氢对Ti-6Al-4V合金组织及超塑变形行为的影响

应用光学显微镜研究氢对Ti-6Al-4V显微组织的影响,并在温度800℃～860℃和应变速率10-3s-1的变形条件下进行超塑拉伸实验。结果表明,随着氢含量的增加,β相的比例提高,且由等轴组织转变为双态组织,随着氢含量的进一步增加,在α相中形成了氢化物;同时,适量的氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金峰值应力,置氢0.32wt%H,其峰值流动应力降低了约55%;此外,适量置氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金的超塑性变形温度,较原始合金最佳超塑变形温度可降低60℃～100℃,置氢0.11wt%H,在840℃获得了1190%的延伸率,较相同条件下的原始合金延伸率提高75%。文章研究结果可为超塑成形、超塑成形/扩散连接工艺及生产提供优化参考。     

Ti-6Al-4V合金双半球结构脉冲电流辅助超塑成形

针对Ti-6Al-4V合金板材超塑成形能耗高、效率低的问题,提出了一种脉冲电流辅助超塑成形工艺。该工艺将成形坯料直接串联到脉冲电流回路,利用脉冲电流迅速将坯料加热至超塑成形温度。通过脉冲电流加热实验,分析了平均脉冲电流密度对坯料温度及升温速率的影响。结果表明,采用该加热方式可将坯料加热时间从数十分钟缩短至几十秒,能量消耗降至传统工艺的20%左右,极大地提高了加热效率、降低了能耗,实现了节能环保的绿色超塑成形技术。利用该工艺成形了Ti-6Al-4V合金双半球结构,并分析了在脉冲电流辅助工艺条件下细晶态Ti-6Al-4V合金的超塑变形机制。     

Ti2AlNb合金超塑性能及四层立筋结构超塑成形/扩散连接工艺

对Ti-22Al-27Nb合金四层结构件SPF/DB组合工艺进行试验研究,对Ti-22Al-27Nb合金的超塑性能及扩散连接性能进行探究。拉伸实验表明,当变形温度为960℃、应变速率为1×10^?4 s^?1时,材料伸长率达到最大,为230%。对温度、保温时间和扩散压力对Ti-22Al-27Nb合金接头质量的影响进行研究,结果表明Ti-22Al-27Nb合金扩散连接的最佳工艺参数为(960℃,10 MPa,2 h)。根据高温拉伸试验结果,利用有限元模拟软件对中空四层结构件超塑成形过程进行模拟。通过SPF/DB组合工艺成形得到外观质量良好的Ti-22Al-27Nb合金中空四层结构件,成形构件壁厚分布均匀。     

Effect of Hydrogen on Diffusion Bonding Behavior and Mechanism of Ti-6Al-4V alloy

研究了置氢Ti-6AL-4V合金在800~860℃温度范围内气压扩散连接行为与机理。在840℃对置氢0.11%(质量分数,下同)的纯钛和Ti-6AL-4V合金进行了扩散连接。应用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子探针显微分析仪(EPMA)研究了氢对扩散连接接头焊合率及元素扩散行为的影响。结果表明:氢能够显著提高扩散连接接头的焊合率(置氢0.11%在840℃的焊合率大于98%);氢含量为0.11%的Ti-6Al-4V合金扩散连接后仍为等轴组织,而高氢含量(0.32%~0.48%H)Ti-6Al-4V合金扩散连接后组织转变为粗大的魏氏组织;氢对扩散连接行为的改善作用主要是由于氢的弱键效应及其对元素扩散系数的提高;相对于未置氢Ti-6Al-4V合金,0.11%的氢能够将Al和V元素的扩散系数提高一个数量级,并使扩散连接温度降低了40℃。     

γ-TiAl基合金与异种合金扩散连接研究

主要对采用扩散连接（DB）或超塑扩散连接（SPF／DB）的方法，实现TiAl合金与异种合金（Ti-6Al-4V、40Cr钢和Ni基合金）固态连接的研究进行评述，探讨了连接工艺对连接界面显微组织及其连接件性能的影响。研究结果表明，扩散连接（或超塑扩散连接）能实现TiAl合金与异种合金高质量的连接。而扩散连接过程中，在扩散层产生的脆性相是导致焊件断裂发生在界面处的主要原因。采用中间层可有效避免脆性相的生成，而采用激光表面快凝处理，在拟连接表面获得细晶组织，可在较低温度下实现TiAl合金与异种合金的超塑扩散连接。     

Laboratory for Microstructures, Shanghai University, Shanghai 200072, China

用气相充氢法研究了Ti-6Al-4V合金在初始氢气压力为0.012、0.04和0.07 MPa,温度为800、850和900℃条件下充氢过程中的氢扩散动力学。结果表明,在不同的初始氢气压力和充氢温度下,合金中的平均氢浓度随充氢时间的变化呈现指数关系,由此可见Ti-6Al-4V合金的充氢过程受氢原子的扩散所控制。通过求解扩散方程得到,氢在Ti-6Al-4V合金中的表观扩散激活能为32.80 kJ/mol,此激活能为氢在Ti-6Al-4V合金相中的扩散激活能。     

氢在Ti-6Al-4V合金中的扩散动力学研究(英文)

用气相充氢法研究了Ti-6Al-4V合金在初始氢气压力为0.012、0.04和0.07 MPa,温度为800、850和900℃条件下充氢过程中的氢扩散动力学。结果表明,在不同的初始氢气压力和充氢温度下,合金中的平均氢浓度随充氢时间的变化呈现指数关系,由此可见Ti-6Al-4V合金的充氢过程受氢原子的扩散所控制。通过求解扩散方程得到,氢在Ti-6Al-4V合金中的表观扩散激活能为32.80 kJ/mol,此激活能为氢在Ti-6Al-4V合金相中的扩散激活能。     

激光选区熔化生物医用Ti-6Al-4V合金的弯曲疲劳行为

分析了SLM Ti-6Al-4V合金的弯曲疲劳行为及相应的微观组织和断口形貌,设置与SLM试样化学成分相同的轧制态Ti-6Al-4V合金进行对比研究.采用X射线衍射(XRD)、结合电子背散射衍射(EBSD)的扫描电子显微镜(SEM)对合金的微观组织进行分析.结果表明,三点弯曲疲劳裂纹起始于准解理断裂表面附近的应力集中,随后向内扩展.SLM成形Ti-6Al-4V合金的弯曲疲劳寿命高于轧制成形Ti-6Al-4V合金,SLM Ti-6Al-4V合金内部孔洞缺陷导致表面附近应力集中,促进疲劳裂纹形核;而SLM Ti-6Al-4V合金中随机取向的α+β晶粒、二次裂纹和孔洞延缓了裂纹扩展,提高了疲劳寿命.对于轧制态Ti-6Al-4V合金,由大量近似取向α晶粒组成的宏观区引起应力集中,形成微裂纹,导致疲劳裂纹形核,而且宏观区对裂纹扩展的阻碍作用较小,不利于材料的疲劳寿命.     

Ti/TiAl复合板大压下率热轧复合行为及组织性能研究

采用大压下率包套热轧法成功制备了界面无缺陷的Ti-6Al-4V(质量分数,%)/Ti-43Al-3V-2Cr(原子分数,%)复合板,并对复合板的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,界面区域无明显缺陷,成功避免了Kirkendall现象。复合板界面厚度约为230μm,根据相组成不同,可将界面分为2个区域,其中1区域为近Ti-6Al-4V合金界面处,主要由α/α₂+β/B2组成;界面2区域为近TiAl合金界面处,主要由α/α2+β/B2+γ组成。界面区域组织是由于Ti-6Al-4V合金中Ti元素扩散到TiAl合金层以及TiAl层的Al和Cr元素扩散到Ti-6Al-4V合金层所致。测试了复合板的界面维氏硬度和不同加载方式的三点抗弯强度。结果表明,界面1区域具有最高的显微硬度,横向试件垂直表面加载时复合板表现出最佳的抗弯能力,抗弯强度达到1150.82 MPa。基体和界面区域均为脆性断裂,界面结合处未发生断裂。     

TC4与93W合金热等静压扩散连接技术研究

以KOVAR合金作为中间过渡层材料,应用扩散连接技术,在热等静压机内对W-Fe-Ni合金与Ti-6Al-4V合金进行扩散连接。采用SEM对连接界面的元素分布进行了分析,并测试了连接件的抗拉强度。结果表明,采用140 MPa,980℃,30 min热等静压工艺、KOVAR合金为过渡层材料,可实现W-Fe-Ni合金与Ti-6Al-4V合金冶金结合,抗拉强度为190 MPa。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Role of Martensite-Austenite Component of Bainitic Structure in Formation of Properties of Pipe Steel. 1. Effect of Parameters of TMT

Metal Science and Heat Treatment - The effect of parameters of hot rolling and controlled cooling on formation of the martensite-austenite component of bainitic and ferritic-bainitic structures in...     

V法造型主要设备常见故障分析

V法造型工艺在铸造行业已经被广泛应用,但V法造型设备的发展却比较缓慢。由于非标设备的缘故,设备在安装调试和使用过程中,经常发生故障,影响设备的正常使用。本文列举了V法造型设备经常出现的故障,分析了故障的原因和解决方案。