm~3/(N·m)。综上知，TC6钛合金表面硬度低，耐磨性差，经无氢渗碳处理后形成的强化层耐磨性良好，优于微弧氧化强化层。
2023, 40(6):36-40.
摘要:
硬度反映了金属材料在局部范围内抵抗外物压入的能力，其与强度之间存在一定的内在联系。通过室温拉伸和维氏硬度试验，研究了不同状态Zr-4合金包壳管维氏硬度与强度之间的关系，通过最小二乘法建立了维氏硬度与抗拉强度、屈服强度之间的回归方程，分别为y_1=5.764x–544.215(R~2=0.997),y_2=5.743x–647.90(R~2=0.998），并分析了回归方程的拟合效果。研究表明，Zr-4合金包壳管强度与维氏硬度的相关性极强，二者之间存在较强的正相关性。基于所建立的显微硬度与强度的回归方程，确定了Zr-4合金包壳管冷轧过程中维氏硬度与抗拉强度、屈服强度之间的关系。使用含有初始屈服应力的刚塑性指数硬化数学模型，建立了Zr-4合金包壳管皮尔格两辊冷轧工作锥强度与当量变形量之间的关系式，分别为σ_s=297.37+353.13ε_(Hz)~(0.34)，σ_b=453.57+306.47ε_(Hz)~(0.44)，相关系数分别为0.96和0.97。
硬度反映了金属材料在局部范围内抵抗外物压入的能力，其与强度之间存在一定的内在联系。通过室温拉伸和维氏硬度试验，研究了不同状态Zr-4合金包壳管维氏硬度与强度之间的关系，通过最小二乘法建立了维氏硬度与抗拉强度、屈服强度之间的回归方程，分别为y_1=5.764x–544.215(R~2=0.997),y_2=5.743x–647.90(R~2=0.998），并分析了回归方程的拟合效果。研究表明，Zr-4合金包壳管强度与维氏硬度的相关性极强，二者之间存在较强的正相关性。基于所建立的显微硬度与强度的回归方程，确定了Zr-4合金包壳管冷轧过程中维氏硬度与抗拉强度、屈服强度之间的关系。使用含有初始屈服应力的刚塑性指数硬化数学模型，建立了Zr-4合金包壳管皮尔格两辊冷轧工作锥强度与当量变形量之间的关系式，分别为σ_s=297.37+353.13ε_(Hz)~(0.34)，σ_b=453.57+306.47ε_(Hz)~(0.44)，相关系数分别为0.96和0.97。
2023, 40(6):41-48.
摘要:
TA18钛合金凭借优异的综合性能成为航空航天管路系统的首选材料，虽然中强级别的TA18钛合金管材已实现批量化生产及产业化应用，但随着我国航空工业的快速发展，对液压管路系统在更高工作压力下服役的安全性和可靠性提出了迫切需求。介绍了TA18钛合金的特点以及研发、推广情况，阐述了材料成分、管坯制备、轧制工艺、热处理对TA18钛合金管材质量、组织和性能的影响，指出了我国在批量化制备高强TA18钛合金管材过程中所存在的诸多问题，并给出了今后的发展方向。
TA18钛合金凭借优异的综合性能成为航空航天管路系统的首选材料，虽然中强级别的TA18钛合金管材已实现批量化生产及产业化应用，但随着我国航空工业的快速发展，对液压管路系统在更高工作压力下服役的安全性和可靠性提出了迫切需求。介绍了TA18钛合金的特点以及研发、推广情况，阐述了材料成分、管坯制备、轧制工艺、热处理对TA18钛合金管材质量、组织和性能的影响，指出了我国在批量化制备高强TA18钛合金管材过程中所存在的诸多问题，并给出了今后的发展方向。
