朱知寿
,
王新南
,
商国强
,
费跃
,
祝力伟
,
李明兵
,
李静
,
王哲
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.3.002
随着钛合金在我国航空、航天、兵器、海洋和化工等领域用量和应用范围的不断扩大,对钛合金高综合力学性能、低成本和加工工艺性能提出了更加苛刻的要求.通过基于组织参数设计的合金化、细晶强化、相变强化和强韧化工艺控制等综合强韧化技术,研制出具有高强韧、抗疲劳、耐损伤、抗冲击等综合性能良好匹配的新型高性能钛合金,是扩大钛合金在高端领域的用量与应用水平,实现产业升级转型,满足下一代应用需求的重要保障.
关键词:
新型钛合金
,
高综合性能
,
强韧化
,
低成本
王新南
,
费跃
,
刘洲
,
商国强
,
李军
,
祝力伟
,
朱知寿
钛工业进展
利用扫描电镜对某新型航空用Ti-Al-Mo-Cr-Zr系低成本钛合金的双态组织、片层组织及网篮组织3种典型显微组织特征和裂纹扩展过程进行了观察和分析,并对具有不同类型显微组织的合金进行了拉伸、断裂性能和疲劳性能的检测.结果表明:该新型Ti-Al-Mo-Cr-Zr系高性能低成本钛合金在不同显微组织下均具有良好的强度-塑性-韧性-疲劳性能的匹配.其中,双态组织的该合金具有最高的强度和塑性,但损伤容限性能较低(断裂韧性稍低,疲劳裂纹扩展速率高);网篮组织的该合金具有良好的断裂韧性和疲劳强度,疲劳裂纹扩展速率与双态组织的水平相当;片层组织的该合金具有最为优异的损伤容限性能(最低的疲劳裂纹扩展速率和最高的断裂韧性),但疲劳极限、强度和塑性稍低于双态组织和网篮组织的该合金.
关键词:
钛合金
,
低成本
,
显微组织
,
损伤容限性能
李明兵
,
朱知寿
,
王新南
,
费跃
,
祝力伟
,
商国强
,
李静
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.5.002
采用分离式霍普金森压杆技术对TC32钛合金片层组织、双态组织、网篮组织试样进行了动态剪切实验,通过光学显微镜、扫描电镜研究了TC32钛合金不同组织的损伤特点。结果表明：片层组织、双态组织、网篮组织的临界应变率分别为2400 s-1,2700 s-1与2600 s-1,与网篮组织和片层组织相比,双态组织具有最优的综合动态力学性能。三种组织均观察到了绝热剪切带,并且绝热剪切破坏都要经过微孔洞的形核、长大与相互联结的过程,微孔洞的萌生与长大优先沿着绝热剪切带与基体的界面位置。片层组织绝热剪切带与基体的界面塑性流变特征不明显,并且在该区域观察到了呈快速扩展特征的长裂纹。双态组织绝热剪切带及与基体界面呈纤维状,周围组织在剧烈剪切力的作用下呈明显的塑性流变特征,等轴状或者椭圆型的初生α相被严重拉长变形,微孔洞也容易在α/β转变基体的界面处形核。网篮组织与双态组织的损伤特点类似,但与片层组织和双态组织不同的是,当网篮组织中具有规则排列的针状α相与绝热剪切带垂直时,微孔洞也容易在该处萌生。绝热剪切带内部组织主要是由细小的等轴晶粒组成,形成机制尚无统一定论。
关键词:
钛合金
,
绝热剪切带
,
损伤特点
李明兵
,
朱知寿
,
王新南
,
祝力伟
,
费跃
,
商国强
,
李静
中国有色金属学报
研究双态组织和网篮组织对TC32钛合金高周疲劳(HCF)性能的影响,并与TC4钛合金等轴组织和TC21钛合金网篮组织的高周疲劳性能进行对比分析.结果表明:TC32钛合金双态组织与网篮组织的高周疲劳强度分别为535.7MPa与537.5MPa,明显高于TC4钛合金等轴组织的,也高于TC21钛合金网篮组织的.TC32钛合金双态组织因原始β晶粒细小,且初生α相与β转变基体强度匹配性良好,不存在异常的平均应力敏感性;TC32钛合金网篮组织因存在较多的二次裂纹,且主裂纹扩展路径曲折,疲劳裂纹扩展速率较双态组织更缓慢.
关键词:
TC32钛合金
,
高周疲劳
,
疲劳断口
,
显微组织
祝力伟
,
王新南
,
朱知寿
,
刘德林
,
俞汉清
稀有金属材料与工程
研究了双态组织、片层组织TC4-DT钛合金在近门槛区的疲劳裂纹扩展行为,通过扫描电镜观察裂纹扩展路径及断口微观特征,研究了等轴初生α相含量对TC4-DT钛合金在近门槛区疲劳裂纹扩展速率的影响,讨论了TC4-DT钛合金的疲劳裂纹扩展行为和断裂方式.结果表明:随着等轴初生α相含量的降低,TC4-DT钛合金在近门槛值区的da/ dN-△K曲线逐渐向下偏折,裂纹扩展速率明显降低,在Paris区出现转折点现象且转折点对应的△Kt值逐渐增大;片层组织在近门槛区的裂纹扩展路径曲折,疲劳裂纹扩展速率显著降低,表现出更好的损伤容限性能.
关键词:
损伤容限
,
TC4-DT钛合金
,
显微组织
,
近门槛区
,
疲劳裂纹扩展
祝力伟
,
朱知寿
,
王新南
,
曹春晓
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.z1.036
采用三种β热处理制度对TC4-DT钛合金板材进行热处理,调整合金的显微组织和损伤容限性能.利用金相显微镜对不同热处理制度下合金的片层组织特征参数进行观察,分析了不同片层组织对合金疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明,粗片层组织的疲劳裂纹扩展速率在近门槛区对组织比较敏感;在Paris区,细片层组织具有较低的疲劳裂纹扩展速率,随着片层厚度的增加,裂纹扩展速率加快;合金在β区短时保温具有更好的综合性能.
关键词:
β热处理
,
片层组织
,
疲劳裂纹扩展速率
,
损伤容限
李静
,
祝力伟
,
朱知寿
,
王新南
钛工业进展
针对经准β热处理获得的片层组织TC4－DT钛合金的疲劳长裂纹扩展速率实验结果，通过数值分析和线性回归拟合，推导了Paris方程、 Forman方程和Elber方程的数学表达式，并对拟合结果的相关系数和误差进行了分析，对比了3种数学方程对片层组织TC4－DT钛合金疲劳长裂纹扩展速率的拟合精度。在此基础上，对已有模型进行优化和修正，提出了F－E分段方程。该方程以片层组织TC4－DT钛合金裂纹扩展速率曲线上转折点对应的应力强度因子幅ΔKt 为分界点，分别对实验数据进行数值分析和线性回归拟合，具有较高的拟合精度。
关键词:
TC4-DT钛合金
,
片层组织
,
疲劳裂纹扩展速率
,
数学方程
费跃
,
朱知寿
,
王新南
,
李军
,
商国强
,
祝力伟
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.02.003
研究准β锻造工艺和两相区锻造工艺对新型低成本Ti-Al-Mo-Cr-Zr系钛合金显微组织和力学性能的影响规律.采用金相显微镜(0M)观察新型低成本钛合金不同锻造工艺后的退火态组织特征,采用扫描电镜(SEM)分析合金的断口形貌,并测试合金的拉伸性能、断裂韧度等主要力学性能.结果表明:合金采用两相区锻造工艺(895℃),获得双态组织,β基体上均匀分布着约占40％的等轴初生α相；合金的强度和塑性较高,其中抗拉强度σb=1054 MPa,延伸率δ5=17％,断面收缩率ψ=51％；但断裂韧度偏低,KIC =63 MPa√m.采用准β锻造工艺(940℃),获得网篮组织,细小的板条状次生α相交织分布,无初生α相；合金的强度和塑性有所降低,抗拉强度σb=1008 MPa,延伸率δ5=13％,断面收缩率ψ=33％；但断裂韧度较高,KIC=86 MPa√m.随着锻造温度从两相区895℃升到β单相区940℃,新型低成本Ti-Al-Mo-Cr-Zr系钛合金强度变化幅度小,而断裂韧度、塑性,特别是断面收缩率性能指标对锻造温度变化反应敏感.
关键词:
低成本钛合金
,
锻造工艺
,
显微组织
,
力学性能
费跃
,
王新南
,
朱知寿
,
商国强
,
李静
,
祝力伟
钛工业进展
采用热膨胀法和金相法研究了以5℃／min的加热速率连续加热某Ti－Al－Mo－Cr－Zr－Si系新型钛合金过程中的相变过程、组织演变规律以及α相→β相的转变速率。结果表明：该合金连续加热过程中，在280～505℃温度范围内，板条状α相逐渐长大，且含量逐渐增多，发生β→α相变；在505～610℃温度范围内，板条状α相变细、变短，发生由短程扩散控制的α→β相变，此阶段温度对α相→β相的转变速率影响不大；在610～930℃温度范围内，板条状α相含量明显减少，直至消失，发生由长程扩散控制的α→β相变，此阶段α相→β相的转变速率随着温度的升高明显加快，当温度达到900℃时，α相→β相的转变速率逐渐减缓。
关键词:
新型钛合金
,
连续加热
,
相变
,
显微组织
王哲
,
王新南
,
祝力伟
,
朱知寿
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.5.001
采用X射线衍射( XRD)、透射电子显微镜( TEM)、光学显微镜( OM)等对新型超高强韧 TB17钛合金次生α相转变动力学进行研究。实验结果表明,该合金经β相区固溶,520℃不同保温时间时效后,片层次生α相在β相基体上析出、形核、长大,并且与基体具有柏氏共格关系。短时时效后次生α相呈针状,随着保温时间延长,次生α相粗化呈短棒状。析出相含量对TB17钛合金强化具有重要影响,TB17钛合金在完全析出过程中,次生α相含量增加,时效硬化作用增加。 TB17钛合金次生α相等温相变动力学采用 JMAK方程进行描述。
关键词:
TB17钛合金
,
等温时效
,
次生相α相
,
析出相
