航空用损伤容限型钛合金研究与应用

为了满足新型飞机的大尺寸、高减重、长寿命和低成本的设计与应用需求,采用损伤容限型钛合金材料及其应用技术是一条重要途径。国外发达国家已经在新型损伤容限型钛合金材料研制和在先进飞机上的应用方面走在了前列,特别是像中强度的Ti-6Al-4VELI和高强度的Ti-6-22-22S等,已经成功地应用在了美国F-22/F-35,C-17等新一代飞机中,大大地提高了飞机的使用寿命和战斗力。这几年我国先后自主创新发展了中强度损伤容限型钛合金TC4-DT和高强度损伤容限型钛合金TC21,建立了损伤容限型钛合金的β处理加工技术,为我国新型飞机的研制奠定了材料应用技术基础。通过分析国内外损伤容限型钛合金材料及其新型加工工艺技术的研究发展情况,结合我国新型损伤容限型钛合金材料研究进展,重点探讨了新型损伤容限型钛合金的材料特点、性能水平和应用前景。     

钛合金铸造螺旋桨的研究

选用TA7(Ti-5Al-2.5Sn)和TC4(Ti-6Al-4V)钛合金铸造了水翼快艇用螺旋桨。合金用真空自耗电极电弧炉熔炼,在真空自耗电极凝壳铸造炉中用石墨模离心浇注成钛合金螺旋桨。对合金进行了机械性能、空泡剥蚀性能、腐蚀疲劳性能及应力腐蚀性能等试验;对钛合金螺旋桨进行了装艇实船试验。结果表明,钛合金是理想的螺旋桨材料。     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的损伤容限性能

针对TC4-DT钛合金厚截面锻件开展了电子束焊接工艺实验和接头力学性能测试与分析.结果表明,TC4-DT钛合金不仅具有良好的焊接工艺特性,而且电子束焊接接头具有高的损伤容限性能.接头的断裂韧性优于母材并且比母材有更高的疲劳裂纹扩展抗力.     

TC21钛合金的热加工行为研究进展

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.指出TC21钛合金在国内某些领域已经得到了应用,但有待进一步研究与开发.     

Ti-6Al-4V钛合金细晶组织的应变疲劳行为研究

研究了Ti-6Al-4V钛合金细晶等轴组织的应变疲劳性能及其断裂行为.实验结果表明,Ti-6Al-4V铁合金的应变疲劳的过渡疲劳寿命Nt约为560个循环周次,其疲劳行为具有非常明显的循环软化特性.在不同应变幅测试条件下,均为多源疲劳萌生模式.Ti-6Al-4V合金应变疲劳断口表面大量的二次裂纹特征说明该合金具有优异的应变疲劳性能.     

Ti-6Al-4V钛合金的疲劳裂纹扩展规律

针对熔模铸造Ti-6Al-4V钛合金的等幅疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值进行了研究。结果表明：该钛合金CT试样的疲劳裂纹扩展门槛值高于CCT试样的疲劳裂纹扩展门槛值,同一类试样的疲劳裂纹扩展门槛值随着应力比的增加呈下降趋势;疲劳裂纹扩展速率随着平均应力的增加以及应力水平的增加而增大;根据疲劳裂纹扩展试验数据拟合了Ti-6Al-4V钛合金Paris方程和Walker方程中的相关材料参数,以为材料的使用寿命评估及损伤容限设计提供参考。     

我国创新研制的主要船用钛合金及其应用

钛及钛合金因优异的综合性能在航空、航天、舰船、化工等行业获得广泛应用,为满足不同的应用需求,近20年我国新型钛合金的研制非常活跃,其中舰船用钛合金是我国钛合金研究和发展的重要研究方向之一。经过近50多年的努力,我国创新研制的不同强度级别船用钛合金已基本形成体系,也制备出这些合金不同规格的管、板、棒、丝材等,已基本能够满足我国工程的需求。简要介绍了中国创新研制的主要船用钛合金及其应用,如中强高韧Ti75合金、中强高塑Ti31合金、高强高韧Ti-B19合金、中强Ti91和Ti70合金、高强Ti80合金等,同时也简要介绍了可能用于海洋工程的其他创新研制的钛合金,如高强(1 100 MPa)高韧损伤容限型TC21合金、中强(900 MPa)高韧损伤容限型TC4-DT合金、强度为1 300 MPa的Ti-1300、强度为1 500 MPa的Ti-1500、强度为1 600 MPa的Ti-1600合金以及中强的低温钛合金CT20等。     

Ti-12Mo-6Zr-2Fe钛合金的纳米压入特征

利用纳米压入测量仪测试了Ti-12Mo-6Zr-2Fe钛合金的硬度和模量.测试表明,Ti-12Mo-6Zr-2Fe钛合金的硬度比Ti-6Al-4V ELI高,而模量比后者低,与常规方法得到的规律一致,表明该方法能很好地表征钛合金的力学特性.对测试过程的分析表明这种方法得到的结果不能与传统方法得到的结果互换,表面状态对测量结果有一定影响.     

锻造工艺对TC4-DT和TC21损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了不同锻造工艺(近β锻造、准β锻造、两相区锻造)对TC4-DT和TC21损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响,对比分析了不同锻造工艺的微观组织和疲劳裂纹扩展路径的关系.研究结果表明,与两相区锻造和近β锻造相比,TC4-DT和TC2l钛合金经准β锻造后的疲劳裂纹扩展速率最低.准β锻造的锻件疲劳裂纹扩展路径曲折程度大,断口表面粗糙度大,有效地降低了疲劳裂纹扩展速率.     

TI-6Al-4V合金置氢-除氢组织与力学性能

为研究除氢处理对置氢钛合金组织与性能的影响,对Ti-6Al-4V合金在不同参数条件下进行了置氢与除氢处理,采用光学显微镜分析了置氢-除氢处理过程中Ti-6Al-4V合金微观组织的演化规律,通过室温拉伸试验研究了置氢-除氢处理后Ti-6Al-4V合金的力学性能,探讨了Ti-6Al-4V合金置氢-除氢组织与力学性能之间的相...