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钛合金的应用和低成本制造技术

赵永庆 , 魏建峰 , 高占军 , 李月璐 , 吴欢 , 刘彩利 , 冯亮 ,

材料导报

钛及钛合金具有优异的综合性能,是一种重要的金属结构材料,在军工、民用各个领域得到广泛的应用.简要阐述了钛合金的应用现状,分析了降低钛合金成本的可能性途径.

关键词: 钛合金 , 应用 , 低成本钛合金

Ti-Mo合金β结构稳定性及理论强度的第一性原理研究

贾晓 , 李金山 , 唐斌 , 寇宏超 , 周中波 , , 朱知寿 , 周廉

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2010.3.001

应用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波法和超晶胞法对Mo含量(原子分数)为6.25%~37.5%的Ti-Mo二元合金的结合能和电子结构进行了计算;通过晶胞拉伸变形过程中单原子结合能随拉伸方向品格常数的变化曲线计算出了合金成分为Ti15Mo1Ti14Mo2,Ti13Mo3,Ti12Mo4,Ti11Mo5和Ti10Mo6的Ti-Mo二元合金在单向拉伸状态下的理论强度.研究了Mo元素对增强β钛合金稳定性,提高β钛合金强度的作用及作用机理.结果表明:随着Mo元素含量的增加,Ti-Mo二元合金β相的稳定性和理论强度都有明显提高;态密度的分析表明,Ti,Mo成键作用的加强导致了合金理论强度的提高.

关键词: Ti-Mo合金 , 结构稳定性 , 理论强度 , 第一性原理

籽晶定向浸渗生长法制备YBCO块材的微观组织特征研究

胡锐 , 董昊 , 李金山 , 寇宏超 , 薛祥义 , , 曹海涛 , 周廉

稀有金属材料与工程

采用籽晶浸渗生长工艺和定向凝固技术(DSIG)可以制备具有良好取向的单畴YBCO块材.利用Y-211颗粒和液相预制体作为初始材料以浸渗生长工艺可以控制Y-123基体上的Y-211颗粒的尺寸和分布并且可以制备出近终形的块材.讨论了籽晶定向浸渗生长工艺的主要参数(浸渗结构、温度梯度和最高加工温度).另外,当液相为035时,Y-211颗粒掺杂的尺寸小于其它2种液相成分所得到的Y-211颗粒掺杂尺寸.

关键词: 浸渗 , 定向凝固 , 籽晶 , YBCO块材

时效工艺强化Ti-10V-2Fe-3Al合金研究

商国强 , 寇宏超 , 王新南 , 张丰收 , 朱知寿 , , 李金山 , 周廉

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2009.04.006

对比研究了单重时效、低温-高温双重时效、时效加热速度等工艺对经热变形后的Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:经过高温变形后的合金,在双重时效处理过程中,先析出的ω相为α相的沉淀析出提供了均匀的形核位置,使合金获得了比单重时效处理更加均匀细小的α+β显微组织,使得强度获得了较大幅度的提高;合金在较低的升温速度(0.1℃·s-1)加热过程中,细小弥散分布的等温ω相有充足的时间析出,从而为后续α相的析出提供有利的形核位置,产生细小盘状α相,获得了与双重时效相同的强化效果.

关键词: 钛合金 , 时效工艺 , 显微组织 , 力学性能

时效工艺对Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响

商国强 , 寇宏超 , 费跃 , , 朱知寿 , 王新南 , 张丰收 , 李金山

稀有金属材料与工程

研究单重时效、低温-高温双重时效、时效加热速度等工艺对Ti-10V-2Fe-3Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:经过高温变形后的合金,在双重时效处理过程中,先析出的ω相为α相的沉淀析出提供均匀的形核点,使合金获得比单重时效处理更加均匀细小的α+β显微组织,获得更好的强韧化匹配;合金在以较低的升温速度(0.1℃/s)加热过程中,细小弥散分布的等温ω相有充足的时间析出,从而为后续α相的析出提供有利的形核位置,产生细小盘状α相,获得与双重时效相同的强韧化匹配效果.

关键词: 钛合金 , 时效工艺 , 显微组织 , 力学性能

Zr-Ti-V合金的微观组织及吸氢性能

尹云飞 , 薛祥义 , 杨晓伟 , 李金山 , 胡锐 , , 寇宏超 , 周廉

稀有金属材料与工程

用Ti部分取代V对ZrV2合金进行合金化改性,研究铸态Zr-Ti-V合金的表面形貌,初始活化和吸氢动力学性能.发现,Zr-Ti-V合金具有较低的活化温度;由柱状晶和细小等轴晶组成的复合结构使其可以快速吸氢并具有良好的抗粉化能力.吸氢动力学曲线表现双斜率特征,573~673 K之间存在一个临界温度Tc,在Tc以下,吸氢速率由大变小,受相变速率控制;Tc以上,吸氢速率由小变大,由表面过程控制.

关键词: Zr-Ti-V合金 , 微观组织,吸氢动力学,激活温度

Ti14钛合金半固态氧化和变形行为研究

赵永庆 , 马雪丹 , 吴玮璐 , 刘彩利 , , 李玥璐 , 吴欢 , 杨海英

稀有金属材料与工程

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了Ti14阻燃钛合金在990℃以上半固态条件下的氧化和变形行为,利用金相显微镜观察变形前后及氧化的微观组织形貌,采用X射线衍射(XRD)仪分析氧化层的组成,利用线扫描分析氧化层中元素分布.结果表明,半固态氧化温度升高,氧化增重急剧增加,表面氧化层中只存在Ti的氧化物,不存在Cu的氧化物,表面形成5层氧化层结构,熔融的晶界是氧向基体内扩散的优先通道;Ti14合金半固态变形中,晶界、晶内的Ti2Cu相熔融长大,形成宽化的晶界和网格状结构.

关键词: 钛合金 , Ti14合金 , 半固态变形 , 半固态氧化

钛合金真空自耗电弧熔炼过程的多尺度模拟

李鹏飞 , 李金山 , 孙畅 , 寇宏超 , 钟宏 , , 周廉

钢铁钒钛 doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2013.02.006

采用以ANSYS软件建立的有限元模型对Ti6Al4V合金(O)600 mm铸锭真空自耗电弧熔炼过程中的温度场变化以及熔炼电流对熔池形貌的影响进行了研究,并耦合微观模拟的CAFD模型对铸锭几个特征区域凝固前沿的枝晶生长和V元素溶质偏析进行了模拟.结果表明,熔炼电流的增大使熔池深度和糊状区宽度变大,使熔炼达到稳态的时间提前;熔炼达到稳态时,铸锭中心处形成较短而不是十分连续柱状晶组织,二分之一半径处和边部则形成连续的柱状晶组织.

关键词: 钛合金 , 电弧熔炼 , 真空自耗 , 枝晶生长 , 有限元法 , CAFD模型 , 多尺度模拟

固溶处理对一种近α钛合金显微组织的影响

冯冉 , 寇宏超 , , 李金山 , 薛祥义 , 王义红 , 周廉

稀有金属材料与工程

利用光学显微镜和扫描电子显微镜研究了固溶温度和冷却速度对Ti-A1-Sn-Zr-Mo-Si-Nb-Ta合金显微组织的影响.结果表明:该合金α+β/β的相变区间为1030~1035℃,在相变温度附近固溶处理,原始a晶粒长大迅速.在两相区固溶处理,随固溶温度的升高,晶界α相发生球化且球化趋势明显,初生αp含量减少.同时,两相区固溶导致晶内初生αp片端部出现"叉形"形貌,且随着固溶温度的升高和冷却速度的降低,"叉形"组织增大.在β相区固溶处理,随着冷却速度的降低,α片层宽度逐渐增大且趋于整齐,微观组织由针状马氏体过渡到网篮和魏氏并存的组织,最终变为魏氏组织.

关键词: 钛合金 , 固溶 , 显微组织

热机械工艺对Ti-1023合金组织和力学性能的影响

费跃 , , 商国强 , 寇宏超 , 朱知寿 , 张丰收 , 周廉

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.1.009

系统研究了热机械工艺对Ti-1023合金组织与性能的影响,获得了较好的热机械工艺.结果表明:对Ti-1023合金进行双重时效(300℃/8h+500℃/16h)处理,低温时效过程中析出的过渡ω相为高温时效过程中次生α相的析出提供均匀的形核点,从而获得弥散分布的次生α相;对该合金进行热轧变形,获得细小的β晶粒组织,同时变形过程中产生的缺陷为随后时效过程中的相变提供形核位置,使析出的次生α相更加弥散、细小;因此变形和双重时效共同作用可以使合金在显著提高强度的同时保证塑件的提高.Ti-1023合金经845℃,45%的热轧变形并双重时效(300℃/8h+500℃/16h)处理后具有理想的显微组织特征.

关键词: Ti-1023合金 , 热机械工艺 , 显微组织 , 力学性能

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