7050-T7452高强铝合金的开坯与锻造工艺研究

为了研究7050高强铝合金开坯工艺的变形均匀性及锻件的断裂韧性,采用数值模拟、微观组织分析及紧凑拉伸试样的KIC试验等,分析研究7050高强铝合金铸坯改锻和挤压坯锻造的变形均匀性、显微组织和断裂韧性,得到了两种开坯工艺条件下坯料的平均等效应变、变形均匀系数、晶粒尺寸大小及分布和断裂韧度值。结果表明:铸坯改锻工艺的变形均匀性较好,其平均等效应变约为7.2,变形均匀系数约为0.475;挤压坯锻造工艺的变形均匀性较差,其平均等效应变约为1.9,变形均匀系数约为0.954;铸坯改锻工艺的平均晶粒尺寸与挤压坯锻造工艺基本相当,约为7.5μm,但铸坯改锻工艺的晶粒尺寸比挤压坯锻造更均匀;铸坯改锻工艺下锻件的KIC满足AMS4108F标准要求,而挤压坯锻造工艺不满足,其原因是挤压坯锻造后脆性较大,并残留有挤压织构。     

β相区锻造变形量对TC1钛合金板坯组织和性能的影响

通过增加β相区锻造变形量研究了TC1钛合金板坯组织和性能的变化,用金相显微镜观察了微观组织,并测试了力学性能。结果表明:增加β相区锻造变形量后,TC1板坯的心部晶粒尺寸及组织均匀性改善较明显;并使板坯各部位晶粒破碎更加充分,长条状α晶粒被破碎成近似等轴状的晶粒,整板的组织均匀性更高。由于晶粒的细化及组织的均匀性提高,使TC1板坯的力学性能及均匀程度均提高。     

纯铜反复锻造工艺

采用DEFORM软件分析了纯铜反复锻造时的变形行为、速度场、载荷、等效应变以及工艺路线对等效应变的影响。结果表明:高宽比为1的试样,采用楔形凸模在第1次锻造的变形初期,试样存在转动现象,然后,试样左、右两侧沿纵向发生剪切,最后充满型腔;采用平端面凸模第1次反向锻造时,材料首先沿水平方向流动,然后,试样左、右两侧沿纵向发生剪切,最后充满型腔。上述变形过程会导致试样变形不均匀。按照A路线反复锻造后,试样上、下表面的等效应变较高,两侧较低;按照B路线锻造,可以在提高应变水平的同时提高变形均匀性。实验研究表明,经B路线4道次反复锻造后,试样获得了超细晶组织。     

TiAl基合金包套锻造工艺

采用热模拟手段 ,研究了高径比为 2的TiAl基合金铸坯的包套锻造工艺。主要分析了包套厚度对变形组织的影响。结果表明 ,在较小的包套厚度时锻坯易发生大的局部剪切 ,造成变形不均匀 ;随着包套厚度增加 ,大的剪切变形消失 ,整个锻坯的变形组织均匀性得到了明显改善。     

加工工艺对TC4-DT合金组织和性能的影响

研究不同锻造工艺(三火次镦拔、五火次镦拔、五火次镦拔+中间β均匀化处理)对TC4-DT钛合金显微组织和力学性能的影响,对比分析了不同锻造工艺的微观组织和力学性能的关系.结果表明,与常规锻造和常规均匀锻造相比,采用常规均匀锻造+β均匀化处理(C工艺)的组织在普通退火后具有与力学性能的最佳匹配,并且在后续的变形过程中,随着变形量增大,C工艺由于畸变能以及再结晶的作用产生了许多细小的等轴组织,因此采用C工艺具有细化晶粒的作用,对提高合金的整体性能有益.     

过共晶铝硅合金显微组织细化新工艺

介绍了一种过共晶铝硅合金显微组织细化新工艺,该工艺首先采用磷变质剂细化变质初晶硅,然后采用热处理或热挤压变形 热处理细化共晶硅,得到了一种适合锻造用的合金组织,并介绍了细化后组织的力学性能。结果表明,采用该新工艺,可以得到共晶硅完全粒化,初晶硅晶粒较小,平均晶粒尺寸约为13μm,分布均匀的合金组织,热挤压 T6处理后材料的抗拉强度可以达到414.7 MPa,硬度(HB)为148,延伸率为0.5%。     

航空装备用GH4169合金方体类构件轧制——锻造成形组织调控技术

自由锻造是航空装备产品常用的坯料制备方法,具有操作灵活、工具简单、生产周期短等优点。然而,对于成形变形抗力大且具有高温度敏感的难变形合金（如：高温合金、钛合金等）方体类锻件时,因形状变化大、道次多,常表现出变形不均匀、停锻温度低,并对棒料尺寸规格要求苛刻等问题。本文采用环形件轧制技术和自由锻技术相结合,提出一种适合难变形合金方体类构件成形的新工艺,即环轧制坯+圆环切断+锻造精整成形。通过试验试制,获得了微观组织细小均匀、力学性能满足要求的合格构件。与常规联锻工艺相比,采用新工艺生产的构件其尺寸精度高,且材料利用率显著提高,平均每件能节约材料消耗14.2%。此外,新工艺对棒材坯料的初始规格尺寸要求小,因此工艺适用范围广适合新品研制阶段缺少理想棒料的情况,在产品研发及实际构件加工中具有重要的工程意义。     

7075铝合金的多向锻造工艺研究

以7075高强铝合金为研究对象,在传统多向锻造工艺基础上,设计了一种有模具的多向锻造工艺。利用数值模拟方法,对比分析了两种工艺下金属流动性、成形载荷和等效应变分布,对变形后7075铝合金微观组织及均匀性进行了预测。结果表明,相对于传统多向锻造,基于模具的多向锻造工艺,经过多道次变形后,其坯料尺寸形状并不发生变化;在充型阶段金属流动速度大、分布趋于均匀,且在一定程度上提高了晶粒细化程度及坯料组织均匀性。带模具的多向锻造工艺在改善坯料质量、提高材料利用率等方面具有明显优势。     

NbTi合金棒材锻造工艺的优化研究

通过模拟仿真(DEFORM计算)结合实际生产,研究了NbTi合金的锻造这一复杂动态的接触过程,得到了NbTi合金锻造组织的演化规律,确定了组织均匀的NbTi合金锻造工艺。结果表明:通过模拟仿真发现,采用小变形量,三分之一边长下镦的方式并增加换向拔长,可使NbTi合金的不同位置的变形较为均匀,大面积消除满砧镦拔带来的变形死区,通过实验验证最终生产出符合技术标准的NbTi合金棒材。与美国华昌公司(ATI)的NbTi合金棒材成分、微观组织和XRE(无损检伤)作对比,发现成分的极差、微观组织的均匀性和无损探伤均优于美国华昌公司生产的NbTi棒材,为NbTi合金的生产提供实际参考。     

直径2000mm超大型高温合金涡轮盘的制造工艺研究

通过大型高温合金钢锭电渣重熔工艺的研究,成功试制出了国内最大高温合金钢锭-GH2674合金φ900mm的钢锭;开发了新的涡轮盘分区变形的锻造工艺,利用4000t快锻机成功试制出了φ1840～φ2118mm的超大型高温合金涡轮盘.采用分区锻造新工艺生产的超大型GH2674合金涡轮盘,组织与性能全部满足技术标准要求,其晶粒组织比传统模锻的大型涡轮盘晶粒组织更加细小,而且不同部位的晶粒组织比较均匀.     

铝合金锻造开坯变形均匀性数值模拟与实验验证北大核心CSCD

锻造开坯变形均匀性是影响锻件质量的重要因素。以2A14铝合金为研究对象,利用Deform-3D有限元软件对锻坯应变场进行模拟,通过引入平均等效应变ε_(ave)、变形均匀系数a,结合晶粒形貌观察和拉伸力学性能测试,对“单向镦粗”和“多向镦粗”两种锻造开坯工艺的变形均匀性进行定量和定性分析。研究结果表明:“多向镦粗”锻造开坯工艺的变形均匀性较“单向镦粗”锻造开坯工艺好,且锻造累积应变量越大,变形均匀性越好,力学性能各向异性越弱。2A14铝合金在多向镦粗锻造开坯过程中,随着累积应变量的增加,晶粒细化机制由晶粒破碎机制逐渐转变为连续动态再结晶机制。     

钼粉烧结体近等温包套锻造过程的数值模拟

针对钼的变形抗力大、韧性差、脆性明显以及高温氧化等特点,本文采用了等温锻造与粉末包套锻造相结合的工艺来提高钼制品的性能。运用DEFORM-2D软件对钼粉烧结体近等温包套镦粗成形过程进行数值模拟,研究不同工艺参数对坯料致密度、变形均匀性和表面平整度的影响规律。近等温包套锻造工艺对钼粉烧结体有较好的致密效果,锻后坯料接近全致密,且密度分布较均匀。随锻造温度的升高,坯料的平均相对密度差异较小,密度分布均匀性逐渐变好。变形速度对坯料变形的影响不显著。随摩擦系数的增加坯料平均相对密度逐渐增大,密度分布均匀性变差,且坯料的平整度降低,外观质量变差。通过正交试验分析得知,锻造温度对平均相对密度和变形均匀性影响最显著,摩擦系数是影响坯料平整度的主要因素。     

等温锻造GH710合金组织与性能

为解决GH710合金普通锻造时变形困难、组织性能不均匀的技术问题,开展了GH710合金等温锻造工艺研究.对等温锻造GH710合金变形性能、微观组织和力学性能进行了分析,结果表明,等温锻造工艺可有效改善GH710合金变形性能、细化晶粒组织、提高合金力学性能.GH710合金经1100 ℃变形量为50%和70%的等温锻造后,均具有良好的力学性能,特别是其持久性能得到大幅度提高,815 ℃缺口持久性能达到100 h之上,980 ℃光滑持久性能达到80 h之上.采用等温锻造工艺研制出了Φ240 mm的GH710合金涡轮盘模锻件,锻件外观完整、晶粒组织细小均匀,力学性能稳定,等温锻造工艺是制备GH710合金细晶涡轮盘的理想工艺.     

锻造工艺对Ti-6Al-4V合金热处理后组织及取向演化的影响

采用光学显微镜和背散射电子衍射技术研究不同锻造工艺下Ti-6Al-4V合金热处理后组织和取向的演化规律。结果表明:在单向镦拔、换向镦拔两种锻造方式下,大变形区、小变形区及难变形区的组织均匀性基本一致,但对α相织构的组分和分布产生显著影响;单向镦拔的小变形区和难变形区应变积累少,主要以{0001}基面滑移,形成基面织构,大变形区应变积累多,主要为{1120}和{1010}等柱面织构;而换向镦拔的不同区域织构组分较多且分布随机性较大;此外,两种锻造方式均能改善Ti-6Al-4V合金中α相的取向均匀性和织构集中,但换向镦拔优于单向镦拔。     

锻造成形微观组织优化建模及应用

以锻件晶粒度分布的均匀性与细小化为目标,建立了锻造变形过程的微观组织演变模型,并给出了优化目标函数表达式。采用刚塑性有限元和遗传优化算法相结合,开发了微观组织模拟与优化软件,并对典型的圆柱体镦粗工艺过程进行了微观组织模拟与优化。优化结果表明,影响变形均匀性的摩擦因素显著影响成形后的微观组织晶粒度的分布均匀性和细小化,同时对其它工艺因素的优化也能一定程度地实现对最终锻件组织均匀和细小化的控制。研究结果表明,在有限元数值模拟基础上建立微观遗传优化算法,能够对锻造等金属体积成形过程中的工艺参数与材料状态参数等实施优化,以达到通过控制成形工艺因素来优化微观组织,而实现提高产品性能的目的。     

锻造温度和变形量对GH4698合金锻件高温蠕变性能的影响

对GH4698合金在不同锻造温度和变形量下进行了锻造工艺试验,研究了锻件的显微组织和高温蠕变性能并进行了超声波检测,分析了锻造温度和变形量对GH4698合金锻件的组织和蠕变性能的影响规律。结果表明,组织均匀、晶粒相对较大的锻件高温蠕变性能较好,提高锻造温度和控制极限变形量能得到均匀粗大的组织。但温度过高会引起锻件晶粒过大,超声波检测难以达到要求。     

Ti-22Al-25Nb合金大规格棒材组织与力学性能研究

本文研究了通过逐步降温锻造工艺制备的Ti₂AlNb基合金大规格(Ф300 mm)棒材的组织均匀性,分析了热处理前后棒材不同部位显微组织的变化,并进行了力学性能测试。结果表明：采用逐步降温锻造工艺制备的Ф300 mm棒材靠近外表面区域变形比较充分,显微组织均匀性较好,而靠近心部区域的显微组织均匀性较差,小区域存在未完全破碎的晶界,这种差别会遗传到后续热处理态的显微组织中。通过对比棒材不同部位经热处理后的力学性能,发现不同部位性能差异不大,而心部区域的强度低于表面区域,而塑性则呈现相反的变化趋势,这可能与不同区域由于变形程度不均匀导致了α相尺寸及含量的差异所造成。     

多向锻造对变形镁合金AZ31组织和力学性能的影响

文章采用不同锻造工艺对电磁连铸变形镁合金AZ31铸锭进行了多向锻造研究。结果表明,通过大变形的多向锻造后,变形镁合金AZ31可以得到有效细化,多向锻造有利于变形镁合金发生再结晶,锻造后变形镁合金AZ31最终得到均匀细小的等轴晶组织。工艺3得到最好的综合性能,锻造后变形镁合金AZ31硬度和抗拉强度分别提高了22.5%和33.5%,延伸率也有所提高。多向锻造后,室温拉伸试样的断口形貌出现大量的韧窝,表现为剪切断裂为主的韧性断裂。     

铸态2219铝合金热压缩变形组织演变规律

为解决2219铝合金微观组织粗大、第二相分布不均的问题,开展了对铸态2219铝合金热压缩变形组织演变规律的研究。研究结果表明,经热压缩变形后,铸态2219铝合金组织中粗大的晶粒及连续网状分布的残余结晶相被打碎,经热处理后形成了均匀的再结晶组织。随着变形温度的升高,晶粒组织粗化,但Al2Cu相的分布更细小、均匀;随着变形量的增大,晶粒组织逐渐细化,晶粒大小分布也更均匀,且Al2Cu相也随变形量的增加破碎得更充分,分布更细小、均匀。在大直径铸锭锻造开坯过程中,为了获得Al2Cu相细化分布的组织,变形温度应控制在420℃以上,单次变形量不应低于50%。延长锻后保温时间不会显著影响材料的显微组织,因此,在锻造开坯过程中,为了保证合理的变形温度区间,可以采用回炉加热多火次锻造的方式。     

锻造工艺对低密度高强铌合金微观组织和性能的影响

分别利用空气锤和液压锤多次镦拔锻造出了塑性良好的低密度高强铌合金棒材,并通过OM、SEM观察,力学性能测试研究了锻造方式对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:采用空气锤锻造时,合金所受的冲击力大,易应力集中而开裂,变形不易深入,微观组织不易均匀,塑性较差,断口主要表现为准解理断裂和韧窝断裂的混合断口;使用液压锤锻造时,合金受静压力作用,变形易深入,微观组织较均匀,塑性较好,断口为韧窝断裂断口。液压锤锻造可有效改善合金的微观组织,从而提高合金的塑性。