钛含量对新型钨钛合金微观组织及力学性能的影响_英文_王星
钛含量对Fe-Cr-C 堆焊合金显微组织的影响
(1)先进钢铁材料 增加,过多的碳原子与钛原子结合,形成 TiC 碳化物,堆焊金属中与铬原子结合的碳原子变 少,导致堆焊金属的显微组织由过共晶组织向亚共晶组织转移。因此,并不是钛含量越多越 好。
图 4 不同钛含量的 Fe-Cr-C-Ti 合金光学显微组织 Fig.4 OM photographs of Fe-Cr-C-Ti claddings with different Titanium Contents:
基金项目:河北省科技支撑项目(09215106D) 通信联系人:杨庆祥,教授,E-mail: qxyang@
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(1)先进钢铁材料
microstructure of Fe-Cr-C claddings consist of primary (Cr, Fe)7C3 carbides and the eutectic phases (?-Fe+(Cr, Fe)7C3). The formation and growth of the primary (Cr, Fe)7C3 carbides during solidification occur along their long axe parallel to the direction of the heat flow. With the increase of titanium content, the primary (Cr, Fe)7C3 carbides are refined. When the titanium content is 1.2 wt.%, its microstructure changes from hypereutectic form to hypoeutectic one. The thermodynamic calculation shows that MC carbide precipitates prior to M7C3 carbide from Fe-C-Cr-Ti alloy. Moreover, the lattice misfit between (110) TiC and (010) Cr7C3 is 9.257%, which indicates that TiC acting as heterogeneous nuclei of the Cr7C3 is medium effective. Therefore, M7C3 carbide can be refined significantly. Keywords: carbide; hardfacing; microstructure; nucleation.
激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展
第53卷第1期表面技术2024年1月SURFACE TECHNOLOGY·15·激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展竺俊杰1,王优强1,2*,倪陈兵1,2,王雪兆1,刘德建1,房玉鑫1,李梦杰1(1.青岛理工大学,山东 青岛 266520;2.工业流体节能与污染控制教育部重点实验室,山东 青岛 266520)摘要:激光选区熔化(SLM)技术与激光熔化沉积(LMD)技术在航空航天、生物医疗等领域的应用具有巨大潜力,但由于成形的Ti6Al4V合金构件存在较差的表面质量、较大的残余应力以及内部孔洞等问题,影响了构件的力学性能,从而制约了其大规模的应用。
针对这一现状,首先概述了激光选区熔化技术与激光熔化沉积技术的制造原理,比较了2种增材制造技术的成形参数及其特点,并分析了2种不同成形技术的自身优势以及适用场合。
其次,从2种增材制造技术成形钛合金的工艺参数入手,综述了激光功率、扫描速度、激光扫描间距、铺粉厚度、粉床温度等参数对SLM工艺成形钛合金的影响,以及激光功率、扫描速度、送粉速率等参数对LMD工艺成形钛合金的影响。
发现成形工艺参数直接影响了粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构,从而影响成形件的组织与力学性能。
此外,综述了不同的扫描策略对两种增材制造技术成形钛合金的表面质量与力学性能的影响,可以发现在不同扫描策略下同一试样表面的不同区域表面质量、残余应力以及抗拉强度存在较大差异,同一扫描策略下试样的不同表面之间也存在各向异性。
最后,探讨了不同热处理工艺对钛合金微观组织和力学性能的影响,通过合适的热处理能够降低成形构件应力,并调控组织相变和性能。
关键词:激光选区熔化;激光熔化沉积;钛合金;微观组织;力学性能;热处理中图分类号:TG146.23 文献标志码:A 文章编号:1001-3660(2024)01-0015-18DOI:10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.01.002Research Progress on Microstructure and Mechanical Propertiesof Titanium Alloy by Laser Additive ManufacturingZHU Junjie1, WANG Youqiang1,2*, NI Chenbing1,2, WANG Xuezhao1,LIU Dejian1, FANG Yuxin1, LI Mengjie1(1. Qingdao University of Technology, Shandong Qingdao 266520, China;2. Key Lab of Industrial Fluid Energy Conservation and Pollution Control, Shandong Qingdao 266520, China)ABSTRACT: Selective laser melting (SLM) technology and laser melting deposition (LMD) technology are becoming收稿日期:2022-11-30;修订日期:2023-06-15Received:2022-11-30;Revised:2023-06-15基金项目:山东省自然科学基金(ZR2021ME063)Fund:The Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2021ME063)引文格式:竺俊杰, 王优强, 倪陈兵, 等. 激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展[J]. 表面技术, 2024, 53(1): 15-32.ZHU Junjie, WANG Youqiang, NI Chenbing, et al. Research Progress on Microstructure and Mechanical Properties of Titanium Alloy by Laser Additive Manufacturing[J]. Surface Technology, 2024, 53(1): 15-32.*通信作者(Corresponding author)·16·表面技术 2024年1月increasingly close to the properties of manufactured titanium alloys and forgings, which have great potential for applications in aerospace, biomedical and other fields. However, the poor surface quality, large residual stresses and the presence of internal holes in the formed Ti6Al4V alloy components affect the mechanical properties of the components, thus limiting their large-scale application. To address this situation, this work firstly outlined the manufacturing principles of selective laser melting and laser melting deposition, compared the forming parameters and characteristics of the two additive manufacturing technologies, and analyzed the advantages and applications of the two different forming technologies. Since the selective laser melting technique could adjust the thickness of the laying powder, a smaller laser spot diameter was chosen to improve the surface quality and dimensional accuracy of the formed components. The laser melting and deposition technology adopted coaxial powder feeding for faster processing and was more suitable for manufacturing medium to large metal parts.Secondly, the effects of laser power, scanning speed, laser scanning pitch, powder thickness and powder bed temperature on the forming of titanium alloys by SLM process and the effects of laser power, scanning speed and powder feeding rate on the forming of titanium alloys by LMD process were reviewed from the forming process parameters of the two additive manufacturing technologies, revealing the intrinsic effects of forming parameters, microstructure and mechanical properties in the additive manufacturing process. The direct parameters of the forming process were found to affect the degree of powder melting, fusion quality and forming microstructure, thus affecting the organization and mechanical properties of the formed parts. The effect of laser power and scanning speed on the forming process was more obvious than other factors, and there was a greater correlation between them, and a combination of lower laser power and higher scanning speed could be adopted to obtain specimens with higher microhardness. In addition, the effects of different scanning strategies on the surface quality and mechanical properties of titanium alloys formed by the two additive manufacturing techniques were reviewed, and it was found that the surface quality, residual stress and tensile strength of different regions of the same specimen surface under different scanning strategies differed significantly, and anisotropy existed between different surfaces of the specimen under the same scanning strategy. Finally, the effects of different heat treatment processes on the microstructure and mechanical properties of titanium alloys were investigated, and suitable heat treatments could reduce the stresses and regulate the phase changes and properties of formed components. Two heat treatments, annealing and solution aging, can be combined to balance the strength and plasticity of the component. To summarize the research development of these two additive manufacturing technologies, it is necessary to accelerate the establishment of a complete system of methods under the forming process and forming environment, and to promote the research on the mechanism of microstructure evolution and macro mechanical properties influence.KEY WORDS: selective laser melting; laser melting deposition; titanium alloy; microstructure; mechanical properties; heat treatment由于钛合金有着比强度较高、生物相容性较好以及耐腐蚀性能好的优势,因此在全球范围内广泛应用于生物医疗与航空领域[1-2]。
一种含钨的高强钛合金
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一种含钨的高强钛合金
作者:
来源:《有色金属材料与工程》2016年第06期
专利名称:一种含钨的高强钛合金
专利申请号:CN201610378836.4
公布号:CN105803262A
申请日:2016.05.31 公开日:2016.07.27
申请人:西北有色金属研究院
本发明公开了一种含钨的高强钛合金,由以下质量分数的成分组成:Al 4.0%~5.5%,Cr 3.0%~5.0%,Mo 2.0%~4.0%,W 2.0%~4.5%,Fe 0.2%~0.8%,余量为Ti和不可避免的杂质.本发明含钨的高强钛合金热加工性优良,经退火后的室温抗拉强度可在860~1 500 MPa的范
围内调整,并且具备良好的强塑性及强韧性匹配,满足多种应用领域对高强钛合金性能的要求.。
钛合金主要元素详解
钛合金主要元素详解标题:钛合金主要元素详解引言:钛合金作为一种重要的结构材料,在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。
了解钛合金的主要元素,对于深入理解其性能和应用具有重要意义。
本文将深入探讨钛合金的主要元素,包括钛、铝、钒、铁等,并提供个人的观点和理解。
正文:一、钛(Ti)钛是钛合金的主要元素,具有低密度、高强度、耐腐蚀等优异特性。
它在航空工业中被广泛应用,因其具有较低的密度,能够提供良好的强度和刚性。
此外,钛还具有优异的耐腐蚀性能,能够抵抗许多酸、碱和盐的侵蚀,因此在海洋环境和化学工业中使用广泛。
钛合金中的钛还可以通过添加其他元素来改变其性能,在不同应用领域具有更多的选择和优化。
二、铝(Al)铝是常见的钛合金添加元素,具有轻质、高强度和优异的耐热性能等特点。
铝的添加可以有效提高钛合金的强度和硬度,并且还可以提高耐热性能和耐磨性能。
此外,铝还能够提高钛合金的抗腐蚀性能,延长其使用寿命。
因此,在航空航天和汽车制造等领域,铝是常见的钛合金添加元素之一。
三、钒(V)钒是一种重要的合金添加元素,它能够显著提高钛合金的强度和硬度。
钒的添加可以形成硬质的钒化物,增加钛合金的晶界强化作用,提高其机械性能。
此外,钒还能够显著提高钛合金的抗腐蚀性能,并且能够提高其耐高温性能。
因此,在航空航天和核工业等领域,钒是常见的钛合金添加元素。
四、铁(Fe)铁是一种常见的杂质元素,它会对钛合金的性能产生重要影响。
铁对钛合金的强度和塑性有显著影响,合适的铁含量可以提高钛合金的强度和硬度。
而过量的铁含量则会降低钛合金的塑性和韧性,影响其加工性能。
因此,在钛合金的制备和应用过程中,需要进行合理的铁含量控制。
观点和理解:钛合金作为一种重要的结构材料,其性能和应用取决于主要元素的选择和控制。
在本文中,我们深入探讨了钛、铝、钒和铁这些主要元素的作用和影响。
钛的低密度和优异的耐腐蚀性使其在航空工业和化学工业等领域得到广泛应用。
钛含量对WC-8Co硬质合金组织和性能的影响
( 1 . Z HUZ H0U C EMEN T ED C ARB I DE GROUP C 0. , I J T D, Z h u z h o u 4 1 2 0 0 0 , Hu n a n; 2 . Na t i o n a l Ke y L a b o r a t o r y o f Ce me n t e d C a r b i d e , Z h u z h o u 4 1 2 0 0 0 , Hu n a n )
t i t a n i u m l e v e l i n c r e a s e s , t h e d e n s i t y o f t h e a l l o y d r o p s , g r a i n s i z e d e c r e a s e s ,h a r d n e s s r i s e s , b u t b e n d i n g s t r e n g t h a n d
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TC21钛合金的微观组织对力学性能的影响
试验 所 用 的 T 2 C 1高 强 韧 钛 合 金 锻 件 在 仅+1 3 两相 区热 加工 ,空冷 至室 温 ,然后 采用 两种 不 同的
热 处 理制 度 。制度 1 0  ̄ ( :9 0C 仅+1 退 火 ) / , 3区 1 h
图 l 两 种 热 处 理 过 程 的 示 意 图
作 者简 介 : 少 俊 ( 9 8 ) 马 17 一 ,男 , 士 。 硕
是 为 了 满 足 我 国 未 来 先 进 飞 机 的 要 求 研 制 的 高 强 韧
法》,G / 3 8 2 0 《 属 材 料 疲 劳 裂 纹 扩 展 B T6 9 - 0 0 金
速率 试 验 方 法 》 进 行 ,所 有 试 验 的 环 境 为 室 观组 织及 力 学性
维普资讯
第2 6卷 第 5期
20 0 6年 l 0月
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Vo . 2 1 6, No. 5 Oc o r 2 06 t be 0
J RNAL OF AE OU RONAU CAL MA ERI L TI T A S
率 ;加 载 方 向对 两 种 组 织 的疲 劳 裂 纹 扩 展 速 率 基 本 无 影 响 ;和 其 他 钛 合 金 类 似 ,T 2 C 1在 P r ai s区存 在 转 折 。 关 键 词 : C 1 合 金 ; 状 组 织 ;网篮 组 织 ; 伸 性 能 ;断 裂 韧 性 ; 劳 裂 纹 扩 展 T2 钛 片 拉 疲
( )( a d+p区退 火 );( ) B区 退 b
F g 1 The di e e tt e mo p o e sng r uts e m ai i. f r n h r — r c s i o e rs he t—
钛含量对钼钛合金组织及力学性能的影响
第30卷第6期2020年12月粉來冶全工业POW DER M ETALLURG Y INDUSTRYVol. 30, N o.6, p45-49Dec. 2020DOI : 10.13228/j.boyuan.issn 1006-6543.20190209钛含量对钼钛合金组织及力学性能的影响牛炫阳,张鹏飞,王广欣(河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023)摘要:以高纯钛粉和钼粉为原料,在1600 °C温度和40 M Pa的压力以及氩气保护下热压3 h,制备了 5种不 同成分的钼钛合金。
研究了钛含量对钼钛合金力学性能和显微组织的影响。
结果表明,M o原子和T i原子能够形成置换固溶体,且M o-T i合金在常温下具有脆性特征。
随着钛原子分数从10%增加到50%,晶粒尺寸从7 p m增加到15 p m,致密度从95.8%提升至99.5%,洛氏硬度从22.3H R C增加到45.5H R C,抗弯强度从396 MPa增加到680 MPa。
M o-50%T i(原子分数)的各方面性能最佳,这对后续钼钛合金靶材的制备及溅射性能研究具有一定意义。
关键词:粉末冶金;热压;钼钛合金文献标志码:A文章编号:1006-6543(2020)06-0045-05Effects of Ti content on microstructure and mechanical properties of Mo-Ti alloysNlUXuanyang, ZHANG Pengfei, WANG Guangxin(School of Materials Science and Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023 ,China)Abstract:Five kinds of Mo-Ti alloys with different composition were prepared with high purity titanium powder and molybdenum powder by hot pressing at 1600 °C and 40 MPa for 3 h under the protection of Argon. Effects of titanium content on mechanical property and microstructure of the prepared Mo-Ti alloys were studied. Results obtained show that Mo and Ti atoms can form displacement solid solution, and Mo-Ti alloy is brittle at room temperature. With titanium content increasing from 10 atm.% to 50 atm.% , grain size increases from about 7 \xm to15 (im, relative density increases from 95.8% to 99.5%,rockwell hardness increases from 22.3 HRC to 45.5 HRC.and bending strength increases from 396 MPa to 680 MPa. Mo-50% Ti has the best performance in all aspects, which has a certain significance for the preparation of Mo-Ti alloy target and the study of sputtering performance.Keywords:powder metallurgy ;hot pressing;molybdenum-titanium alloy磁控溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,其 中,被粒子轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材 料,称为溅射靶材0。
钛对AlSi7Mg0.3合金力学性能的影响
钛对AlSi7Mg0.3合金力学性能的影响王汝耀鲁薇华摘要研究了钛对AlSi7Mg0.3合金金相组织和力学性能的影响。
钛量超过0.12%,铝合金晶粒不再细化,而冲击韧度和伸长率急剧下降,抗拉强度缓慢上升,硬度变化甚微。
力学性能如此变化可能是出现针状钛相造成的。
AlSi7Mg0.3合金最佳钛量应在0.08%~0.10%范围内。
此时,铁含量接近0.18%,合金仍保持较高的冲击韧度和塑性。
关键词:AlSi7Mg0.3合金最佳钛量力学性能细化作用The Effect of Titanium on the Mechanical Properties of AlSi7Mg0.3AlloyWang Ruyao Lu Weihua(China Textile University)ABSTRACT:The effect of titanium level on the microstructure and mechanical properties of AlSi7Mg0.3 alloy has been studied. As the titanium level is more than 0.12%, the elongation and impact toughness of the alloy drop rapidly, and the ultimate tensile strength rises slowly with no change in hardness and grain size. The change in mechanical properties are related to the appearance of titanium phase in needle-like form.The optimum level of titanium in AlSi7Mg0.3 alloy ranges over 0.08%~0.10%, in which, as the iron level is up to 0.18%, the impact strenght and elongation are satisfactory. Key Words:AlSi7Mg0.3 Alloy, Optimum Level of Titanium, Mechanical Property, Refining高强、高韧度AlSi7Mg0.3合金广泛用来制造航天、航空、汽车和交通运输等行业的复杂承载零件。
钛合金的微观组织与力学性能研究
钛合金的微观组织与力学性能研究钛合金是一种高性能金属材料,具有良好的耐腐蚀性、高强度、低密度、高韧性等优良特性,因此在航空、航天、汽车、医疗等领域得到广泛应用。
钛合金的力学性能与微观组织密切相关,因此对其微观组织与力学性能的研究具有重要意义。
1. 钛合金的微观结构和组成钛合金主要由钛及其合金元素构成,常见的钛合金有α、α+β和β类三种组织形态。
其中α相为钛合金的基体组织,具有良好的强度和韧性,而β相则是加强相,能够提高钛合金的硬度和强度。
钛合金的微观结构与成分对其力学性能有重要的影响。
一方面,在适当的热处理条件下,钛合金的相成分和晶粒尺寸可以得到控制和优化,从而实现钛合金的优良力学性能。
另一方面,在切削加工、冷旋压制造等加工过程中也会产生能够影响钛合金力学性能的微观组织缺陷。
2. 钛合金的力学性能钛合金具有优良的力学性能,主要表现为高强度、高韧性、良好的抗疲劳性、优异的高温性能等。
其中,高强度和高韧性是钛合金的主要性能指标之一,这两个指标在某种程度上存在一定的矛盾性。
提高强度常常需要通过合金化、热处理等方式实现,但这同样可能会导致韧性的下降。
因此,在实际应用中,需要根据具体的应用场景和要求,权衡强度和韧性的优化。
比如,在航空航天领域,强度通常是优先考虑的指标,而在医疗领域则更强调材料的生物相容性,即要求具有良好的生物相容性和高强度韧性。
3. 钛合金的微观组织与力学性能之间的关系钛合金的微观组织对其力学性能有着直接的影响。
热处理可以通过控制钛合金的相成分和晶粒尺寸,从而实现钛合金的优良力学性能。
比如,适当的热处理可以提高合金材料的抗拉强度和韧性,从而提高钛合金的强度和韧性。
此外,钛合金的制备工艺也会影响其微观结构和组织,进而对力学性能产生影响。
比如,冷加工或切削加工都可产生不同程度的微观组织缺陷,进而影响钛合金的力学性能。
除了上述因素外,钛合金的力学性能还与其化学成分、晶格畸变、晶体结构等有关。
其中,化学成分是最主要的影响因素之一。
高温合金中钛元素对力学性能的影响研究
高温合金中钛元素对力学性能的影响研究高温合金是一种在高温环境下具有良好稳定性和耐热性能的材料,广泛应用于航空航天、能源等领域。
而其中的钛元素作为一种重要的添加元素,对高温合金的力学性能有着显著的影响。
本文将对钛元素在高温合金中的作用进行探讨,并分析其对力学性能的影响机制。
一、钛元素在高温合金中的作用钛元素作为一种添加元素,可以在高温合金中发挥多种作用。
首先,钛元素能够提高高温合金的抗氧化性能。
高温环境中易导致合金表面氧化,形成氧化层,从而降低材料的抗氧化性能。
而钛元素的加入能够与氧发生反应,生成致密的氧化钛层,有效地阻止氧的渗透,提高合金的抗氧化能力。
其次,钛元素可以稳定高温合金的微观组织结构。
高温合金中的晶粒会受到高温环境的影响而长大,从而导致晶界的不稳定,容易形成孔隙和裂纹,降低材料的力学性能。
而钛元素的加入能够与晶界处的杂质元素结合,稳定晶界结构,抑制晶粒长大,提高高温合金的力学性能。
此外,钛元素还可以提高高温合金的延展性和韧性。
在高温条件下,合金易受到热应力和热变形的影响,导致材料发生形变和破裂。
而钛元素的加入能够增加高温合金的塑性变形能力,提高材料的延展性和韧性,降低材料的脆性断裂倾向。
二、钛元素对高温合金力学性能的影响机制钛元素对高温合金的力学性能影响的机制主要包括微观组织的稳定性和晶界强化效应。
钛元素的加入可以有效地抑制高温合金中晶粒的长大,稳定晶界结构。
晶界是高温合金中的弱点,容易出现裂纹和松散。
而钛元素能够与晶界处的杂质元素结合形成化合物,增加晶界的强度和稳定性,从而提高高温合金的力学性能。
此外,钛元素还能够通过增加合金中的位错密度来增强材料的强度。
位错是晶体中存在的一种缺陷,可以通过滑移或蠕变来改变材料的形状和结构。
而钛元素的加入能够增加高温合金中的位错密度,增强材料的位错强化效应,提高材料的强度和硬度。
另外,钛元素还能够通过改善高温合金中的弥散相分布来提高材料的力学性能。
弥散相是指在材料中分布不均匀的微小颗粒,可以增加材料的硬度和强度。
增材制造钛合金微观组织研究
增材制造钛合金微观组织研究下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
增材制造钛合金微观组织研究该文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document 增材制造钛合金微观组织研究 can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!增材制造(Additive Manufacturing,AM)是一种革命性的制造技术,它通过逐层堆叠材料,以三维打印的方式创建物体。
钛合金及其应用ppt课件.ppt
■钛白粉:化学式TiO2,晶型有锐钛型(A-TiO2)和金红 石型(R-TiO2)两种工业产品。它是最好的白色颜料,还 是塑料、造纸业的重要原料。
■生产方法: ①硫酸法:既能生产金红石型钛白粉也能生产锐钛型钛白粉, 为传统工艺,废料(硫酸亚铁)处理问题尚未很好解决。 ②氯化法:只能生产金红石型钛白粉,目前世界上60% 以上 的钛白粉由此种发法生产,正在不断取代①。
目前使用最广泛的Ti-6Al-4V合金,是在20世纪40年代晚期 由美国开发出来的。现在,人们已经开发出了大量的钛合 金,从而开辟了轻合金在许多工业领域中得以广泛应用的 新局面。
认识到了贫困户贫困的根本原因,才 能开始 对症下 药,然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视, 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
认识到了贫困户贫困的根本原因,才 能开始 对症下 药,然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视, 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
■化学性能: 钛的耐腐蚀性很好,虽然钛是一种非常活泼的金属,其
平衡电位很低,在介质中的热力学腐蚀倾向大,但是因为钛 和氧的亲和力大,在空气或含氧介质中,钛表面生成一层致 密、附着力强、惰性大的氧化膜,保护了钛基体不受腐蚀, 即使受到机械磨损,也会很快自愈或再生,这表明钛是具有 强烈钝化倾向的金属。 对海水的抗腐蚀性很强。
2 工业纯钛(纯度约为99.5%)
2.1 基本性质
■物理性质:纯钛是银白色金属,位于周期表ⅣB族。
表2-1 钛的基本物理性能数据
名称 相对原子量 原子半径 溶化温度/℃ α-TiβTi相变 比密度/g/cm3
热导率 /[W/(m●K)] 超导转变温度/K
数值
47.9 0.145 1668±5(属难熔金属) 相变潜热:3.47KJ/mol, 相变温度:882 ℃, 结构:α(hcp), β(bcc) 4.505(20 ℃) ,4.35(870 ℃) ,4.32(900 ℃),约为纲的57% 22.08,只有铁的1/4,是铜的1/7
gr5钛合金里钛的最低含量_概述及解释说明
gr5钛合金里钛的最低含量概述及解释说明1. 引言1.1 概述在当代工程领域中,钛合金是一种重要的结构材料,具有良好的机械性能和极高的耐腐蚀性能。
而gr5钛合金作为其中一种常用的类型,在各个领域得到广泛应用。
本文旨在探讨gr5钛合金中钛的最低含量,并对其进行解释说明。
1.2 文章结构本文将以以下方式展开讨论:- 第2部分将概述gr5钛合金及其应用领域,并强调其中钛含量的重要性及影响因素;- 第3部分将解释和说明钛含量对gr5钛合金性能的影响,包括强度、硬度、耐腐蚀性能以及加工性能和焊接性能等方面;- 第4部分将介绍控制钛含量的方法与技术,如原材料选择与检测方法、合金化处理及热处理工艺控制方法,以及检测和调整钛含量的机制与流程设计;- 最后,第5部分将总结全文并给出结论。
1.3 目的本文旨在深入研究以及探讨gr5钛合金中钛的最低含量,以增加对该合金材料性能影响机理的了解。
通过分析和解释钛含量对gr5钛合金性能的影响,并介绍控制钛含量的方法与技术,将为相关领域的工程师和研究人员提供重要参考和指导,以便更好地应用gr5钛合金材料。
2. gr5钛合金里钛的最低含量概述2.1 钛合金的基本介绍钛合金是一种具有轻质、高强度和耐腐蚀性能的金属材料,广泛应用于航空航天、医疗器械、化工等领域。
钛合金由纯钛与其他元素(如铝、锌等)进行合金化处理而成,其中gr5钛合金是最为常见和重要的一种。
2.2 gr5钛合金的应用领域gr5钛合金在航空航天和军事领域具有广泛的应用。
它通常用于制造飞机发动机零部件、飞行器结构件以及导弹等。
此外,gr5钛合金还可以在汽车制造、海洋工程、体育装备等方面找到应用。
2.3 钛含量对gr5钛合金性能的重要性及影响因素gr5钛合金中的钛含量是其性能表现中至关重要的因素之一。
较低的钛建议水平将直接影响该材料的力学性能、耐腐蚀性能以及加工性能。
理想情况下,gr5钛合金中的钛含量应满足特定的要求,以确保材料的性能达到预期。
微钛合金化成分设计
微钛合金化成分设计一、引言微钛合金是一种新型的高强度、高韧性、耐腐蚀的金属材料,具有广泛的应用前景。
其成分设计是微钛合金制备过程中的核心问题,本文将对微钛合金化成分设计进行详细探讨。
二、微钛合金的基本组成微钛合金的基本组成包括钛、铝和其他元素,其中钛是主要元素,占比例通常在60%以上。
铝占比例在20%-30%之间,其他元素包括铁、碳、氧等。
三、影响微钛合金性能的因素1. 钛与铝含量比例:随着钛含量的增加,微钛合金的强度和硬度逐渐增加;而随着铝含量的增加,微钛合金的塑性和韧性逐渐增加。
2. 其他元素含量:微小添加其他元素如锰、硅等可以改善微钛合金材料的机械性能和耐腐蚀性能。
3. 热处理工艺:热处理工艺对于微钛合金材料性能具有重要影响。
四、常见微钛合金化成分设计方案1. Ti-6Al-4V:钛含量为90%,铝含量为6%,其他元素包括铁、碳、氧等,其中最多的是4%的钒。
这种微钛合金具有高强度、高韧性、耐腐蚀性能好等特点,广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
2. Ti-5Al-2.5Sn:钛含量为90%,铝含量为5%,锡含量为2.5%。
这种微钛合金具有优良的热处理性能和耐腐蚀性能,广泛应用于海洋工程、船舶制造等领域。
3. Ti-3Al-2.5V:钛含量为88%,铝含量为3%,钒含量为2.5%。
这种微钛合金具有良好的机械性能和耐腐蚀性能,广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。
五、微钛合金化成分设计的发展趋势1. 高强度化:通过增加钛和其他元素的比例来提高微钛合金材料的强度和硬度。
2. 轻质化:通过减少铝和其他元素的比例来降低微钛合金材料的密度,实现轻量化。
3. 高温性能优化:通过微调微钛合金材料的成分,提高其在高温环境下的性能和稳定性。
六、结论微钛合金化成分设计是制备微钛合金材料的核心问题,通过科学、合理的成分设计可以实现微钛合金材料的优良性能。
随着科技的不断发展,微钛合金化成分设计将会越来越重要。
Al和Ti含量对激光熔炼AlxNbTiyV轻质高熵合金组织与性能的影响
第 1 期第 137-145 页材料工程Vol.52Jan. 2024Journal of Materials EngineeringNo.1pp.137-145第 52 卷2024 年 1 月Al 和Ti 含量对激光熔炼Al x NbTi y V 轻质高熵合金组织与性能的影响Effect of Al and Ti content on microstructure and properties of laser melting Al x NbTi y V lightweight high entropy alloy李子兴1,2,朱言言1,2,3*,程序1,2,3,张言嵩2,4,高红卫1,2,霍海鑫1,2(1 北京航空航天大学 前沿科学技术创新研究院,北京 100191;2 北京航空航天大学 大型金属构件增材制造国家工程实验室,北京 100191;3 北京航空航天大学 宁波创新研究院,浙江 宁波 315800;4 北京航空航天大学 材料科学与工程学院,北京 100191)LI Zixing 1,2,ZHU Yanyan 1,2,3*,CHENG Xu 1,2,3,ZHANG Yansong 2,4,GAO Hongwei 1,2,HUO Haixin 1,2(1 Research Institute for Frontier Science ,Beihang University ,Beijing100191,China ;2 National Engineering Laboratory of AdditiveManufacturing for Large Metallic Components ,Beihang University ,Beijing 100191,China ;3 Ningbo Institute of Technology ,Beihang University ,Ningbo 315800,Zhejiang ,China ;4 School of Materials Science and Engineering ,Beihang University ,Beijing 100191,China )摘要:轻质高熵合金在结构材料轻量化方面显示出巨大的应用价值,激光熔炼和激光增材制造技术因其极端冶金条件,为高熵合金研制提供了新思路。
TA15钛合金板材微观组织及疲劳性能研究
TA15钛合金板材微观组织及疲劳性能研究焦磊;白新房;许飞;王松茂;田晨超【摘要】In order to study the microstructure of TA1 5 titanium alloy plate and its influence on fatigue performance in aviation industry,focus onδ27 mm thick TA15 alloy wide plate industrial productionprocess,microstructure,fatigue properties and fatigue fracture characteristics were observated.The results show:TA1 5 alloy plate is duplex microstructure which consists of primaryαand precipitation of β.The fatigue limit is 645 MPa.The fatigue fracture is composed of three different regions:crack source zone,crack propagation zone and transient fracture zone.Meanwhile the area of crack propagation increases with the decrease of stress.The fatigue crack is born on the surface of the sample,the crack source presents cleavage and intergranular fracture,and the crack propagation zone has obvious fatigue striation,and the fracture zone presents dimple and transgranular fracture characteristics.%为了研究航空工业用 TA15钛合金宽幅板材的组织及其疲劳性能,结合 TA15合金宽幅板材的工业生产线工艺,研究了δ27 mm 厚 TA15合金板材的微观组织结构、物相组成、疲劳性能及其疲劳断口特征.试验结果表明:TA15钛合金板材组织为初生α相和β转变组织构成的双态组织,其疲劳极限为645 MPa.由疲劳断口可以观察到疲劳裂纹萌生于试样表面,宏观断口形貌呈现典型的三个区域,即裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区.各区域断口微观特征分别为裂纹源区主要呈现为沿晶的解理断口,裂纹扩展区观察到明显的疲劳辉纹,瞬断区则出现大量韧窝并表现出穿晶断裂的断口形貌.同时,对比不同应力条件下的疲劳断口,可以发现随着应力强度的降低,裂纹扩展区面积逐渐增加.【期刊名称】《西安工业大学学报》【年(卷),期】2017(037)012【总页数】5页(P894-898)【关键词】TA15钛合金板;微观组织;疲劳极限;疲劳断口【作者】焦磊;白新房;许飞;王松茂;田晨超【作者单位】西北有色金属研究院,西安710016;西北有色金属研究院,西安710016;西北有色金属研究院,西安710016;西北有色金属研究院,西安710016;西北有色金属研究院,西安710016【正文语种】中文【中图分类】TG115.5TA15钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V,TA15钛合金属于高Al当量的近α型钛合金,其合金具有中等的室温和高温强度,良好的焊接性能和工艺塑性,在有温度要求的飞机结构件和发动机叶片、机匣及钣金件的制造方面具有广泛的应用(TA15薄板用于航空发动机机匣,厚板用于大截面构件)[1-3].TA15钛合金作为近α型合金,其组织和力学性能对热处理工艺参数变化不敏感,因此热变形工艺参数的选择就显得尤为重要,如何制定严格的热成形工艺方案以控制微观结构的演变进而获得理想的性能是面临的主要问题.基于微观结构的控制优化材料性能,主要涉及微观组织结构和物相组成等方面.目前,大量的TA15钛合金研究主要集中在不同热加工条件下微观显微组织演变规律及其对性能的影响,TA15在两相区热处理时获得双态和等轴组织,在β相区热处理获得魏氏组织,冷却速率决定α片层和α集束的尺寸[4].文献[5]认为,对于薄板而言,提高退火温度材料强度降低,塑性提高,而对厚板这种现象不明显,热处理参数的变化对TA15合金板材的显微组织影响不大.文献[6-7]研究表明,双重热处理过程中一次保温时间对等轴初生αp相形貌及分布等影响较大;二次保温时间对αs相形貌、尺寸等具有显著影响.文献[8]研究了基于模拟轧制工艺对TA15组织及性能的影响.基于热加工条件下组织演变规律对力学性能的影响研究较少,而瞄准TA15合金宽幅板材工业化生产,在加工成型过程中板材组织及其对最终加工成型板材性能的影响还未开展深入的研究工作.文中结合TA15合金宽幅板材的实际工业生产线工艺,研究工业化生产工艺条件下TA15合金板材的组织形态及其对力学性能的影响,研究疲劳断裂特征,以期相关研究能为从事相关工作的人员提供一定的参考.1 材料与方法TA15合金经1个火次轧制(轧制温度930 ℃)获得δ27 mm厚板材,其加工过程如图1所示.在MTS370液压万能试验机和高频疲劳试验机测试材料的拉伸和疲劳性能,并利用光学显微镜和JSM-6460扫描电镜观察板材的组织结构及物相组成,并对疲劳试样的断口进行了观察分析.图1 TA15板材轧制Fig.1 TA15 plate rolling production line2 试验结果与分析2.1 微观组织图2为TA15板的显微组织,橫向及轧面组织均为典型的双态组织由初生α相和β转变组织组成.由图2可以看到,横向及轧面组织也有一定的区别:轧面组织的初生α相近似等轴,晶粒尺寸为25~45 μm(图2(a)),而横向组织中的初生α相有明显的方向性,初生α相为长条状,这是由于在轧制过程中,横向组织受到垂直方向的压力,导致初生α相受到挤压变形并产生一定的方向性.图2 TA15板显微组织Fig.2 Microstructures of TA15 alloy图3为TA15板材的电子背散射衍射(Electron Back Scattered Diffraction,EBSD)相图,其中不同衬度的区域晶格结构不同.与金相组织分析结果相同,显微组织由α相和β相组成,初生及次生α相所占比例较高,β相所占比例较低.图3中的黑点为数据扫描过程中出现的无效点.图3 TA15板EBSD相图Fig.3 Phase composition of TA15 alloy by EBSD 2.2 疲劳性能在轧制后的TA15板材,切取试样毛坯,加工成杯状光滑疲劳试样,测试了室温下光滑试样的高周疲劳性能,疲劳试验在室温大气中进行,试验波形为正弦波,频率为117 Hz,应力比R=0.1,根据升降法确定材料的疲劳极限.本试验所选取的最大应力分别为625 MPa,640 MPa,645 MPa,650 MPa,675 MPa,750 MPa 和800 MPa,每一级应力选取2根试样,取2根试样结果的算数平均值作为该应力下的疲劳寿命[9-10].结果表明试样在σmax≤645 MPa时,试样经107次循环均未断裂,故材料的疲劳极限为645 MPa.由试样在上述不同应力下的疲劳寿命结果可以得到TA15板的应力S-循环数N曲线,如图4所示.图4 TA15板S-N曲线Fig.4 S-N curve of TA15 alloy2.3 疲劳断口形貌图5为样品在不同加载应力下的宏观断口形貌.由图5可以看出,在不同应力水平下疲劳试样低倍断口总体特征相同,断口均由裂纹源区Ⅰ、裂纹扩展区Ⅱ和瞬断区Ⅲ3个不同区域组成,并且疲劳裂纹源均萌生于样品表面.但是不同应力水平下疲劳断口中,裂纹扩展区Ⅱ在整个断口所占比例有所不同,图5(a)(800 MPa)中裂纹扩展区所占比例最小,图5(c)(650 MPa)中裂纹扩展区所占比例最大,即TA15在疲劳试验中,随着应力水平的降低裂纹扩展区所占比例增加.图6为同一应力水平下试样的断口形貌图(最大应力为750 MPa),图6(a)为断口宏观形貌,如图6(b)~(d)分别为疲劳源、裂纹扩展区和瞬断区的显微形貌.由图6(b)可以观察到裂纹源区的微观形貌呈现解理和沿晶断口的特征,在图6(c)裂纹扩展区可以观察到明显的疲劳辉纹,同时瞬断区呈现出韧窝和穿晶混合断口特征.图5 疲劳断口宏观形貌Fig.5 The macro-graph of fatigue fracture图6 TA15 疲劳断口形貌Fig.6 Fatigue fracture morphology of TA15 alloy 3 结论1) 由板材的金相显微组织图及EBSD相图的物相分析表明:TA15钛合金板材橫向及轧面组织均为典型的双态组织,由初生α相和β转变组织组成,横向及轧面的初生α相形态有一定的差异.2) 采用升降法利用高频疲劳试验机得到了在应力比R=0.1时,TA15板材的疲劳极限为645 MPa.3) 由疲劳断口可以观察到疲劳裂纹萌生于试样表面,宏观断口形貌呈现典型的三个区域,即裂纹源区Ⅰ、裂纹扩展区Ⅱ和瞬断区Ⅲ.各区域断口微观特征分别为裂纹源区主要呈现为沿晶的解理断口,裂纹扩展区观察到明显的疲劳辉纹,瞬断区则出现大量韧窝并表现出穿晶断裂的断口形貌.同时,对比不同应力条件下的疲劳断口,可以发现随着应力强度的降低,裂纹扩展区面积逐渐增加.参考文献:[1] 李兴无,沙爱学,张旺峰,等.TA15合金及其在飞机结构中的应用前景[J].钛工业进展,2003,20(4/5):90.LI Xingwu,SHA Aixue,ZHANG Wangfeng,et al.TA15 Titanium Alloy and Its A pplying Prospects on Airframe[J].Titanium Industry Progress,2003,20(4/5):90.(in Chinese)[2]SUN Q J,WANG G C.Microstructure and Super Plasticity of TA15 Alloy[J].Ma terials Science and Engineering:A,2014,606:401.[3] 梁业,郭鸿镇,刘鸣,等.TA15合金高温本构方程的研究[J].塑性工程学报,2008,15(4):150.LIANG Ye,GUO Hongzhen,LIU Ming,et al.Study on Constitutive Equations for Hot Deformation of TA15 Alloy[J]. Journal of Plasticity Engineering,2008,15(4):150.(in Chinese)[4] 李士凯,熊柏青,惠松骁.热处理制度对TA15合金组织与性能的影响[J].材料热处理学报,2008,29(6):82.LI Shikai,XIONG Baiqing,XI Songxiao.Effect of Heat-treatment on Microstructure and Properties of TA15 Alloy[J].Transactions of Materials and Heat Treatment,2008,29(6):82.(in Chinese)[5] 刘瑞民,李兴无,沙爱学.TA15合金板材的组织和性能研究[J].材料开发与应用,2005,20(4):23.LIU Ruimin,LI Xingwu,SHA Aixue.The Study of the Microstructure and Prop erties of TA15 Titanium Alloy Plate[J].Development and Application of Mat erials,2005,20(4):23.(in Chinese)[6]LI S K,XIONG B Q,HUI S X.Effects of Cooling Rate on the Fracture Properties of TA15 ELI Alloy Plates[J].Rare Metals,2007,26(1):33.[7] 朱景川,何东,杨夏炜,等.TA15钛合金双重热处理工艺及其微观组织演化的EBSD研究[J].稀有金属材料与工程,2013,42(2):382.ZHU Jingchuan,HE Dong,YANG Xiawei,et al.EBSD Study on Dual Heat Treatment and Microstructure Evolution of TA15 Titanium Alloy[J].Rare Metal M aterals and Engineering,2013,42(2):382.(in Chinese)[8] 韩冠军,杨合,孙志超,等.TA15 合金大型筋板件等温局部加载晶粒尺寸演化研究[J].塑性工程学报,2009,16(5):112.HAN Guanjun,YANG He,SUN Zhichao,et al.Numerical Simulation of Microst ructure Evolution of TA15 Alloy Large-scale Rib-web Parts During Isothermal Local Loading Process[J].Journal of Plasticity E ngineering,2009,16(5):112.(in Chinese)[9] 张庆玲,李兴无.TA15钛合金两类组织对疲劳性能和断裂韧度的影响[J].材料工程,2007(7):3.ZHANG Qingling,LI Xingwu.Effect of Structure on Fatigue Properties and Fr acture Toughness for TA15 Titanium Alloy[J].Journal of Materials Engineeri ng,2007(7):3.(in Chinese)[10] ZHAO A M,YANG H,FAN X G,et al.The Flow Behavior and Microstructure Evolution During (α+β) Deform ation of β Wrought TA15 Titanium Alloy[J].Materials & Design,2016,109:12.。
Co元素对Co-Ni-Al合金的微观组织和力学性能影响
Co元素对Co-Ni-Al合金的微观组织和力学性能影响杨柳;楼姝婷;郝帅;李涛;王兴怡【摘要】利用金相显微组织分析技术、X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了Co元素的含量对Co-Ni-Al合金的微观组织和力学性能的影响.结果表明,适量增加Co元素有利于优化Co-Ni-Al合金的强度和塑性.当Co在基体相中含量为44.32%,在第二相中含量为60.44%时,Co-Ni-Al合金强度最高但塑性最差,分别为723MPa和14.7%;当增加Co含量,第二相含量也随之增加时,合金的强度迅速降低,塑性却缓慢增强;当Co元素在基体中含量为50.81%,在第二相中含量为64.31%时,出现裂纹所对应的应力有所增加,因而具有较好的强度和最佳的塑性应变,分别为672MPa和21.5%.【期刊名称】《信息记录材料》【年(卷),期】2017(018)003【总页数】2页(P38-39)【关键词】Co-Ni-Al合金;Co元素;微观组织;力学性能【作者】杨柳;楼姝婷;郝帅;李涛;王兴怡【作者单位】;南京工程学院材料工程学院江苏南京 211167;江苏省先进结构材料与应用技术重点实验室江苏南京 211167;南京工程学院材料工程学院江苏南京211167;江苏省先进结构材料与应用技术重点实验室江苏南京 211167;南京工程学院材料工程学院江苏南京 211167;江苏省先进结构材料与应用技术重点实验室江苏南京 211167;南京工程学院材料工程学院江苏南京 211167;江苏省先进结构材料与应用技术重点实验室江苏南京 211167【正文语种】中文【中图分类】TN919.3磁控形状记忆概念首先由Ullakko于1995年提出[1],而Co-Ni-Al合金则是形状记忆合金其中一种。
到目前为止,铁磁形状记忆合(FSMA)因具有响应频率高、应变幅度大等优良特性而成为新一代驱动器和传感器材料的研究热点[2]。
据已有文献[3-6],可知如今对Co-Ni-Al合金的研究主要集中在如何通过控制热处理或通过微量元素添加法来改良其使用性能。
TA15钛合金的显微组织和力能性能
TA15钛合金的显微组织和力能性能在旋压变形下的效应摘要: TA15合金的管状工件在CNC旋压机上进行热旋压,对其显微构和力学性能在热旋压和热处理过程中进行观察和纺管测试。
结果显示:伴随旋压道次的增加,纤维的微观组织逐渐形成轴向方向,周围的微观组织也明显沿圆周方向伸长。
同时,抗拉强度增加但其伸长率不但在轴向方向而且在圆周方向减少。
当壁厚的变薄率升至接近或超过40%时,其抗拉强度增加和伸长率减少的速度越来越快,这意味着钛合金的管状工件通过强力旋压能被双向强化。
TA15合金旋压件的塑性能够通过用轻度减小抗拉强度的方法在不高于再结晶温度时退火处理提高。
关键字:TA15合金;热旋压;显微结构的变化;力学性能;退火1.引言随着航空航天工业的发展,对结构部件的高强度和低质量的要求越来越高,例如大型薄壁钛合金旋转工件有高的比强度,良好的耐腐蚀和适中的热稳定性[1-4]。
目前,这种工件主要通过板料的滚焊生产,焊缝存在于轴向方向可能减小筒形工件径向方向的强度。
强力旋压是其中生产筒形工件最有效的工艺之一,这种工艺的成形精度不小于筒形工件机械加工,材料利用率和机械性能也优于机械加工[5-8]。
此外,如同金属在强力旋压过程的轧制变形作用下一样,钛合金的微观组织和机械性能被明显的改善[9-13]。
CHANG[9-10]研究了2024和7075铝合金在旋压过程中微观组织的演化和其在微可纺性下显微结构的效应,获得了合理的包括用旋压和高韧性热处理制作薄壁管的工艺方法。
RAJAN[11]进行AISI 4130钢管的强力旋压实验和建立了纺成工件,筒形毛坯和旋压工艺参数之间机械性能的关系,并且通过控制管坯的初始结构明显提高了压力室的机械性能。
然而并没有系统地研究钛合金筒形工件在热旋压过程中的微观结构和组织性能。
在当前工作中,TA15合金筒形工件的热旋压实验在CNC旋压机上进行,同时旋压件在热旋压和退火处理过程中的微观结构和机械性能进行研究。
Ti-6.5Al-2.5Sn-4Zr-0.7Mo-1Nb-0.2Si合金的性能与显微组织
Ti-6.5Al-2.5Sn-4Zr-0.7Mo-1Nb-0.2Si合金的性能与显微
组织
许国栋;王桂生;萧今声
【期刊名称】《稀有金属》
【年(卷),期】1998(22)3
【摘要】在实验室条件下,研究了Ti6.5Al2.5Sn4Zr0.7Mo1Nb0.2Si合金的热处理、常温机械性能和显微组织。
结果表明,合金的机械性能优异,达到了俄罗斯同等产品水平;合金显微组织是大量α相+少量转变β相的两相组织,并阐述了机械性能和显微组织随热处理变化的规律。
【总页数】5页(P175-179)
【关键词】钛合金;热处理;显微组织;机械性能
【作者】许国栋;王桂生;萧今声
【作者单位】北京有色金属研究总院;中国有色金属工业总公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.23
【相关文献】
1.TA32钛合金板材在热拉伸变形过程中显微组织、力学性能与织构的关系 [J], 范荣磊; 武永; 陈明和; 谢兰生
2.TA32钛合金板材在热拉伸变形过程中显微组织、力学性能与织构的关系 [J], 范荣磊; 武永; 陈明和; 谢兰生
3.6005A铝合金型材挤压焊缝力学性能与显微组织研究 [J], 张海军;曹春鹏;单清群;吕卫群
4.双级时效对EV31A合金力学性能与显微组织的影响 [J], 顾侃;曾小勤;陈彬;王迎新
5.双级时效对EV31A合金力学性能与显微组织的影响 [J], 顾侃;曾小勤;陈彬;王迎新
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ta5w合金化学成分
ta5w合金化学成分TA5W合金是一种高强度、耐热的钛合金,其化学成分主要包括钛(Ti)、铝(Al)、钨(W)等元素。
本文将从钛、铝、钨三个方面介绍TA5W合金的化学成分。
钛是TA5W合金的主要成分,占比超过85%。
钛是一种轻质金属,具有优异的耐腐蚀性和高强度特性。
它的密度只有4.5克/立方厘米,相对于其他金属来说非常轻巧。
钛具有优异的化学稳定性,能够在大多数环境下保持良好的耐腐蚀性能。
此外,钛还具有良好的可塑性,可以通过加热和冷却等加工工艺进行成型,从而制造出各种复杂形状的零件。
铝是TA5W合金的另一个重要成分,占比约为6%。
铝是一种轻质金属,密度为2.7克/立方厘米,具有良好的导热性和导电性。
铝的加入可以提高合金的强度和硬度,并改善其耐热性能。
此外,铝还可以增加合金的耐蚀性,使其在潮湿和腐蚀性环境下具有更好的稳定性。
铝与钛的共晶相形成的细小颗粒可以有效地抑制晶粒长大,提高合金的综合力学性能。
钨是TA5W合金的重要合金化元素,占比约为4%。
钨具有高熔点、高密度和高强度等特点,可以显著提高合金的耐热性和耐磨性。
钨的加入可以形成硬质化相,如Ti3W、Ti2W等,这些硬质相可以有效地增加合金的硬度和抗磨性。
此外,钨还可以提高合金的抗拉强度和抗疲劳性能,使其在高温下具有更好的稳定性。
除了钛、铝和钨,TA5W合金中还含有少量的其他杂质元素,如铁(Fe)、氧(O)等。
这些杂质元素的含量通常很低,但它们对合金的性能也有一定的影响。
例如,铁的存在可以降低合金的塑性和韧性,同时增加硬度和抗磨性。
氧的存在可以使合金的强度和硬度得到提高,但也会降低其塑性和韧性。
因此,在合金制备过程中,需要控制这些杂质元素的含量,以确保合金的性能得到最佳的平衡。
TA5W合金的化学成分主要包括钛、铝、钨等元素。
钛作为主要成分赋予合金轻质、耐腐蚀和高强度的特性;铝的加入可以提高合金的强度、硬度和耐热性能;钨的加入可以显著提高合金的耐热性、耐磨性和抗疲劳性能。
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off timely along the adiabatic shear band during the penetrating process. However, the application of DU has raised serious, long-term environmental and health concerns. Precious work in promoting the “self-sharpening” ability of WHAs mainly focused on adding rare metal elements, such as yttrium, lanthanum and cerium, to refine the tungsten grain and enhance the susceptivity to adiabatic shear band, but the efforts were not satisfactory. In the present study, titanium substituted for rare metal elements was added in the tungsten alloy because of its low thermal conductivity to improve the susceptivity to adiabatic shear band in new WHA. This paper mainly researched the effect of titanium content on the microstructure and mechanical properties of new WHAs.
ARTICLE
Effect of Titanium Content on the Microstructure and Mechanical Propertiy
Wang Xing, Duan Dongping, Guo Yunshu
Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
Rare Metal Materials and Engineering Volume 42, Issue 6, June 2013 Online English edition of the Chinese language journal
Cite this article as: Rare Metal Materials and Engineering, 2013, 42(6): 1108-1112.
Abstract: Tungsten heavy alloys (WHAs) with four different titanium contents (0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, wt.%) were prepared by powder metallurgy. The influence of titanium content on the microstructure and mechanical properties under high strain rates were investigated. The results show that the titanium particles disperse in the matrix with different morphology and the main effective element is the diameter of the titanium particles. There are lots of micro holes in the titanium particles when the diameter of titanium particles is larger than 20 μm. The titanium particles do not dissolve in the matrix during the sintering process and the interfaces between titanium and tungsten, titanium and matrix are good. The results of Hopkinson Striker Bar indicate that the dynamic compressive strength is highest when the content of titanium is 0.5% and the strength has little change as the content of titanium increases from 1.0% to 2.0% under 3700 s-1 strain rate. In the WHA with 2.0% titanium content, the adiabatic shear banding (ASB) is the main deformation mode and the titanium in the ASB is fragile, the temperature of thermal softening area is higher than that of the traditional WHAs because of the existence of titanium particles. The addition of titanium in the WHAs improves the adiabatic shear banding susceptivity. Key words: powder metallurgy; titanium content; tungsten heavy alloy; dynamic mechanical property; adiabatic shear banding
Tungsten heavy alloys (WHAs) have drawn much attention in recent years with regard to their potential application as an anti-armor material due to good mechanical properties. WHAs, bi-phased composites made up of tungsten (bcc) particles and binder phase nickel, iron (fcc), are usually fabricated through a powder metallurgy process[1-6]. WHAs are promising substitutes for deplete uranium (DU) in the application of kinetic energy penetrators for their high densities (16~18.5 g/cm3) and prominent mechanical properties. However, besides high density and high toughness, materials used for penetrators demand high “self-sharpening” ability which ensures the head of penetrators keeping an acuate sharp during the penetrating process and therefore reduces the diameter of the penetration tunnel. Kinetic energy penetrators made of WHAs usually form “mush-room heads”, resulting in poorer penetration performance compared with DU alloys due to their good susceptivity to adiabatic shear band (ASB) during the penetrating process, which makes deformed materials fall
1
Experiment
Powder metallurgy was employed to prepare the new WHAs with four titanium contents. The compositions of the four WHAs were 92.5% tungsten, 4.9% nickel, 2.1% iron and
1108
Wang Xing et al. / Rare Metal Materials and Engineering, 2013, 42(6): 1108-1112
0.5% titanium, 92.0% tungsten, 4.9% nickel, 2.1% iron and 1.0% titanium, 91.5% tungsten, 4.9% nickel, 2.1% iron and 1.5% titanium, 91.0% tungsten, 4.9% nickel, 2.1% iron and 2.0% titanium respectively. The tungsten powder (purity 99.9%, average particle size 3.5 μm), nickel powder (purity 99.9%, average particle size 27.5 μm), iron powder (purity 99.9%, average particles size 37.5 μm), and titanium powder (purity 99.6%, average particle size 42.4 μm) were mixed by a “V” type mixer for 24 h. The well-mixed powder mixture was cold-iso-statically pressed under 200 MPa. The compact was pre-sintered at 1100 °C for 1 h in a hydrogen furnace and finally sintered at 1480 °C for 1.5 h. At last it was vacuum annealed at 1200 °C for 5 h. Uniaxial dynamic compression tests were carried out using Split Hopkinson Pressure Bar at 3700 s-1 strain rate. For the experimental investigation of compressive strength, circular specimens with overall dimensions of Φ5 mm×5 mm were machined. At least four specimens were tested for each experimental condition. The specimens were sectioned along the compressing axis and the sectioned surfaces were polished to a mirror finish in order to observe the localized flow and analyze the evolutionary mechanism of adiabatic shear bands. The microstructure and section surface of new tungsten alloy were observed by field emission scanning electron microscopy (FESEM).