电子束熔丝成形的TC4钛合金的组织与性能研究

研究了采用电子束熔丝成形(EBRM)技术制造的TC4钛合金件的组织特征及力学性能,结果表明:经EBRM技术得到的TC4钛合金件宏观组织为异常粗大的β柱状晶。经热处理后,显微组织由片状初生α相、β转变组织及晶界α相组成;室温拉伸性能呈现明显的各向异性,但各方向的强度和塑性均满足AMS 4999A—2011标准要求,其中,x、y向抗拉强度与自由锻件实测水平相当;室温冲击韧度达到70 J/cm2,约为自由锻件及铸件实测值的两倍;光滑试样轴向加载高周疲劳性能优于经β热处理的锻件;轴向加载低循环应变疲劳性能与锻件相当,但优于铸件。     

TC1深型腔负角度零件超塑成形模具设计与优化

钛合金在航空、航天等工业中有广泛的应用,其中TC1钛合金在变形温度为860℃,应变速率为7.5×10-4 s-1时,延伸率最大可达710%,具有良好的超塑性,通过超塑性气压成形工艺可成形形状较为复杂的零件。根据深型腔负角度钛合金法兰盘零件的特点,提出了超塑性气压成形工艺,并根据零件尺寸特征设计了弧形底面和平底两种的模具,同时,根据TC1拉伸力学特性建立了材料的高温本构关系,应用MARC有限元对其超塑成形过程进行了模拟。结果表明,弧形底面模具成形零件最薄处为1.2 mm,壁厚分布标准差为0.198 mm,变薄率为40%,在成形过程中最大应力约6.6 MPa;而平底模具成形的零件最薄处仅为0.82 mm,壁厚分布标准差为0.303 mm,变薄率高达59%,在成形过程中最大应力约7.8 MPa。因此弧形底面模具厚度分布较均匀,壁厚减薄较小,最大应力较小,降低了应力集中程度,是该类零件超塑成形工艺较为理想的模具。     

激光快速成型TC4钛合金的力学性能

金属零件的激光快速成型是结合CAD／CAM、高功率激光熔覆和快速原型制造的先进技术。研究了用激光快速成型技术制造TC4钛合金的力学性能，分析了低温退火和热等静压处理对力学性能的影响，并且测量了成型后试件的含氧量，观察了拉伸试件的断口形貌。研究结果表明激光快速成型制造的TC4钛合金的力学性能高于铸造组织的力学性能，达到了锻造组织的力学性能。     

大型变壁厚TC4半球超塑胀形工艺研究

对大型TC4钛合金变壁厚半球壳体的超塑胀形工艺进行了研究.采用数值模拟手段先后分析了单向胀形和正反胀形后半球毛坯的壁厚分布规律,指出了正反胀形工艺在壁厚分布上的优势,并给出了反胀模具型面曲线优化的关键参数及其对成形壁厚分布的影响规律.用优化后的模拟数据结果指导实际实验参数设计,在理论分析基础上进行了实验验证.结果表明,...     

热处理制度对选择性激光熔化成形TC4钛合金的组织与力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能材料试验机研究热处理制度对选择性激光熔化成形技术(SLM)成形TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:激光成形样品的组织主要由呈外延生长的粗大柱状晶组成,原始柱状β晶粒的显微组织由大量的针状α′相组成;随退火温度升高,条状α相的宽度先增加后降低,强度降低,塑性增加;在(α+β)两相区固溶时,随固溶温度升高,α相的长宽比增加,α相的间距减小,α束集变大,强度升高,塑性降低;对比该7种热处理制度,800℃保温2 h炉冷为最佳热处理工艺,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。     

“一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法”发明专利

正申请号:201410161161.9申请日:2014-04-20公开(公告)日:2016-03-23公开(公告)号:CN103934301B申请(专利权)人:西部钛业有限责任公司摘要:本发明提供了一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法,包括以下步骤:一、将TC4钛合金板坯加热后进行第一轧制,得到第一半成品板坯;二、将第一半成品板坯加热后进行第二轧制,得到第二半成品板坯;三、进行β     

钛合金超塑成形／扩散连接技术在飞机结构上的应用

70年代初发展起来的钛合金超塑成形／扩散连接技术,即SPF/DB(SuperplasticFormingandDiffusionBonding)技术,利用社合金在特定的显微组织、温度及拉伸量下,其延伸率超过100％,甚至可达1000％的特性,进行超塑成形;在同等条件下,通过原子间相互扩散而起到连接作用。由于超塑成形与扩散连接外部条件一致,SPF与DB组合即SPFQB技术．铁合金起塑成形在超塑温度和专用的SPFpB机床上,用惰性气体,将工件在封闭的模具内吹塑成形．利用SPFDB技术,可以克服钛合金冷加工工艺性差、成形困难的缺点,成形出整体的无连接件形状复杂的…     

固溶-时效对粉末成形TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、冷却方式以及时效温度对粉末成形TC4钛合金相组成、微观组织以及力学性能的影响,分析了固溶-时效热处理过程中微观组织变化及析出强化机制.结果表明,在两相区固溶处理,随固溶温度的升高,初生α相含量不断减少;单相区固溶处理后,初生α相全部溶解,析出相呈片层状;固溶时采用水冷可获得α+α′组织,时效过程中马氏体...     

碳纳米管对TC4钛合金激光焊焊缝成形和组织的影响

选取羟基化多壁碳纳米管作为表面活性剂对TC4钛合金进行活性CO2激光焊接,焊后测量并计算了焊缝的熔深、熔宽及深宽比,观察分析了焊缝显微组织,测定了接头硬度和焊缝的物相组成。结果表明:TC4钛合金表面涂覆质量分数为4%的碳纳米管溶液,形成的涂覆层均匀致密;在给定焊接参数条件下,该涂覆层可使焊缝熔深增加约6%,熔宽降低约4%,深宽比增加约10%;涂覆碳纳米管可以增加激光吸收率,使得焊缝温度升高、冷却速率增大,因而涂覆碳纳米管的焊缝β晶粒较细,晶内的α'相较未涂覆碳纳米管的短小;碳纳米管对焊缝硬度和焊缝的物相组成无明显影响。     

影响TC4合金大规格锻棒表面质量和力学性能因素分析及工艺改进

针对TC4合金大规格锻棒生产表面出现大量裂纹,且力学性能不能达到国标要求的问题,分析了影响锻棒表面质量和力学性能的主要因素,提出了通过制定合理的加热工艺并尽量采用电加热炉加热、控制合金的终锻温度≥780℃及控制合金初锻单边压下量≤25 mm来提高棒材的表面质量;通过控制合金的配料为Al 6.4％左右、V4.2％左右、00.1％左右,方坯加热温度在相变点以下10℃至相变点以上5℃,方坯到棒材的变形量在30％以上来改善锻棒的力学性能.采取这些措施后,生产出的大规格TC4合金锻棒表面质量得到了较大改善,且力学性能可达到国标要求.     

不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织与力学性能的影响

研究了α+β两相区锻造、近β锻造和β锻造3种不同锻造工艺对TC4钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4钛合金经α+β锻造、近β锻造和β锻造3种工艺锻造后,分别获得等轴组织、混合组织以及片层组织;3种组织的强度相当,等轴组织和混合组织的塑性较好,混合组织和片层组织的冲击韧性较好。采用近β锻造方式,可使TC4钛合金棒材获得最佳的综合性能。     

TC4钛合金轧板的织构对动态力学性能影响

利用分离式Hopkinson压杆试验装置,对具有不同织构特征的TC4合金试样进行动态压缩试验,分析织构特征对钛合金轧板各方向动态力学性能的影响。结果表明,900℃轧制板材的主织构为{1219}<12391>±30°RD,织构强度为10.557,在φ1=15°时出现峰值,有一定的织构分散,其中晶面{1219}平行板材的轧面,与基面{0001}夹角26.6°,晶向由〈1010〉向〈6 331〉方向漫散;950℃轧板的主织构为{1219}〈5321〉±20°RD,织构类型与900℃轧板相似,但织构强度为6.387,相对900℃轧板较弱,晶向由〈7341〉向〈4311〉方向漫散,在φ1=35°出现峰值;1050℃轧制板材的主织构为{12 19}〈1010〉,织构比较集中,织构强度为15.333,晶向〈101-0〉平行板材的轧向,与c轴为90°夹角。950℃轧制的TC4板材,织构强度较弱,其轧向(RD)、横向(TD)、法向(ND)的动态流变应力和动态均匀塑性应变差别不明显。900℃和1050℃轧制的TC4板材,由于织构强度较高,轧板存在明显的各向异性:TD方向的动态流变应力最高,ND次之,RD最低;RD方向的动态均匀塑性应变最大,ND次之,TD最小。     

固溶时效对TC4合金组织与机械性能的影响

研究了固溶时效对TC4合金的显微组织、室温力学性能、硬度、冲击韧性的影响。结果表明,经过α＋β区固溶处理＋530~760℃时效处理后的TC4合金显微组织分别为球状或条状初生α和转变β基体,随时效温度的提高,室温强度和硬度降低,塑性和冲击韧性无明显变化;β区固溶处理＋530℃时效处理后的TC4合金显微组织分别为魏氏组织和马氏体。     

大口径TC4钛合金管材的挤压组织与性能

采用16.3 MN卧式挤压机对TC4钛合金管材进行热挤压,研究了热挤压后管材不同部位的显微组织和力学性能。结果表明,TC4钛合金通过挤压变形可以获得均匀、细小的两相区加工组织。沿管材壁厚方向,外壁、中心和内壁的晶粒尺寸逐渐变大。但沿管材纵向,头部、中部、尾部的晶粒尺寸基本一致,这种组织均匀性保证了管材头、中、尾不同部位具有均匀一致的力学性能。     

再结晶退火对TC4合金板材性能的影响

研究了在不同温度与不同时间下TC4合金板材的再结晶退火对其显微组织和室温力学性能的影响。利用再结晶退火消除加工硬化和调节显微组织,使其达到较好的室温力学性能,总结出TC4合金板材较合理的再结晶退火制度。     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

TC4合金超大规格棒材锻造工艺对组织和性能的影响

通过两种锻造方案试制TC4合金450 mm超大规格棒材。分析了两种方案生产的棒材组织、力学性能和探伤杂波水平的差异。结果表明:铸锭经过镦-拔工艺开坯,进行1次"高低高"锻造,然后在相变点以下30～50℃进行变形量大于85%的成品锻造,可生产出组织和力学性能满足GJB 1538标准要求、探伤满足GB/T 5193-A级要求的TC4合金450 mm大规格棒材,且棒材的组织均匀性好。     

TC4钛合金工艺进展

文章总结了近年来针对TC4钛合金的成分开发,并进一步围绕TC4钛合金论述了增材制造、超塑成形、粉末冶金、精密铸造等近净成型技术的研究进展。