置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结组织性能研究

采用置氢TC21钛合金粉末模压成形+保护气氛烧结工艺,研究置氢TC21钛合金粉末模压成形-烧结合金的组织性能的变化规律.结果表明:置氢量0.22%(质量分数,下同)和0.39%的TC21粉末烧结体组织较细,致密化程度也较高,置氢量0.39%的TC21粉末烧结体退火后的抗压强度和屈服强度最高.随着置氢量的增加,置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体片层组织尺寸变薄、针状的组织变细,晶粒尺寸变小;置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的均匀化和细化;烧结体真空退火后氢含量达到安全状态,其中,置氢量0.39%的TC21钛合金粉末烧结体致密效果较好、综合力学性能较高.     

置氢TC4合金粉末放电等离子烧结制件组织研究

采用置氢钛合金粉末放电等离子体烧结成形与钛合金热氢处理技术相结合的工艺路线制备合金,研究了置氢量及烧结温度对置氢TC4合金粉末成形后组织性能的影响规律。结果表明:随放电等离子烧结温度的升高和置氢量的增加,置氢TC4粉末放电等离子烧结体的密度均呈逐渐增高趋势,置氢量TC4钛合金粉末SPS烧结的显微组织由针状马氏体组织向板条状马氏体组织演变。置氢量0.01%TC4钛合金粉末SPS烧结的显微组织为等轴晶粒组织;当置氢量达到0.42%时,晶粒尺寸最细小,且晶粒内均出现明显马氏体,并且其烧结体的密度都为最大值。     

粉末冶金压制成形理论与工艺综述

在粉末冶金工艺中粉末压制成形是其最关键的工序之一。本文分析了普通模压法的粉末压制方程的理论依据、主要特点以及适用范围,并用方程定量描述了压制理论中压坯密度与各种工艺参数之间的关系。描述了温压工艺、流动温压工艺、高速压制工艺等粉末成形工艺的原理、特点和应用情况。     

不同粒径Ti粉的高速压制行为和烧结性能

以平均粒径为150,75,48和38μm的4种Ti粉为原料(依次定义为A,B,C和D粉末),采用高速压制技术进行成形,考察粉末粒径对压坯密度、最大压制力和脱模力的影响,进一步研究粉末的高速压制特性和压坯的烧结性能.结果表明,高速压制的压坯密度与粉末粒径和松装密度有关.冲击能量较小时,压坯密度主要取决于松装密度,而冲击能量较高时,则主要取决于粉末粒径.在冲击能量≤761 J下成形时,具有最大松装密度的B粉末所获得的压坯密度最高;进一步增大冲击能量,平均粒径最大的A粉末所获得的压坯密度最高.粉末粒径对压坯密度和最大压制力具有相似的影响,并且4种粉末的最大压制力和压坯密度之间的关系均符合黄培云压制方程;但粉末粒径对脱模力无明显影响.试样的烧结密度随粒径的细化而增加,同时伴随着不同程度的晶粒长大.4种压坯经1250℃真空烧结后,最终均获得了近全致密的试样.     

Ag-Cu-Sn-In多元金属混合粉末模压成型的压型方程研究

对Ag-Cu-Sn-In多元金属混合粉末模压成型的压制行为进行试验和仿真研究,分析了摩擦效应对粉末压坯相对密度与压制压力的影响。基于有限元分析和工艺试验结果,建立了一种考虑模具内壁摩擦效应的多元混合金属粉末压制成形非线性压型方程,该方程描述了不同模具摩擦条件下粉末压制相对密度与压制压力之间的关系,为多元金属混合粉末模压成型提供了一种通用的数学模型和相应参数,提高了数值分析的实用性和可靠性。该压型方程为Ag-Cu-Sn-In系多元金属混合粉末的模型成形工艺设计提供了理论依据。     

简易粉末双向压制成形模

1 问题的提出在粉末冶金工艺过程中,成形是一道重要工序,钢模压制是最常见的成形方法。粉末采用模压方式成形时,由于粉末颗粒之间粉末与模冲、模壁之间存在摩擦,使压制过程中力的传递和分布发生改变,由于压制力分布不均匀,造成压坯各个部分密度和强度的不均匀分     

金属粉末压制成形理论与工艺进展

描述了粉末压制成形过程中颗粒的移动和变形,并用方程定量描述了压坯密度和压制压力的关系.针对粉末冶金行业近年来出现的提高产品致密化的新途径,描述了温压技术、流动温压技术、粉末电磁压制技术、高速压制技术和电场活化烧结技术的原理、特点和应用情况.     

异型多孔钛片的成形影响因素探讨

研究了粉末粒度、粉末形貌、粉末松装比重、成形剂、模具表面粗糙度、压制制度等对模压成形异型多孔钛片成形过程的影响。结果表明,粉末的粒度、形态决定了异型多孔钛片所需成形压力的大小,粉末越细,成形压力越低,片状粉末含量越低,成形压力越低,压坯质量越好;适量的成形剂有利于降低成形压力,提高压坯质量,其中对粒径为150～250μm钛粉末的成形性能的改善最为有效。提高模具内表面光洁度,有利于提高压坯质量和均匀性;合理的压制制度是保证压坯成形质量和产品性能的必要条件。     

氢含量对置氢TC21粉末热等静压制件组织与性能影响

采用置氢钛合金粉末热等静压成形与钛合金热氢处理技术相结合的新工艺路线制备合金,研究了置氢量对置氢TC21合金粉末热等静压制件组织性能的影响规律。结果表明:随置氢量增加,置氢TC21合金粉末热等静压后制品密度逐渐增大;热等静压后制品的组织呈片层状、α/β集束状和网篮状组织,退火除氢后原始组织中片状和长条状的α/β集束得到破碎、细化;热等静压制件真空退火后抗拉强度呈逐渐升高的趋势,其拉伸端口形貌由长条状和片状组织沿晶韧窝断裂特征,向网篮组织穿晶和沿晶共存的断裂过渡,且两种组织的断裂都具有延性特征。     

提高氧化铁粉末的压坯密度的研究

根据粉末压制特点及粉末冶金工艺,将氧化铁粉末压制成形,研究压制压力等参数对氧化铁粉末压坯密度的影响.找出不同颗粒大小、不同压制压力下、不同比例添加剂、不同种类添加剂的氧化铁粉末对压坯密度的影响规律,为顺利地成形高密度的粉末冶金制品,提供工艺上的参考依据.     

基于BP神经网络的置氢TC21合金力学性能预测

基于神经网络的非线性映射和泛化能力,采用人工神经网络方法,建立了置氢TC21合金力学性能预测的BP神经网络模型。模型的输入参数包括高温拉伸试验温度和置氢含量,输出参数为合金的常用力学性能指标,即抗拉强度和屈服强度。通过检验样本验证了ANN模型的准确性。结果表明:该模型具有容错性好、通用性强等优点,可以预测置氢TC21合金在不同拉伸温度和不同置氢含量下的机械性能。同时,将神经网络技术应用于材料制备工艺设计领域,可以明显地提高工艺设计效率,缩短实验周期。     

置氢TC4钛合金线性摩擦焊接头组织

采用线性摩擦焊技术对置氢TC4钛合金进行了焊接。利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等对不同氢含量试样接头各区的显微组织进行分析,并探讨氢致钛合金高温塑性的微观机理。结果表明:置氢钛合金试样接头的焊缝宽度比未置氢试样的明显减小;随着氢含量的增加,试样母材和热力影响区组织中β相的含量增加;氢使得钛合金试样焊缝附近的位错密度降低,说明氢促进了位错运动;置氢钛合金接头组织中层错和孪晶的数量明显增加;在氢含量为0.4%和0.6%(质量分数)的TC4钛合金接头组织中发现了面心立方结构(FCC)的片状氢化物δ。氢主要是通过改变钛合金中的两相比例,促进位错运动和动态再结晶等机制来增强钛合金的高温塑性,从而改善线性摩擦焊的连接性能。     

去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响

在井式空气炉内按GJB 3763A—2004标准的最高温度和最长保温时间对TC18和TC21钛合金进行了去应力退火,研究了空气炉去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响。结果表明:与去应力退火前相比,TC18钛合金经空气炉去应力退火后氢含量有所增加,而TC21钛合金氢含量反而降低。经去应力退火后,TC18和TC21钛合金的氢含量分别为0.0029%和0.0025%,远小于材料规范要求的氢含量(＜0.015%);随表层至中心(深度变化),氢含量未见明显的规律性变化,里层氢含量与表层氢含量相差不大。从吸氢量考虑,该两种钛合金均可采用空气炉进行消除应力热处理。     

置氢量对TC4钛合金激光焊接头组织相变及硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等研究了置氢量分别在0%、0.05%、0.16%和0.37%时的TC4钛合金激光焊接头的显微组织及相变,并用数字显微硬度计分析置氢后接头硬度的变化规律,阐述其影响机制。结果表明:随着置氢量的增加,母材中的α相减少,β相增加;焊缝组织由针状马氏体α′相转变为片层状组织,且母材和焊缝组织向同一方向转变。接头显微硬度随置氢量的增加逐渐降低,且母材和焊缝的硬度差值逐步缩小,当置氢量为0.37%时,焊缝和母材的硬度差最小,为13 HV。置氢量影响TC4钛合金接头硬度的原因是接头中软化相β、氢化物δ和氢的固溶强化等引起的多种相变的作用。     

TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究

通过对TC18钛合金在100~1000 ℃温度范围内的氧化试验以及力学性能测试试验,研究了其氧化色变化规律,并探讨了氧化色与力学性能的关系。结果表明：经氧化处理后,TC18钛合金表面形成多种不同氧化色,且随氧化温度升高,合金表面颜色逐渐加深,合金力学性能均明显下降。合金表面氧化色与其力学性能存在一定的对应关系：当氧化色为浅绿色即加热温度为650 ℃时,材料力学性能已不满足TC18钛合金标准力学性能。     

钛合金叶片盘近净热流变成形的数值模拟及其应用

研究了TC11钛合金叶片盘的近净热流变成形。采用几何造型软件UG NX3对TC11钛合金第二级叶片盘的坯料和模具进行实体造型,同时基于刚粘塑性不可压缩材料的变分原理,运用体积分析软件DEFORM 3D对3种不同应变速率下的叶片盘等温近净热流变成形过程进行数值模拟,研究了工件在成形过程中的速度场、温度场和等效应变场的分布情况,以及凸模和凹模的载荷-行程曲线,为优化工艺参数提供了理论依据。同时与传统的方法进行了比较,发现用此方法生产的产品,其力学性能及微结构都有明显的改进。结果分析表明,随着变形速率的减小,金属向凹模型腔内的流动越均匀,叶型更容易充满。     

置氢TC21合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究置氢量0.22wt%TC21钛合金粉末烧结材料在温度850℃~1000℃和应变速率0.001s-1~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC21合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.32kJ/mol和442.74kJ/mol,表明置氢TC21合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α+β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的的片状和等轴状组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。平面应变状态下发生动态再结晶的临界变形量大于均匀单向压缩状态下的临界变形量。     

新型TC21钛合金热处理工艺参数与显微组织演变的关系研究

TC21钛合金是新型的高强韧损伤容限型钛合金，其模锻件为网篮组织，锻后热处理工艺采用双重退火工艺。本研究采用金相法、SEM等方法系统研究了TC21钛合金模锻件的锻后热处理工艺和显微组织演变规律。试验分析了TC21钛合金模锻件锻后第1次退火加热温度、第2次退火加热温度和保温时间等工艺参数条件下的初生α相数量、形状以及网篮组织形貌特征的变化规律，为TC21钛合金模锻件获得高强、高韧和损伤容限优良综合性能奠定基础。     

Prediction of Tensile Property of Hydrogenated Ti600 Titanium Alloy Using Artificial Neural Network

An artificial neural network (ANN) model has been developed to analyze and predict the correlation between tensile property and hydrogenation temperature and hydrogen content of hydrogenated Ti600 titanium alloy. The input parameters of the neural network model are hydrogenation temperature and hydrogen content. The output is ultimate tensile strength. The accuracy of ANN model was tested by the testing data samples. The prediction capability of ANN model was compared with the multiple linear regression approach and response surface method. The combined influence of inputs on the tensile property is also simulated using ANN model. It is found that excellent performance of the ANN model was achieved, and the results showed good agreement with experimental data. Moreover, the developed ANN model can be used as a tool to control the tensile property of titanium alloys.