双重退火对TC21钛合金电子束焊接接头组织性能的影响

双重退火制度对TC21钛合金断裂韧性的影响史春玲;王浩军;石晓辉;曾卫东【摘要】利用光学显微镜和扫描电镜等手段研究了双重退火工艺对TC21钛合金断裂韧性的影响.结果表明:不同退火制度下TC21钛合金试样断裂韧性均在100 MPa· m1/2以上；第一次退火温度相同的条件下,随着第二次退火温度的升高,TC21钛合金断裂韧性都略有升高,而在第二次退火温度相同的条件下,第一次退火温度对TC21钛合金断裂韧性影响较小；经950℃× 2h/AC+ 590℃×4 h/AC 双重热处理的TC21钛合金具有较崎岖的裂纹扩展路径和较好的塑性,故其断裂韧性最高,可达109.7 MPa·m1/2.%In this paper, the effect of duplex annealing process on fracture toughness of TC21 alloy has been researched by means of optical microscope and scanning electron microscope. The results show that the fracture toughness of specimens under these four duplex annealing processes are all above 100 MPa -m172. The fracture toughness of specimens under the second annealing temperature of590 °C are slightly higher than that of specimens under second an nealing temperature of 500 ℃ at a given first annealing temperature, but the fracture toughness of specimens at a given second annealing temperature don' t change obviously under different first annealing temperatures. The specimens under duplex annealing process 950 ℃ × 2 h / AC + 590 ℃ × 4 h/AC can get highest average fracture toughness which can reach 109. 7 MPa ·m1/2 due to more complicated crack propagation path and better plasticity of specimens under this process.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2013(030)001【总页数】4页(P12-15)【关键词】TC21钛合金;断裂韧性;断口形貌;双重退火【作者】史春玲;王浩军;石晓辉;曾卫东【作者单位】中航工业西安飞机工业(集团)有限责任公司,陕西西安710089;中航工业西安飞机工业(集团)有限责任公司,陕西西安710089;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072【正文语种】中文1 前言随着飞机结构设计理念的发展，损伤容限型钛合金得到了更加广泛的关注［1］。

TC17钛合金激光焊接接头微观组织和力学性能作者：张群兵东拓谭猛猛门浩翔张建勋来源：《机械制造文摘·焊接分册》2024年第02期摘要：文中对TC17钛合金进行了激光焊接，对接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度和拉伸性能进行了研究。

结果表明，TC17母材的微观组织为β相+等轴初生αp相，β相内存在大量次生αs相；热影响区微观组织变化较为复杂，随着离焊缝距离的减小，αp逐渐减少，β逐渐增多，αs先消失、再产生、然后再次消失；焊缝由β相柱状晶组成，柱状晶内部是细长的枝晶，在焊缝的中下部存在较多气孔；从母材到焊缝，硬度总体呈下降趋势；受αs含量变化的影响，随着离焊缝距离的减小，热影响区显微硬度先降低、再升高、然后再次降低；由于焊缝硬度最低且存在气孔缺陷，接头拉伸断裂在焊缝。

关键词：激光焊；微观组织；力学性能；TC17钛合金中图分类号： TG 456.7Microstructure and Mechanical Properties of TC17 Titanium Alloy Laser Welded JointZhang Qunbing1， Dong Tuo1， Tan Mengmeng1， Men Haoxiang1， Zhang Jianxun2（1. Xi’an Aeronautical Institute，Xi’an， 710077， China; 2. State key laboratory for mechanical behavior of materials，Xi’an Jiaotong University，Xi’an， 710049， China）Abstract： In this paper， the laser welding of TC17 titanium alloy was carried out， and the macroscopic morphology， microstructure， microhardness and tensile properties of the joint were studied. The results show that TC17 titanium alloy base material is composed of β phase and equiaxed αp phase，and there is a lot of acicular secondary αs phase in β phase. The microstructure of heataffected zone is complicated. With the decrease of distance from the weld zone，αp gradually decreases，β gradually increases，αs first disappears， then occurs， and finally disappears again. The microstructure of weld zone is mainly composed of columnar dendrites， and the porosity defects were mainly concentrated in the middle and lower part of the weld zone. From the base metal to the weld zone，hardness generally decreased. Affected by the αs phase， the microhardness of the heataffected zone decreases first， then increases and then decreases. Due to the lowest hardness and porosity defects of weld zone， the tensile fracture of TC17 titanium alloy laser welded joint was in the weld zone.基金项目：陕西省自然科学基础研究计划项目（2019JQ-915）Key words： laser welding; microstructure; mechanical property; TC17 titanium alloy0前言钛合金具有比强度高、力学性能好、耐腐蚀性强等优点，已广泛应用于航空领域。

不同工艺退火后TC4合金的力学性能摘要：本文以钛合金TC4为研究对象，采用不同工艺进行退火处理，探究其在不同退火工艺下的力学性能变化情况。

通过拉伸试验评价不同工艺下的材料性能，并分析退火处理对TC4合金的力学性能及组织结构的影响。

结果显示，采用最优工艺进行退火处理后，TC4合金的力学性能得到了提高，其中以退火温度为900℃持温4小时的工艺表现最佳。

研究结果可为TC4合金的优化工艺提供依据。

关键词：钛合金TC4；退火；力学性能；组织结构正文：1. 引言钛合金由于其优异的性能被广泛应用于航空、航天、船舶、化工等领域，在制造高强、高刚性、高稳定性零部件上具有广泛应用前景 [1]。

钛合金的力学性能与微观组织结构密切相关，而退火处理是控制微观组织结构的关键因素之一。

因此，通过选择不同的退火工艺, 可以实现材料的优化性能。

2. 实验方法（1）制备样品本文选择工业常用的TC4合金，直径为6mm，长度为20mm，使用电解抛光技术制备出样品表面。

（2）退火处理对样品进行不同退火处理,采用的处理工艺参数如表1所示：表1不同退火工艺参数工艺名称退火温度/℃保温时间/h 冷却方式A 650 4 空气冷却B 750 4 空气冷却C 850 4 空气冷却D 900 4 空气冷却E 950 4 空气冷却（3）拉伸试验采用万能试验机对退火后的样品进行拉伸试验，根据试验数据计算出力学性能指标。

3. 结果与分析（1）金相组织观察图1展示两种退火工艺下TC4合金的金相组织图。

结论：退火处理对TC4合金的晶粒尺寸差异有影响，退火温度较高时晶粒尺寸变大，晶界比例增加。

（2）拉伸力学性能表2中列出了各退火工艺处理后TC4合金的拉伸试验数据：表2不同工艺下的TC4合金拉伸试验数据工艺名称抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 韧度A 625 420 18 32B 680 450 16 38C 710 500 10 25D 775 565 12 37E 740 530 7 15结论：采用最优工艺进行退火处理后，TC4合金的力学性能得到了提高，其中以退火温度为900℃持温4小时的工艺表现最佳。

热处理制度对TC9钛合金棒材组织和力学性能的影响关蕾;陶海林;雒水会;蒋纪新【摘要】通过采用不同的热处理制度,研究了双重退火温度对TC9钛合金棒材显微组织、室温拉伸性能、高温拉伸性能和热稳定性能的影响.研究结果表明:随着一次退火温度的升高,β相明显增多,初生α相数量急剧减少;随着二次退火温度的升高,显微组织变化不大.TC9钛合金采用960℃/1.5h,A℉+530℃/6h,AC的双重退火工艺时,可得到较高的室温强度,高温强度(500℃)和热稳定性(500℃,100h)也达到良好匹配.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】3页(P44-46)【关键词】TC9钛合金;双重退火;组织;力学性能【作者】关蕾;陶海林;雒水会;蒋纪新【作者单位】宝鸡钛业股份有限公司,陕西宝鸡721014;宝鸡钛业股份有限公司,陕西宝鸡721014;宝鸡钛业股份有限公司,陕西宝鸡721014;宝鸡钛业股份有限公司,陕西宝鸡721014【正文语种】中文【中图分类】TG166.5TC9属于α+β型热强钛合金，其名义成分（wt.%）为Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si，含有α稳定元素Al，中性元素Sn，同晶型β稳定元素Mo和共析型β稳定元素Si[1-3]。

TC9钛合金是前苏联在1958年研制成功的高温钛合金，主要用于制作500℃下长时间工作的零件，如航空发动机上的压气机盘和叶片等[4-6]。

该合金具有较高的热强性能，主要的性能指标是高温强度、蠕变强度和高温热稳定性[7-8]。

TC9钛合金的热处理工艺一般采用双重退火，它比普通退火更能保证组织的稳定性[9]。

国内关于TC9钛合金加工工艺及热处理工艺的研究报道较少，本实验通过对TC9钛合金棒材进行不同工艺的双重退火处理，研究其对TC9钛合金棒材组织与力学性能的影响，望对今后该合金的应用及热处理提供一定的参考。

1.1 实验材料实验所用棒材规格为Φ8mm，是用由真空自耗电弧炉三次熔炼的铸锭，经开坯、锻造、轧制、拉伸等工序加工的。

冷轧和退火对TC4钛合金管组织和性能的影响框架思路构建摘要：在实际研究中需要对当前TC4钛合金管材料的具体应用情况进行分析，同时要通过实验研究探讨冷轧和退火对TC4钛合金管组织性能产生的实际影响。

从不同角度出发准确掌握具体的影响因素，这样才能够对TC4钛合金管在制造过程中的工艺参数进行合理控制，确保制造完成后的管材综合力学性能最优。

关键词：冷轧工艺；退火处理；TC4钛合金管；性能前言在TC4钛合金不同温度的处理过程中，冷轧的变形程度不同获取的TC4钛合金管组织以及整体性能等存在一定差异。

在具体的研究中需要准确掌握冷轧和退火对TC4钛合金管组织以及性能产生的实际影响。

这样才能够明确具体的制造工艺，并根据TC4钛合金管的应用需求开展制备工作，提高TC4的制备水平。

1TC4钛合金管材料概述钛以及钛合金是比较先进的轻量化结构材料，综合性能比较突出，是当前航空领域应用过程中最具价值的材料之一。

钛合金具有较强的抗腐蚀性能、密度也比较小，良好的抗裂纹扩展能力及疲劳强度决定了这种材料在造船、能源以及航天航空汽车等行业的应用前景十分广阔。

TC4钛合金是当前应用比较广泛的钛合金材料，具有较强的耐腐蚀性和强度，国内外无缝钛管市场发展过程中，TC4钛合金管材主要是以斜穿孔或者热挤压等工艺为主进行生产的。

生产的产品以高强度厚壁管为主。

TC4钛合金的强度比较高，在冷轧制造过程中成型难度相对较大，如果直接利用冷轧成型工艺开展TC4钛合金管材生产工作，可以对生产成本进行有效控制。

同时可以满足钛合金在高性能应用场景的具体需求。

现阶段，国内外对TC4钛合金管材的温扎工艺研究比较多，但是对冷轧工艺的相关参数研究相对较少。

为了推动TC4钛合金管在不同领域中的广泛应用，需要深入探索冷轧以及退火对TC4钛合金管生产质量产生的具体影响，为TC4钛合金管材的生产制备提供可靠支撑[1]。

2冷轧与退火对TC4钛合金管组织和性能的影响2.1实验操作过程在具体的实验分析过程中，需要通过锻造开坯、扒皮铸坯后支撑空心挤压坯。

热处理对100mm厚TC4钛合金电子束焊接接头性能的影响房卫萍;黎小辉;张宇鹏;罗子艺;余陈【摘要】针对100 mm厚TC4钛合金板进行电子束对接,焊后对接头分别进行850 c℃再结晶退火和920℃+2h和500℃+4 h固溶时效热处理,观察接头的微观形貌,测试其硬度和拉伸性能.结果表明,经过再结晶退火后,焊缝中部开始出现β相晶界,热影响区熔合线附近的针状α'相变少,β相等轴晶界开始出现.经过920 ℃+2 h和500 ℃+4 h固溶时效处理后,焊缝中部和底部都出现明显的β相晶界,热影响区熔合线附近的p相等轴晶界明显可见,为细片层β转变组织.力学性能测试表明,经过固溶时效热处理的接头焊缝区、热影响区及母材区的显微硬度明显高于焊态,其接头拉伸强度比焊态提升11.3％,屈服强度比焊态提升17.2％,但接头延伸率比焊态降低近59％.%The welded joints of TC4 titanium alloy plates with thickness of 100 mm are obtained after electron beam welding.The welded joints are divided into three groups.The first group is treated with 850 ℃ recrystallization annealing treatment,the second one is treated with 920 ℃ +2 h and 500 ℃+4 h solid solution and ageing heat treatment and the third one maintains welded state.The microstructure,micro-hardness and tensile properties of different joints are evaluated.The results show that after recrystallization annealing treatment,the β phase boundaries begin to appear in the middle part of the welds,acicular α'p hase reduces near the fusion lines in the heat affected zone,and equal axis β phase boundaries begin to appear.After solid solution and ageing heat treatment,the β phase boundaries clearly appeared in the middle and bottom parts of the welds,the equal axis β phase boundary is clearly visible near the fusionlines in the heat affected zone.The mechanics performance testing shows that the micro-hardness of weld zone,heat affected zone and base metal zone of second group joints are all significantly higher than that of the third group joints,the tensile strength of second group joints increases by 11.3％ and its yield strength increases by 17.2％,but its elongation reduces nearly 59％.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】6页(P82-87)【关键词】大厚度钛合金;电子束焊接;热处理;力学性能【作者】房卫萍;黎小辉;张宇鹏;罗子艺;余陈【作者单位】广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院)广东省现代焊接技术重点实验室,广东广州510650;广东省材料与加工研究所,广东广州510650;广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院)广东省现代焊接技术重点实验室,广东广州510650;广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院)广东省现代焊接技术重点实验室,广东广州510650;广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院)广东省现代焊接技术重点实验室,广东广州510650【正文语种】中文【中图分类】TG457.19钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好以及韧性好等优点，广泛应用于航空航天领域[1-2]。

第30卷 第2期2010年4月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 130,N o 12 A pril 2010TC21钛合金喷丸强化层微观组织结构及性能变化宋颖刚, 高玉魁, 陆 峰, 赵振业(北京航空材料研究院,100095北京)摘要:采用透射电子显微镜、X 射线衍射仪和纳米压痕仪对TC21钛合金表面喷丸强化层内的微观结构和纳米压痕力学性能进行了研究。

结果表明,TC21钛合金表面经喷丸强化后,在表层形成一个弹塑性变形层。

强化过程中由于密排六方晶体的基面、柱面和锥面滑移系的开动,造成位错密度升高,A 相中位错形貌呈现网状;强化前纳米压痕硬度为3.2GP a ,强化后为6.7G Pa ,提高1倍以上。

在强化层内形成很高的宏观残余压应力,并且表现为由表面向里逐渐减少的梯度变化。

强化层深度达到370L m 。

关键词:TC21钛合金;喷丸;残余应力;纳米压痕;微观结构DO I :1013969/j 1i ssn 11005-505312*********中图分类号:TG146.+3 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2010)02-0040-05收稿日期:2009-03-30;修订日期:2009-07-27作者简介:宋颖刚(1973)),男,博士,主要从事表面强化专业研究,(E -m a il)ygs2002cn @yahoo .com .cn 。

TC21钛合金是我国自行研制的一种1000MPa 级别的T-i A -l Sn -Zr -M o -C r -Nb -X 系损伤容限型两相钛合金,具有高强度、高韧性和较低的裂纹扩展速率[1,2]。

可以在航空、航天重要结构件上应用。

钛合金的力学性能对于材料的微观组织和结构非常敏感。

TC21钛合金在A +B 两相区退火得到显微组织是网篮组织,A /B 片层之间遵循一定的取向关系:{110}//{0001},{111}//{1120},{112}//{1010}。

真空去应力退火对TC18钛合金残余应力及组织性能的影响张尧武;曾卫东;史春玲;康超;彭雯雯【摘要】The different temperature and time parameters were adopted in the vacuum stress relieving annealing processes of TC18 titanium alloy. The evolution of mechanical properties and residual stress was researched, the microstructures and SEM images of fracture surfaces were also observed. The results show that, after the vacuum stress relieving annealing, the tensile and yield strengths of TC1 8 titanium alloy decrease, while the charpy toughness, fracture toughness, elongation and area reduction increase. The removing effect of residual stress is remarkable. Along with the increases of the temperature of stress relieving annealing, the microstructure of the alloy changes regularly. When the temperature e xceeds 650 °C, α-phase decreases obviously, and the metastable β-phase increases dramatically. Thus, the strength of the alloy decreases, which coincides with the result of mechanical properties. Meanwhile, the plasticity increases, which coincides with the fracture appearance. Finally, the vacuum stress relieving annealing schedule is obtained to be 600-650 °C and 1-4 h.%在不同温度和时间下对TC18钛合金进行真空去应力退火处理,研究TC18钛合金真空去应力退火前后力学性能及残余应力的变化规律,观察去应力退火后的金相组织和拉伸断口形貌.结果表明:经真空去应力退火后,TC18钛合金的抗拉强度和屈服强度降低,冲击韧性、断裂韧性、伸长率和断面收缩率提高；残余应力消除效果显著；随着退火温度的升高,合金显微组织呈现规律性变化；当温度达到650℃以上时,α相明显减少,亚稳定β相显著增加,导致其强度下降,与力学性能测试结果相吻合；合金塑性提高,与断口形貌分析一致；最后,得到TC18钛合金的真空去应力退火制度为600～650℃和1～4 h.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2011(021)011【总页数】6页(P2780-2785)【关键词】TC18钛合金;残余应力;真空去应力退火;显微组织;力学性能【作者】张尧武;曾卫东;史春玲;康超;彭雯雯【作者单位】西北工业大学材料学院,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学材料学院,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西安飞机工业(集团)有限责任公司,西安710089;西北工业大学材料学院,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学材料学院,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072【正文语种】中文【中图分类】TG146.2TC18合金是原苏联于20世纪70年代研制的一种高强、高韧、高合金化的近β型钛合金，其名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe。

前言TC21为高强高韧钛合金,名义成分为Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-1.5Cr-2Nb,是目前我国高强高韧钛合金综合力学性能匹配较好的钛合金之一,可用于航空飞机的机翼接头结构件、机身与起落架连接框、吊挂发动机接头等部位,以及对强度及耐久性要求高的重要或关键承力部件的制作。

利用光学金相及X射线衍射,研究了TC21-0.28%H(质量分数,下同)钛合金的组织结构,通过热模拟压缩实验,研究了TC21-0.28%H钛合金在800~920℃温度范围和0.01~1s-1应变速率范围的高温变形行为,建立了钛合金高温变形本构方程。

结果显示,与TC21钛合金相比, TC21-0.28%H钛合金β相比例显著增加,并且有新相马氏体α″与氢化物δ生成,TC21-0.28%H 钛合金在α+β相区与β相区的变形激活能分别为233kJ/mol与153kJ/mol,软化机制为动态回复,与TC21钛合金相比,TC21-0.28%H钛合金变形激活能降低,热加工性能得到改善钛合金氢处理是利用氢的可逆合金化作用,通过合理控制合金中的氢含量及其存在状态,在不改变材料整体状态的前提下,形成有利于改善加工性能的组织结构,改善钛合金加工性能的一项新技术,近些年,受到国内外学者的广泛关注,在置氢组织转变、置氢塑性加工、切削加工、连接加工以及采用激光快速成形技术制备出TC21钛合金块状坯料,研究了去应力退火及固溶时效热处理对成形件组织和硬度的影响。

结果表明:去应力退火后,成形件组织和显微硬度基本无变化;固溶+时效热处理后,原沉积态明暗两区统一,硬度基本无差别,表明组织已均匀化。

随着固溶温度的升高,网篮组织中的α片变宽,球状α相的数量增多,晶界α相发生粗化。

当固溶温度为932℃时,成形件沉积态中粗大的柱状晶发生再结晶,转变为较细小的等轴晶。

综述了高强高韧损伤容限型钛合金TC21的热加工行为研究进展。

重点介绍了热加工及热处理工艺参数对TC21钛合金的相组成、显微组织与力学性能、损伤容限性能等方面的影响。

第29卷 第6期2009年12月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 129,N o 16 D ecember 2009TC21细晶钛合金TIG 焊接接头组织及力学性能研究周水亮, 陶 军, 郭德伦(北京航空制造工程研究所,北京100024)摘要:开展了不同晶粒尺寸的细晶粒T C21钛合金的T IG 焊接实验,研究了母材及接头组织和力学性能。

结果表明:细晶粒TC21钛合金T I G 焊接接头抗拉强度达到母材的95%左右,焊接性较好;但是焊接接头脆化严重,伸长率和断面收缩率均较低。

焊缝中心和热影响区组织相似,为A c 马氏体组织。

相同焊接规范下,2L m 的细晶TC21合金焊缝及热影响区为片状或长粒状A c 组织;而7L m 的细晶T C21合金接头中A c 丛的尺寸较小且相互交错,形成针状或短粒状A c 组织。

硬度测试表明:靠近母材的热影响区细晶区存在一个软化区,该区域硬度最低,而焊缝中心与热影响区粗晶区分界处(细晶过渡区(FT Z))也存在硬度的下降,不过此区域下降幅度不大。

常温拉伸断口呈准解理断裂特征,随着母材晶粒度的增大,焊接接头解理特征越明显。

关键词:细晶粒TC21钛合金;T IG 焊接;组织;力学性能DO I :1013969/j 1i ssn 11005-505312009161011中图分类号:TG444 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2009)06-0053-06收稿日期:2008-10-25;修订日期:2009-01-19作者简介:周水亮(1981)),硕士,工程师,主要从事钛合金高温合金等材料的工艺研究,(E -ma il )p i ppoz@l yahoo 1cn 。

钛合金因具有密度小、比强度高、耐高温、耐蚀、可焊等优良的综合性能在航空领域得到广泛应用。

损伤容限性能已经成为先进飞机和发动机满足结构完整性要求的破损)安全设计概念和选材判据[1]。

第20卷专辑1中国有色金属学报2010年10月V ol.20 Special 1The Chinese Journal of Nonferrous Metals Oct. 2010文章编号：1004-0609(2010)S1-s0132-06高温变形参量对TC21钛合金组织与性能的影响赵彦蕾1, 李伯龙1, 朱知寿2, 聂祚仁1(1. 北京工业大学材料科学与工程学院，北京100124；2. 航空材料研究院，北京100095)摘 要：在880~950 ℃和不同应变速率0.01~10 s−1条件下，将TC21钛合金高温压缩变形至50%。

研究高温变形参量对流动应力及微观组织的影响规律，建立了TC21合金的本构方程。

结果表明：流变应力随变形温度的降低及应变速率的增大而升高，变形温度与应变速率对TC21钛合金显微组织的影响显著，应变速率越低，组织球化现象越明显。

高温变形过程中，TC21钛合金的流变应力与Zener-Hollomon参数的指数形式呈线性关系。

关键词：TC21钛合金；热变形；微观组织；Zener-Hollomon参数中图分类号：TG 14文献标志码：AInfluence of high temperature deformation parameters onmicrostructure and properties of TC21 titanium alloyZHAO Yan-lei1, LI Bo-long1, ZHU Zhi-shou2, NIE Zuo-ren1(1. College of Materials Science and Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China;2. Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China)Abstract: The hot deformation behavior of TC21 titanium alloy was investigated at 880−950 ℃, in a strain rate range of0.01−10 s−1 and with the total deformation of 50%. The influence of hot deformation parameters on the flow stress andmicrostructure was investigated, and the constitutive equation was presented. The results indicate that the flow stress rises with increasing strain rate and decreasing temperature. The microstructure evolvement is largely affected by deformation temperature and strain rate. The globalizing process is more obvious with decreasing strain rate. The flow stress of TC21 titanium alloy at high temperature can be represented by a Zener-Hollomon parameter with the exponent-type equation.Key words: TC21 titanium alloy; hot deformation; microstructure; Zener-Hollomon parameter钛合金具有强度高、质量轻和抗腐蚀等优良特性，在航空、航天领域有着重要的应用[1−2]。

国内图书分类号 TG115中华人民共和国硕士学位论文（学位研究生）热处理对TC21钛合金组织和性能的影响硕士研究生 张 民导 师 杨延清 教授学科（专业） 材料学西北工业大学二零零四年三月摘要摘要TC21合金是我国自行研制的一种新型高强高韧两相钛合金，本文主要对合金机械热处理工艺、微观组织和室温机械性能之间的关系作了系统的研究。

通过光学金相组织分析、扫描断口分析、透射电镜分析、能谱分析等研究手段，结合机械热处理工艺，总结出了工艺对合金组织、性能的影响规律，探讨了合金的强韧化机理，同时对合金的热稳定性也作了初步研究，为合金的实际工艺制定提供理论依据。

研究表明，合金的机械热处理工艺对合金组织、性能有较大的影响，常规锻造、α+β两相区热处理得到等轴组织，具有较高的强度，塑性富裕，断裂韧性较低，断裂方式为韧窝开裂；β锻造、α+β两相区热处理时得到网篮组织，强度较高，塑性较低，断裂韧性较高，断裂方式为穿晶准解理开裂。

随着固溶温度的升高或者固溶后冷速的加快，合金β转变组织增加，强度升高，塑性降低。

随着时效温度的升高或者时效时间的增加，强度先升高，后降低，塑性有相反的趋势。

采用β锻造、α+β两相区热处理工艺能得到强度、塑性和断裂韧性较为匹配的综合性能。

对合金进行长时间热暴露研究表明，合金具有较好的热稳定性，经600℃、200小时时效后的组织形貌中未观察到第二相的存在，但电子衍射试验证明有少许有序Ti3Al 相析出。

电镜观察发现合金中有少量界面相存在。

关键字：钛合金机械热处理微观组织断裂韧性析出相界面相ABSTRACTABSTRACTThis paper details the influence of thermomechanical processing (TMP) on the microstructures and mechanical properties of TC21 titanium alloy，a new alpha+beta alloy with high strength, ductility and toughness developed in China. By using EDS, SEM, TEM and optical microscope, the effect of mi-crostructure on mechanical properties under various conditions of deformation and heat treatment has been investigated and the strengthening and toughening mechanism has been researched. Moreover, the thermal stability of the alloy has been studied.Many valuable results have been obtained in the study. Alpha+beta hot working, α/β-solution treatment plus aging develops an equiaxed microstruc-ture, which has moderate strength, enough ductile and low fracture toughness and goes with dimpled failure. Whereas beta hot working, α/β-solution treat-ment plus aging develops a lamellar transformed-beta microstructure, which has high strength, low ductile and high fracture toughness and goes with transgranular brittleness failure. With the ascent of the solution treat tem-perature or the decrease of cooling rate from the solution treat temperature, the amount of the transformed-beta phase increases and so does the tensile strength of the alloy but the ductility decreases. With increase of aging tem-perature or aging time, the tensile strength increases firstly and then decreases. For optimum strength, ductility and toughness, TMP route is that beta process followed α/β-solution treatment plus aging. The microstructure of the alloy has no much difference after long term aging, while the precipitate of α2-Ti3Al has been identified in electron diffraction patterns. A few interface phase has been observed in this alloy.Key words：titanium alloy; thermomechanical processing; microstructure;fracture toughness; precipitates; interface phase目录目 录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第1章 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 钛及钛合金概述 (1)1.2.1 纯钛的性能及特点 (2)1.2.2 钛合金及其分类 (2)1.3α+β型钛合金的工艺、组织和性能 (3)1.3.1α+β型钛合金的组织及性能 (3)1.3.2α+β型钛合金的锻造工艺 (5)1.3.3α+β钛合金的热处理工艺 (7)1.4 钛合金中的析出相和界面相 (11)1.5 课题来源及研究内容 (14)第2章 实验内容及方法 (15)2.1 实验用原材料 (15)2.2 热处理工艺 (15)2.3 力学性能测试 (15)2.4 研究手段 (18)第3章 热处理对显微组织、拉伸性能的影响 (19)3.1 引言 (19)3.2 实验结果 (19)3.2.1 锻态试样光学金相显微组织 (19)3.2.2 固溶温度对组织性能的影响 (21)3.2.3 时效温度对组织性能的影响 (26)3.2.4 时效时间对组织性能的影响 (28)3.2.5 冷速对组织性能的影响 (30)3.2.6 机械热处理工艺对合金弹性模量的影响 (31)3.3 分析讨论 (32)西北工业大学工学硕士学位论文第4章 合金的强韧性 (34)4.1 引言 (34)4.2 合金的强化 (34)4.2.1 合金的设计思路 (34)4.2.2 合金的固溶强化 (35)4.2.3 合金的析出强化 (38)4.3 合金的断口分析 (39)4.3.1 室温拉伸断口分析 (39)4.3.2 断裂韧性分析 (44)第5章 TC21合金的析出相 (48)5.1 引言 (48)5.2 长时间时效研究 (48)5.2.1 试验方法 (48)5.2.1 试验结果 (48)5.2.3 分析讨论 (50)5.3 界面相研究 (52)主要结论 (54)参考文献 (55)致谢 (58)第1章绪论第1章 绪论1.1 研究背景钛及钛合金具有许多优点，如比强度高、导热系数低、耐腐蚀、良好的中低温性能，由于这些优点，从50年代开始，在较短的时间内，钛工业得到了迅速的发展，钛及钛合金已广泛应用于航空、航天、化工、石油、冶金、电力、舰船及医疗器械等行业，被誉为“现代金属”、“第三金属”、“战略金属”[1-4]。

天津大学硕士学位论文电子束局部热处理对焊接接头组织和力学性能影响的研究姓名：张莉申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：张玉凤2002.1.1摹津＾掌硬士掌位－隆文摘要一般电子束焊接接头在焊后都需要进行真空或炉中整体热处理，以改善接头的组织和性能。

电子束局部热处理是一种新型的热处理方式，具有精确度高、灵活性好、效率高、节省能源和提高生产率的优点。

因此探讨该热处理对电子柬焊接接头组织与性能的影响，具有十分重要的实际意义。

本文结合金相分析，研究探讨了焊后电子束局部热处理对３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢电子束焊接接头断裂和疲劳性能的影响；采用小孔法测量了ＢＴ２０钛合金电子束焊接接头，在焊态和焊后电子束局部热处理两种状态下残余应力的分布；同时还对Ｂ，ｒ２０钛合金上述两种状态下焊缝和母材的疲劳性能进行了研究。

舱文主要工作有以下几个方面：通过金相组织分析、拉伸试验、硬度测试和冲击试验等试验手段，研究探讨了焊后电子束局部热处理对３０ＣｒＭｎＳ凇Ａ钢焊接接头组织和力学性能的影响，并与焊后整体热处理状态接头的组织和性能进行了比较。

结果表明，焊后电子柬局部热处理可以在一定程度上改善焊接接头特别是焊缝的组织和综合力学性能。

采用三点弯曲试样，研究探讨焊后电子柬局部热处理对３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢焊接接头断裂韧度（ＣＴＯＤ）的影响，并与焊后整体热处理状态接头的断裂韧度进行比较。

结果发现，焊后电子束局部热处理可以提高焊缝的断裂韧度：同时指出其提高的杌理与焊缝得到的组织密切相关。

采用紧凑拉伸试样，研究探讨了焊后电子束局部热处理对３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢焊缝和母材两区域的疲劳裂纹扩展速率ｄ枷Ｎ和门槛值△Ｋ曲的影响，并与焊后整体热处理状态相应区域的疲劳裂纹扩展速率ｄｇｄＮ和门槛值△Ｋｔｈ进行比较的结果发现，焊后电子束局部热处理可以提高焊接接头的抗裂纹扩展能力。

根据组织分析、力学性能、断裂韧度和疲劳裂纹扩展试验所得到的试验结果，综合评价了电子束局部热处理在３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢上的应用可行性。

双重退火工艺对TC21钛合金板材组织和性能的影响
巨朝飞;苗阳;齐航;雷挺;吴家兴
【期刊名称】《金属世界》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】通过热轧的方式制备出TC21板材,并对TC21板材在经不同热处理制度处理后的抗拉强度、显微组织、延伸率和断面收缩率进行了检测,得出了双重退火制度对板材性能和组织的影响规律。

TC21板材经900°C/1 h固溶处理,600°C/4 h 时效处理后显微组织均匀,晶粒细小,均为α+β转变组织,此制度下的板材性能最优,抗拉强度达到1350 MPa,屈服强度达到1275 MPa,板材的延伸率变化不大,断面收缩率达到最大值32.6%。

【总页数】4页(P66-69)
【作者】巨朝飞;苗阳;齐航;雷挺;吴家兴
【作者单位】宝鸡钛业股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.双重退火与变形水冷工艺对TCII钛合金组织和性能的影响
2.三重退火对TC21钛合金电子束焊接接头组织性能的影响
3.双重退火对TC21钛合金电子束焊接接头组织性能的影响
4.两相区退火对TC21钛合金线性摩擦焊接接头组织和性能的影响
5.热加工及热处理工艺对TC21钛合金板材微观组织和力学性能的影响
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TC21合金在形变热处理工艺下的组织特征王政;董洪波;凌志伟【摘要】对TC21钛合金在不同条件下超塑拉伸后，进行双重退火热处理，研究热加工工艺对TC21合金显微组织演变的影响。

结果表明，当变形温度在890～960℃时，TC21合金的伸长率随变形温度的增加先增加后减少，最佳超塑性变形温度为910℃；TC21合金在α＋β相区超塑变形，然后在α＋β相区双重退火处理后得到双态组织；在β区进行超塑变形、α＋β相区双重退火处理后得到网篮组织。

%After superplastic tensile forming and double annealing heat treatment at different conditions, the effect of hot working technology on microstructure evolution of TC21 titanium alloy was investigated. The results show that at the tempera ture of 890-960 ℃, the elongation ofTC21 alloy firstly increases and then decreases with the increase of deformation tempera-ture. The optimal superplastic deformation temperature is 910 ~C. After superplastic deformation and double annealing treat-ment in α+β phase zone, the microstructure of TC21 alloy is duplex structure, After superplastic deformation in β phase zone and double annealing treatment in α+β phase zone,the microstructure of TC21 alloy is basketweave structure.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】4页(P38-40,70)【关键词】TC21合金;超塑拉伸;双重退火【作者】王政;董洪波;凌志伟【作者单位】南昌航空大学航空制造工程学院,南昌330063;南昌航空大学航空制造工程学院,南昌330063;南昌航空大学航空制造工程学院,南昌330063【正文语种】中文【中图分类】TG156.21;TG146.23TC21钛合金是由西北有色金属研究院研制的一种高强高韧高损伤容限钛合金［1］，它属于 Ti－Al－Sn－Zr－Mo－Cr－Nb（－Ni－Si）系两相钛合金，具有良好的强度、塑性、断裂韧性和较低的裂纹扩展速率［2－4］。

第 23 卷第 4 期中国有色金属学报 2013 年 4 月 V ol.23 No.4 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Apr. 2013 文章编号：1004­0609(2013)04­0997­08热暴露对 TC11 钛合金组织和力学性能的影响古 一，戚延龄，夏长清，李学雄，王志辉(中南大学 材料科学与工程学院，长沙 410083)摘 要：采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜和室温拉伸实验，研究500℃不同时间热暴露对TC11 钛合金组织及性能的影响。

结果表明：经 500 ℃高温长时间暴露后，TC11 钛合金的室温拉伸强度略微增加，而 塑性明显下降，随着暴露时间的延长，塑性下降趋势减缓; 热暴露400 h后，抗拉强度(σb)提高了30 MPa，断面 收缩率(ψ)降低了11.74%。

热暴露过程中，合金塑性的降低主要是硅化物和α2 相协同作用的结果，其中α2 相对力 学性能的影响起主导作用；α2 相的稳定化和长大过程是合金塑性下降的主要原因。

关键词：TC11钛合金；热暴露；拉伸性能；析出相中图分类号：TG146.2 文献标志码：AEffects of thermal exposure on microstructure andmechanical properties of TC11 titanium alloyGU Yi, QI Yan­ling, XIA Chang­qing, LI Xue­xiong, W ANG Zhi­hui(School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: The effects of thermal exposure at 500 ℃ for various time on microstructure and mechanical properties of TC11 titanium alloy were investigated by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and tensile test. The results show that tensile strength slightly increases and plasticity decreases significantly after TC11 titanium alloy exposed at 500 ℃ for a long time. The plasticity decrease trend slows down with the extension of exposure time. The tensile strength (σb) increases by 30 MPa, the reduction of area (ψ) decreases by 11.74% after being exposed for 400 h. During thermal exposure, the deterioration of plasticity for TC11 alloy is mainly due to the precipitations of silicides and α2 phases, and in them, the formation of α2 phase plays a main role. For TC11 titanium alloy, the main decrease stage of plasticity results from the coarsening ofα2 phase during thermal exposure process.Key words: TC11titanium alloy; thermal exposure; tensile property; precipitated phase钛及钛合金因为密度低、比强度高、耐蚀、可焊 等优点使其得到了广泛应用，尤其是高温钛合金在先 进的航空发动机中，钛的应用有利于提高发动机的推 重比，提高飞机的机动性能 [1−2] 。

TC4真空电子束焊后热处理对接头组织性能影响作者：李常青陈友富来源：《中国军转民》 2015年第7期采用真空电子束焊接不等厚TC4 钛环，焊后对接头进行整体退火、电子束局部退火、不退火方式获得3 个接头。

采用X 射线测残余应力、通过拉伸、弯曲试验以及光学显微镜对焊接接头组织和性能进行研究。

结果表明：焊后局部退火与整体退火能降低接头残余应力且使接头区域残余应力变化稳定，其作用效果相当；真空电子束局部退火能细化焊缝针状组织，改善热影响区组织。

三种状态下接头都具有较高的抗拉强度并表现出良好的弯曲性能。

在无法进行整体退火热处理的情况下，真空电子束局部退火可以替代整体退火。

李常青陈友富TC4（Ti-6Al-4V）钛合金，属于α+β 双相钛合金，由于其具有较好的综合力学性能，并可热处理强化，在航空航天、化工、汽车制造和精密加工工业得到了广泛的应用。

真空电子束焊接非常适用于TC4钛合金的焊接，因为其具有加热功率密度大，焊接速度快，焊接冶金质量好、焊缝窄、焊缝角变形小、焊缝及热影响区晶粒细小，焊缝和热影响区不会被空气污染等优点。

电子束局部热处理是电子束以线或面的形式，对焊缝及其附近局部区域进行散焦扫描加热处理。

在真空电子束焊后立即进行电子束局部热处理，能在不影响构件整体性能的同时提高效率、节省能源。

对于钛合金，大型结构复杂的构件，电子束局部热处理是一种较为理想的焊后热处理方法。

本文通过对TC4 钛环进行真空电子束焊及焊后真空电子束局部退火的工艺研究，分析了真空电子束局部热处理对TC4 钛环焊接接头组织和性能的影响。

旨在为钛合金真空电子束焊后局部退火提供具有实际应用价值的数据。

1. 试验材料和方法试验所用TC4 钛环结构及接头形式如图1、图2 所示。

3 对钛环，分别打上编号1#、2#、3#。

母材化学成分见表1，组织见图3，组织为等轴（α+β）组织。

试验用LARA52真空电子束焊机，通过自制工装将试圈装配到电子束焊机工作平台，表2为焊接工艺参数。

第26卷 第3期2006年6月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 126,N o 13June 2006TC18电子束焊接头焊后热处理对组织与性能的影响郭绍庆,谷卫华,余 槐,袁 鸿,张旺峰,李晓红(北京航空材料研究院,北京100095)摘要:为提高TC18合金电子束焊接头的力学性能,测量焊态及4种焊后热处理的接头室温拉伸和冲击性能,并对不同热处理状态的显微组织和冲击断口进行光学和扫描电镜观察。

研究表明,TC18电子束焊缝经不同热处理能够获得不同形态的晶内A 。

随晶内A 片长径比的减小,塑性和冲击韧度提高,强度大致呈降低的趋势。

TC18双重退火焊缝具有以粒状A 为主,辅以适量片状A 的B 晶内结构,因而具有较好的强度、塑性和冲击韧度。

关键词:钛合金;电子束焊接;焊后热处理;TC18中图分类号:TG457119 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2006)03-0116-06收稿日期:2006-02-06;修订日期:2006-03-18作者简介:郭绍庆(1969-),男,博士,高级工程师,主要从事高强钢、钛合金和金属基复合材料连接技术及焊接过程数值模拟研究,(E -m a il)shaoqing .guo @bia m.ac .cn 。

许多A +B 型和B 型钛合金具有较高的强度、塑性和韧度,但是经过焊接热循环和一系列冶金变化,焊缝及热影响区的性能损失严重,主要表现为塑性和韧度的损失。

如A +B 合金T-i 62222焊缝拉伸性能与母材相当,但是缺口敏感性非常高,韧性非常差,所有试样在预制裂纹时断裂[1]。

L 1E 1S tar k 曾经系统地研究了多层气保护钨极氩弧焊焊缝的性能,发现A +B 合金接头抗拉强度为100~165ks,i 室温韧度为45~5ftl b ;B 和近B 合金接头抗拉强度在110ksi 以上,而韧度数值很低,低于10ftl b [2]。