双重退火对TC21钛合金电子束焊接接头组织性能的影响
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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。