TA15钛合金铣削力及薄壁结构铣削工艺的试验研究

在实际加工钛合金零件常用的铣削工艺参数范围内对TA15钛合金的铣削力展开了试验研究,得出了以两种常用铣刀铣削TA15钛合金时的铣削力经验公式,并把这两种不同类型铣刀的铣削力做以比较。利用铣削力试验所得出的结论,对实际铣削加工TA15钛合金过程中铣削工艺参数的选择提出了建议。     

工艺参数对TA18钛合金棒材性能的影响

采用轧制工艺制备了TA18钛合金棒材,研究了轧制工艺参数对TA18钛合金棒材组织和性能的影响。研究结果表明:制备的棒材具有良好的力学性能;随着轧制变形量的增大,棒材退火后的再结晶晶粒更为细小均匀,同时棒材的抗拉强度、屈服强度和延伸率也随之增高。     

基于超声辅助对TA1板材渐进成形性能的研究

钛及其合金因具有小密度、高比强度、且具有较好的生物相容性等优点，被广泛应用各个领域。将超声辅助渐进成形工艺应用到TA1钛合金板材的渐进成形过程当中，利用Abaqus有限元软件模拟超声辅助渐进成形的过程，并分析了在成形过程中成形力减少的原因，研究了不同的振动参数和工艺参数对TA1钛合金板材成形力影响的规律。结果表明，超声振动可显著降低成形过程中的成形力，为超声振动应用于TA1钛合金板材的渐进成形提供了相关依据。对拓展钛合金板材渐进成形工艺应用具有重要意义。     

TA7电火花加工实验研究与工艺参数优化

针对TA7钛合金难切削以及加工表面质量差的问题,在通用电火花机床上探究了空载电压、峰值电流、脉冲宽度以及脉冲间隔对TA7钛合金电火花加工中材料去除率与表面粗糙度的影响。设计中心复合实验,在实验数据的基础上采用多线回归技术建立材料去除率和表面粗糙度的二阶预测模型。方差分析结果表明预测模型可以正确映射出TA7钛合金电火花加工的工艺规律。以提高材料去除率降低表面粗糙度为目的建立工艺目标优化模型,根据实际加工条件对工艺参数的约束,设计粒子群算法求取优化模型的解集,通过实际加工对优化结果进行验证,结果表明该算法可以正确可靠的获得多约束条件下的最优加工参数。     

TA15大厚度电子束焊接头组织及性能分析

通过对TA15大厚度钛合金材料的高压电子束焊工艺进行焊接试验,观察和分析了焊接接头的宏观组织形貌和微观组织特征,测试了接头的力学性能和接头硬度分布。结果表明:TA15大厚度钛合金高压电子束焊缝区、热影响区和母材区的微观组织差别明显;焊缝抗拉强度略高于母材,但塑性低于母材;接头焊缝区显微硬度值高于母材区。     

TA15钛合金结构件高效铣削解决方案研究

对TA15钛合金材料性能及切削加工工艺性进行了分析,论述了TA15钛合金零件高效铣削有关的机床、刀具、加工方案等的注意事项及要求,得出了可用于钛合金高效数控铣削加工适用的刀具参数及切削参数。     

TA15钛合金α→β相变温度的测定与分析

采用计算法、热膨胀法和连续升温金相法3种方法测定了TA15钛合金相变温度。计算法根据合金元素和杂质对相变温度的影响,推算出TA15钛合金相变温度为989.2℃。热膨胀法根据钛合金发生相变时体积的变化,测得TA15合金相变温度为986.1℃。根据前两种方法测的温度确定连续升温金相法的温度选择范围,用此方法测得TA15合金相变温度范围为985℃~995℃。将三种测量结果进行分析比较,确定TA15合金相变温度为990℃。     

TA15M钛合金电子束焊接工艺

针对66mm厚TA15M钛合金件的真空电子束焊接,从焊接工艺、材料、机械性能进行系统性分析,研究了不同焊接工艺参数对接头组织、力学性能及残余应力状态的影响,提出了合理的焊接工艺。试验结果表明:随着焊接速度加快,焊缝及热影响区宽度减小,焊接残余应力呈降低趋势;焊缝抗拉强度接近母材,焊后普通退火(800℃×2.5h,AC)热处理可使TA15M钛合金电子束焊接快速热循环造成的亚稳态组织(α'、亚稳β)充分分解,使焊缝硬度、强度和塑韧性均有很好的表现。     

玻璃润滑剂对TA15钛合金与K403镍基高温合金界面接触热阻的影响

为了给钛合金的模锻工艺制定提供理论依据,利用稳态法在自制的接触热阻测量装置上研究了玻璃润滑剂对TA15钛合金与模具用K403镍基高温合金界面接触热阻的影响。结果表明:在TA15和K403合金接触面间加入玻璃润滑剂可显著增大两者间的接触热阻;当界面平均温度不超过636℃,玻璃润滑剂厚度在0.06~0.96 mm范围内时,TA15与K403合金界面接触热阻与玻璃润滑剂厚度大致呈线性关系;TA15与K403合金的界面接触热阻随着温度的升高及压力的增大而减小。     

基于BSO算法的TA7电火花成形加工多目标优化

针对现有电火花机床上没有钛合金加工电规准的问题,设计中心组合实验,综合考量空载电压、峰值电流、脉冲宽度以及脉冲间隔对TA7电火花加工材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的影响。建立材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的预测模型。为了同时兼顾材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率这三个相互矛盾的工艺目标,建立工艺目标优化模型,设计头脑风暴算法对优化模型进行求解。对优化结果进行验证:材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的实测值与优化结果的平均相对误差分别为5%、4.7%、5.5%。验证结果表明头脑风暴算法可以有效的获得TA7钛合金电火花加工的最佳工艺参数。     

硬质合金涂层刀具车削钛合金TA15的磨损研究及切削参数优选

刀具磨损剧烈是钛合金切削中的突出问题,探求刀具磨损的本质对于提高加工质量和效率、降低成本具有重要意义。本文采用Al Ti N涂层硬质合金刀具对钛合金TA15(Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V)进行车削试验,利用激光共聚焦显微镜观察刀具的磨损形貌,对刀具的主要磨损机理及磨损形式进行了分析,并根据刀具磨损状态进行了切削参数优选。研究结果表明:涂层硬质合金刀具切削TA15时,刀具失效形式主要为涂层剥落、崩刃和月牙洼磨损;随着切削速度的增加,后刀面VB值呈现了驼峰状的变化规律,涂层剥落的区域在波谷出现了明显的减小趋势;切削试验结果指出,正前角AlTiN涂层硬质合金刀具可用于钛合金TA15的精车工艺中,在v=100m/min、f=0.05mm/r、a_p=1.5mm切削参数下,刀具表现性能最优,同时硬质合金涂层刀具车削TA15的最大切削速度不宜超过120m/min。     

TA15钛合金电子束焊接接头高周疲劳性能研究

研究了TA15钛合金电子束焊接接头的高周疲劳性能和疲劳断口的金相组织,得到TA15钛合金棒状母材和2种电子束焊接接头的中值疲劳寿命,计算得到了电子束焊接接头99%可靠度和95%置信度水平上的安全疲劳寿命,分析了断口金相组织结构对疲劳性能的影响。研究结果可对TA15钛合金电子束焊接接头结构的工程应用提供参考。     

钛及钛合金加工切削力的有限元仿真计算

本文利用有限元软件DEFORM对钛及钛合金的加工过程进行了仿真。在同样条件下,对工业纯钛TA0、TA1及钛合金TC4加工过程中的切削力进行了分析。计算结果表明,最大的切削力发生在接触表面,最大切削力等于材料强度极限、切削深度、进给量与切削参数的乘积,纯度越高的钛,其切削力系数越高。     

TA2M钛合金板材U形件弯曲回弹研究

应用PAM—STAMP冲压模拟软件,对TA2M钛合金板材U形弯曲成形及回弹过程进行了数值模拟预测,并对模拟结果进行了工艺试验验证,得到了板料厚度、轧制方向以及相对弯曲半径等参数对回弹影响的数值结果,并对结果进行了分析。     

应变速率和温度对炉冷态TA15钛合金在α+β两相区压缩变形行为的影响

用Thermecmastor-Z型热模拟试验机对炉冷态TA15钛合金进行了变形温度为750～950℃、应变速率为0.00 1～10 S-1的热压缩试验,研究了应变速率和温度对该合金在α+β两相区流变应力和显微组织的影响.结果表明:随变形温度升高、应变速率降低,炉冷态TA15钛合金的流变应力下降;同时α相含量减少,晶内与晶界α相差别消失,α相发生球化;较佳的锻造工艺参数为温度850～950℃,应变速率0.001～0.01 S-1.     

影响TA1钛合金电解质等离子抛光的关键因素研究

为了研究一种高效率、高质量的TA1钛合金植入物表面光整加工方法,在对TA1钛合金电解质等离子抛光过程中的电流-电压特性分析的基础上,研究工作电压、抛光液温度及抛光时间等关键因素对表面粗糙度和材料去除率的影响规律及作用机制,并对电解质等离子抛光前后试样表面的显微形貌、微观组织结构及硬度变化进行表征,验证该方法的有效性。研究结果表明,当工作电压为300和350 V时,采用电解质等离子抛光能够获得表面粗糙度值较小的表面,并且材料去除率随工作电压升高而降低;随抛光液温度升高,试样表面粗糙度增加,同时材料去除率降低;随抛光时间延长,试样表面粗糙度呈下降趋势;电解质等离子抛光后TA1钛合金结晶度提高,晶粒长大;电解质等离子抛光可去除TA1钛合金表面机械作用产生的加工硬化层,同时增强材料的塑性和韧性。     

二次轧制参数和退火热处理对TA5-A钛合金热轧板力学性能的影响

对TA5-A钛合金板采用不同的二次轧制工艺进行热轧,然后再进行退火热处理,主要研究了二次轧制参数和退火热处理对热轧板材力学性能的影响。结果表明:在加热制度相同的条件下,因钛合金板材边部降温快,塑性差,故而轧制变形率较大且终轧温度低的板材边部出现了较多裂纹;较大的轧制变形率有利于提高热处理后钛合金的强度、塑性和韧性,终轧温度控制在800℃左右比较合适;随着退火温度升高,钛合金板材的伸长率和断面收缩率均升高,而强度及冲击韧性则均下降。     

压力和功率对EIGA制备TA15粉末的影响

气雾化是制备增材制造原材料金属粉末的主要方法。该文针对钛合金得粉率低和球形度差问题,采用电极感应熔炼气雾化（EIGA）技术制备TA15钛合金3D打印专用粉末,通过扫描电子显微镜（SEM）和激光粒度仪测试分析手段,研究制粉工艺参数气雾化压力和熔炼功率对粉末粒径分布及形貌的影响规律。研究结果表明,随着雾化气体压力的增大,TA15粉末粒径减小,细粉收得率显著提高,但当雾化压力增加到5 MPa时形成大量卫星粉导致粉末收得率降低至38%;雾化压力的增大会导致气体速度提高,增加气体和金属液的相对速度与动能,使金属液滴的一次破碎和二次破碎更加充分,导致金属粉末粒径减小,但雾化压力增加到一定程度,会使导流管下方回流区面积增加影响粉末形貌。此外,随着熔炼功率的增加TA15钛合金溶液过热度增加,改善其黏度逐渐提高了粉末收得率,由25 k W时的26%增加为40 k W的42%。从粉末收得率、粒度和形貌等因素综合考虑,适合TA15钛合金粉末的最佳制备工艺参数为：熔炼功率40 k W,气雾化压力4.4 MPa,此时细粉收得率为42%,粉末球形度高。     

机器人光纤激光焊接TA15钛合金的工艺研究

采用机器人光纤激光焊接系统对厚3 mm的TA15钛合金进行激光焊接试验。为保证焊缝质量,研发了一套专用的侧面气路保护装置。研究了激光功率、焊接速度、离焦量和保护气体流量等参数对焊接质量的影响,获取了优化后的焊接工艺。     

新型TA32钛合金板的高温拉伸变形行为

在变形温度650～850℃、应变速率0.001～0.100s-1条件下对TA32钛合金板进行高温拉伸试验,研究了变形温度和应变速率对合金高温拉伸变形行为的影响;基于修正的Hooke定律和Grosman方程建立TA32钛合金的高温流变本构方程并进行试验验证。结果表明:TA32钛合金的流变应力受变形温度和应变速率的影响显著,变形温度的升高和应变速率的降低均会使流变应力减小;在变形温度650℃、应变速率0.100s-1下,合金的抗拉强度为680 MPa,约为常温抗拉强度的80%,合金仍具有较高的强度;当变形温度由750℃升至850℃时,合金伸长率的增长幅度和强度的下降幅度均较明显,合金塑性较好;采用建立的高温流变本构方程计算得到的真应力-真应变曲线与试验结果基本吻合,其相关系数和平均相对误差分别为0.979 4和11.1%,该本构模型可较好地描述TA32钛合金的高温拉伸变形行为。