飞机液压系统用TA18钛合金管材性能特殊性研究

给出了收缩应变比(CSR)的测试原理及方法,研究了CSR与TA18钛合金管材织构、拉伸性能之间的关系。结果表明,TA18钛合金管材的织构越强,管材的CSR值也会越高。通过研究TA18钛合金管材在不同温度下的拉伸性能,发现随着温度的降低,TA18钛合金管材的强度、塑性均升高,这主要与其在不同温度下的塑性变形机制有关。TA18钛合金管材的CSR值与屈强比、伸长率成正比关系,提高管材的屈强比、伸长率可提高CSR值。通过对TA18钛合金管材的CSR值进行测定,可以反映管材径向和周向的变形性能,解决了管材径向和周向性能评价难题。     

高强度钛合金管材残余应力测试及对比分析

无缝TA18钛合金管材的制备通常要经历大变形量的冷轧工艺,不可避免地引入残余应力。本实验利用X射线残余应力测试技术,对不同工艺条件制备的TA18(Ti-3Al-2.5V)合金多种规格冷轧管材外表面的残余应力进行了测试,并对比了管材切向残余应力的差别,针对其差别讨论了可能产生的原因。结果表明,工艺不当会导致钛合金管材在切向呈现拉应力,而适宜的工艺则在钛合金管材的切向形成压应力。残余拉应力显著地降低材料的应力腐蚀抗力和疲劳抗力,而残余压应力却可以不同程度地提高材料的疲劳寿命。因此,对比实验数据可以得出,TA18管材需要稳定制备工艺,从而达到残余压应力的应力状态,才能拥有更好的服役性能。     

TA18钛合金管材多行程皮尔格冷轧过程三维有限元模拟：I 理论解析、模型建立与验证

皮尔格冷轧技术制备的TA18钛合金管材具有高比强度、冷加工性能好、织构分布合理等优异的综合性能,在飞机和航天器液压管路系统、石油勘探钻杆中得到了广泛的应用。根据多行程皮尔格冷轧过程力学分析,获得了成形过程的精确运动模式和管材应力状态。然后,基于有限元软件ABAQUS/Explicit,建立了TA18钛合金管材多行程皮尔格冷轧三维有限元模型,并解决了建模关键技术,包括:虚拟曲柄连杆机构实现方法、多行程周期式运动控制方法、复杂模具几何实体定义、滚动与滑动摩擦定义。利用能量守恒原理和实验验证了模型的可靠性,以及利用成形过程等效应力和等效塑性应变分布评估了模型。     

航空航天用TA18钛合金管材的研发及应用

简要介绍了TA18管材在国内外的研究发展和应用现状,分析了我国与国外在该管材研制技术、标准制定及应用方面的差距。美国在航空用TA18钛合金管材方面已有一系列标准,并不断加以修订、完善,且有成熟的生产技术,在航空航天领域广泛应用。我国中强级TA18钛合金管材已有应用,而高强级TA18钛合金管材的应用尚属空白。通过近几年的研究,国内高强级TA18管材的研制已经取得重大突破,有望在2～3年内实现国产化。     

TA18钛合金管冷轧开裂原因分析

通过宏观检查、化学成分分析、金相检验、断口扫描和硬度测试对某批TA18钛合金管材在冷轧时发生开裂的原因进行了分析。结果表明:该TA18钛合金管材冷轧开裂主要是因为熔炼中添加了铁钉,造成局部Fe元素含量偏高,导致材料局部硬度偏大、性能不均。     

孪生行为对TA18钛合金管材塑性的影响

利用电液伺服材料试验机,对直径为Φ16的TA18(Ti-3Al-2.5V)钛合金管材试样分别在–60,25,100,200,300和350℃下进行了静态拉伸试验,并结合TEM观察TA18钛合金管材在高低温下的显微组织。结果表明,TA18钛合金管材的强度和塑性均随温度的升高而降低;通过TEM观察,在–60℃拉伸的管材中观察到明显的孪生,而在350℃拉伸的管材中没有观察到孪生现象。结果表明:孪生对不同温度下TA18钛合金管材的塑性变形起着至关重要的作用。     

不同工艺制备TA15钛合金管材北大核心CSCD

采用锻造法、挤压法、斜轧法3种不同工艺制备TA15钛合金管材,并对比了性能、组织、外观尺寸及生产成本等方面的差异。结果表明:3种工艺均可以制备抗拉强度为900~1130 MPa,伸长率≥9%,断面收缩率≥25%,冲击功≥28 J的TA15钛合金管材,且锻造法制备的管材的表面质量及尺寸精度较挤压法和斜轧法更好;锻造法和挤压法制备的TA15钛合金管材的显微组织为α+β双态组织,而斜轧法制备的TA15钛合金管材的显微组织为粗大的魏氏体组织;锻造法和挤压法制备的TA15钛合金管材均具有良好的强度、塑性及冲击韧性等综合性能,但加工成本较高,适用制作性能要求高的零部件,而斜轧法制备的TA15钛合金管材的塑性较差,但加工成本最低,适用使用要求低的场合。研究为根据不同需求选择合适的工艺提供了理论指导。     

不同Q值冷轧对TA18钛合金管材织构及力学性能的影响

研究不同Q值冷轧工艺对高强TA18钛合金管材织构及力学性能的影响。测试比较了两种工艺获得的管材的拉伸性能、CSR值和（0002）面极图、ODF截图。结果表明,冷轧加工TA18钛合金管材的Q〉1时,管材径向压力占优势,会形成晶向[0002]与管材径向平行的织构,以径向织构为主的管材综合性能较好,可满足AMS标准要求;当冷轧加工TA18钛合金管材的Q〈1时,切向压力占优势,会形成晶向[0002]与管材切向平行的织构,以切向织构为主的管材塑性较差,无法满足AMS标准要求。     

钛合金管材研制及其在航空领域应用的现状与前景

分析总结了近年来国内外学者和工程技术人员在钛合金管材的研制技术、钛合金管弯曲成形技术、钛合金管端头加工与连接技术及应用方面所开展的研究工作和取得的进展及其发展趋势,并对钛合金管材在我国飞机管路系统的应用前景进行了预测。     

TA16钛合金管材工艺研究

主要研究了冷变形程度、真空退火温度和时间对TA16钛合金管材组织性能的影响。结果表明:冷轧管材的再结晶开始温度不高于600℃;在650~800℃之间退火,退火温度的变化对TA16钛合金的力学性能影响不明显;随冷变形量增加,管材强度值上升,塑性值下降,加工率达70.9%时,管材仍有8%的延伸塑性,高温(200~400℃)下,材料强度和塑性均处于相对稳定的区域。     

冷轧Q值对TA34钛合金管材性能和织构的影响

采用X射线衍射法测定了TA34钛合金管材经不同Q值冷轧后的宏观形变织构和退火织构，分析了冷轧Q值对管材织构、工艺性能和室温力学性能的影响。结果表明：冷轧Q值对管材的塑性影响不大；冷轧TA34钛合金管材形变织构和退火织构的总体类型相同，均为轴向■织构；提高冷轧Q值会使完全再结晶退火后的TA34钛合金管坯产生周向织构，有助于提高成品管材的压扁工艺性能。     

钛合金材料大长径比小孔类零件内壁多余物去除技术

为解决某型号上面级增压管路系统中钛合金材料直角通和三通内壁粘着钛合金（TA2）细微粉末的技术难题,采用磨粒流工艺方法,从夹具设计、磨料选用及工艺参数试验等3个方面展开研究。经粒子计数器和扫描电镜对加工后的零件进行检测,确定了去除钛合金材料直角通和三通内壁粘着钛合金（TA2）细微粉末的磨粒流工艺方法。     

退火制度对TA15挤压管材的组织与性能的影响

研究了TA15钛合金挤压管材的退火制度对组织及性能的影响。结果表明,TA15钛合金挤压管材随退火温度从700℃升高到960℃,Rm分别从1050MPa降到985MPa,A从14％升到15％,表明强度下降幅度甚小、塑性变化不大。在700～850℃退火可消除管材内应力并有部分再结晶,温度升高到900℃时,TA15再结晶进行得充分完全,组织得到了细化、球化,管材的力学性能良好。     

扫描方式和退火热处理对激光快速成形TA15钛合金组织与性能的影响

分别采用单向扫描和编织扫描方式,激光快速成形了两个TA15钛合金厚壁零件,研究了扫描方式、退火热处理对TA15钛合金组织和拉伸力学性能的影响。结果表明,激光快速成形TA15钛合金具有良好的金相组织热稳定性。编织扫描方式可显著细化TA15钛合金的金相组织,与单向扫描方式制备的TA15钛合金相比,编织扫描方式制备的TA15钛合金具有更高的力学性能。两种扫描方式制备的TA15钛合金,其沉积态和热处理态的拉伸性能具有各向异性,经940℃/1 h/AC热处理后,两种扫描方式制备的TA15钛合金沿水平方向和垂直方向的拉伸力学性能均超过TA15钛合金退火锻件的力学性能标准。     

新型钛及钛合金牌号的发展和命名

近年来，我国钛及钛合金加工工业得到了快速发展，新型钛合金的研制和应用获得了一大批成果。为了规范和统一对新型钛及钛合金牌号的命名，避免在试制、生产、设计、应用过程中对新型钛及钛合金牌号标注的混乱，在有关部门和单位协商的基础上，今年由中国有色金属工业标准计量质量研究所和全国有色金属标准化技术委员会轻金属分技术委员会秘书处审查备案，并分两批发文对25个新型钛合金进行了正式注册命名。中色标所字（2000）第2号文正式注册命名的20个牌号为：TA11，TA12，TA13，TA14，TA15，TA16，TA17，TA18，TA19，TB5，TB6，…     

TA18钛合金斜轧管坯组织与性能研究

采用斜轧穿孔法制备TA18钛合金管坯,分析了管坯表面质量、氧化层厚度、组织和性能特点,并研究了开坯轧制加工率对管材组织的影响,以及热处理制度对成品管组织与性能的影响。结果表明:斜轧穿孔法制备的管坯表面光滑,其组织为变形的魏氏组织和少量的块状α组织。该管坯在进行两辊开坯轧制时,变形量应控制在55%以内。采用斜轧穿孔管坯生产的48 mm×5 mm成品管材,经过650~670℃×1 h真空退火处理后,其力学性能完全满足国军标GJB 3423—98和美标ASTM B 338—2010的要求。     

连续驱动摩擦焊制备钛合金管件

采用连续驱动摩擦焊制备了Ti6246钛合金、TA2纯钛管材及TC4钛合金盲孔管,分析了焊接工艺参数对飞边形貌的影响,着重分析了焊接接头在热处理条件下的组织特征与力学性能。研究结果表明,在该研究试验的焊接工艺参数范围内,焊接工艺参数对焊接接头的性能影响很小;Ti6246管材及TA2管材的摩擦焊系数可达0.99;,摩擦焊可以破碎焊合区组织,焊合区组织明显比母材细小;摩擦焊后TC4盲孔管焊合区的组织类型发生改变,从魏氏体组织变为网篮组织,抗拉强度降低60 MPa,但焊接系数仍可达0.94,塑性和韧性优于母材。     

模具与管材不同配合条件下中强TA18厚壁钛管数控弯曲变形行为

采用基于ABAQUS建立的中强TA18钛合金厚壁管数控弯曲有限元模型,研究了不同配合参数条件下中强TA18钛合金厚壁管数控弯曲过程中的壁厚变化和截面扁化行为,确定了适合于中强TA18厚壁管数控弯曲的压力模、弯曲模与管材间隙和摩擦的选取原则。结果表明,压力模和弯曲模与管材的间隙,对壁厚增厚率的影响较减薄率的影响显著,过大的压力模与管坯间隙会造成内侧小凸包缺陷,过大的弯曲模与管材间隙会造成外侧壁的严重塌陷。因此,弯曲模和压力模与管材的间隙应取较小的值;压力模和弯曲模与管材间的摩擦,对壁厚变化和截面扁化影响不大,因此,压力模和弯曲模与管材间可选用航空润滑油或拉深油进行润滑。     

航空用TA18合金管材热处理工艺研究

对冷轧后的TA18合金管材分别进行不同温度的热处理,分析热处理温度对TA18合金管材力学性能和组织的影响,选择最佳工艺进行成品批量热处理,测定室温拉伸性能及工艺性能。结果表明:在600~750℃热处理时,随热处理温度升高,管材的强度和塑性呈下降趋势,管材的内部组织再结晶程度增加,晶粒逐渐变大。在600℃热处理时,TA18合金管材可获得最佳的强塑性匹配;对成品管材进行600℃批量热处理,测得的管材室温拉伸性能及扩口、弯曲符合GJB 3423A要求。     

钛合金管冷弯回弹及其控制研究现状

钛合金管被广泛应用于航空航天等领域的液压管路系统中。然而,高的屈弹比会导致钛合金管冷弯后产生显著的回弹,而过度回弹会严重影响管路的装配及密封性能。为此,对近年来钛合金管冷弯回弹及其控制问题的研究工作与成果进行了综述,重点介绍了研究钛合金管冷弯回弹问题时通常采用的两种方法及相应的研究成果,主要包括理论解析法和有限元模拟法,并指出应对钛合金管材小角度下的弯曲及回弹进行深入研究,进一步提高管材弯曲理论研究的水平,将有限元模拟法与实验验证充分结合。