钛合金热处理工艺仿真研究进展

本文综述了近年来国内外关于钛合金热处理工艺的基础理论、数值模型与仿真应用的进展情况。对热处理过程中微观组织演化与力学本构建模基础研究近况进行分析,并对热处理工艺仿真在钛合金中的应用进行介绍,分析热处理仿真过程中所存在的难点,对未来发展方向提出了展望。     

Novel manufacturing process of closed-cell aluminum foam by accumulative roll-bonding

A new manufacturing process for closed-cell aluminum foams was developed using bulk aluminum sheets as a starting material. Aluminum preform containing titanium hydride powder was successfully produced through accumulative roll-bonding (ARB). Heating the preform sheets under the controlled temperature conditions, we obtained foamed aluminum plates of about 40% porosity.     

高强高模聚酰亚胺纤维/环氧树脂复合材料力学性能与破坏机制

以高强高模聚酰亚胺（PI）纤维为增强体,以航空级环氧树脂（EP）为基体,通过热熔法制备预浸料并采用热压罐成型技术制备了PI/EP复合材料层合板,对其力学性能和破坏形貌进行了分析。结果表明:高强高模PI纤维与EP具有良好的界面结合力,PI/EP复合材料的层间剪切强度为65.2 MPa,面内剪切强度为68.6 MPa;良好的界面结合状态能充分发挥PI纤维优异的力学性能,PI/EP复合材料的纵向拉伸强度达1 835 MPa,弯曲强度为834 MPa;PI/EP复合材料纵向拉伸破坏模式为散丝爆炸破坏,同时由于高强高模PI纤维还具有优异的韧性和较高的断裂伸长率,PI/EP复合材料从受力到失效断裂的时间较长;PI/EP复合材料纵向压缩破坏模式为45°折曲带破坏。高强高模PI/EP复合材料为航空航天先进复合材料增加了一个全新的选材方案。      

2.5D机织石英纤维增强树脂复合材料不同方向力学性能测试与模量预测2.5D机织石英纤维增强树脂复合材料不同方向力学性能测试与模量预测

石英纤维增强树脂复合材料常用于多物理场耦合环境下,为保证足够的层间性能,常采用2.5D机织的结构形式。本文对一种浅交弯联2.5D机织石英纤维增强双马树脂复合材料的三维力学性能进行全面测试,对比分析了材料在不同方向的拉伸性能和压缩性能,以及面内、面外剪切性能。测试结果表明,该复合材料的纬向拉伸、压缩模量略高于经向,而拉伸、压缩强度远高于经向,导致经向和纬向拉、压破坏模式差异显著,拉伸时弯曲的经向纤维被拉断,平直的纬向纤维劈裂,压缩时平直的纬向纤维压断,弯曲的经向纤维屈曲。同时,该种材料具有较高的面内、面外剪切变形能力。此外,本文基于混合定律,提出了一个2.5D机织复合材料经、纬向模量估算公式。基于材料微观结构特征,以包含经纱和纬纱的一个单胞作为代表性体积单元,建立有限元模型,预测该2.5D机织复合材料经向模量,预测结果与试验结果吻合很好。本文的研究对2.5D机织石英纤维/双马树脂复合材料的研发具有一定的指导意义。      

热处理工艺对Ni-Bi合金晶界硬度影响的纳米力学探针分析

晶界脆化问题一直是提高金属材料服役性能所必须关注的重要问题,但目前并没有直接的实验方法来确定晶界的硬度,因而也无法直接判定晶界的脆化状况。以经过不同工艺热处理的Ni-Bi二元合金为研究对象,利用光学金相显微镜和透射电镜观察了合金的微观组织,同时利用纳米力学探针进行了合金晶界和晶粒基体载荷—位移曲线的测定,并计算出了晶界和晶粒基体硬度的变化规律。结果表明,Ni-Bi二元合金的晶界和晶粒基体都不存在沉淀相;晶界硬度要低于晶粒基体的硬度,而且时效时间较长的合金,其晶界硬度更低。由此,确认了纳米力学探针在测量晶界脆化方面的可行性,并分析确定了晶界软化的原因:Bi的晶界偏聚。     

气瓶瓶口螺母裂纹分析

飞机试飞后进行检查时发现5A06铝合金制氧气瓶瓶口螺母开裂。对裂纹形貌进行检查,裂纹断口宏、微观检查表明,断口呈沿晶开裂特征。能谱分析结果表明,断口含有腐蚀性元素Cl和S。通过对气瓶材质进行分析,结合气瓶瓶口螺母加工工艺及使用状态,确定瓶口螺母裂纹开裂性质为应力腐蚀开裂,并提出了相应的预防措施和改进建议。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定TG6钛合金中镁钒铬铁钴铜锰钼钨

选择水-盐酸-氢氟酸-硝酸混合酸体系溶解样品,控制雾化气流速为0.65 L/min,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定TG6钛合金中镁、钒、铬、铁、钴、铜、锰、钼和钨的方法。考察了钛基体和共存元素对待测元素的影响,确定各待测元素分析线为Mg 285.2 nm、V 310.2 nm、Cr 283.5 nm、Fe 259.9 nm、Co 238.8 nm、Cu 213.5 nm、Mn 257.6 nm、Mo 202.0 nm、W 207.9 nm。采用基体匹配法消除了基体影响。方法检出限为0.000 3～0.005 7 μg/mL。采用方法对实际样品分析,结果的相对标准偏差为0.26%～13.6%,加标回收率为93%～110%。按照TG6钛合金的名义成分Ti-5.8Al-4Sn-4Zr-0.5Ta-0.7Nb-0.4Si-0.06C配制模拟TG6钛合金样品,实验方法测得结果与理论值基本一致。     

二次补焊对AF1410钢氩弧焊接接头性能的影响

研究了AF1410钢氩弧焊接接头的微观组织和力学性能,对于其二次补焊的焊接接头性能进行了评价。结果表明,AF1410钢钨极氩弧焊焊接工艺性优良,接头具有良好的力学性能,强度系数达到90%以上,满足设计要求。二次补焊与正常焊接接头相比,抗拉伸强度、冲击性能、断裂韧度及裂纹扩展性能无明显影响,接头的较弱部位在热影响区。在现行的标准条件下,二次补焊可行。     

铝合金铸件缩松缺陷的热等静压处理

为了消除某铝合金铸件通过铸造工艺无法消除的缩松缺陷,试验了热等静压技术对此缩松缺陷消除的效果.结果表明,铸件经热等静压处理后,X射线检测缩松缺陷得到了显著改善,内部质量能达到验收标准要求.这说明热等静压技术消除该铝合金铸件缩松缺陷是可行的,也能为铝合金铸件消除缺陷提供一些参考.     

外加应变对航空有机涂层损伤规律的影响

借助有机涂层预应变施加方法,跟踪观察户内加速试验过程中受到外加应变的航空有机涂层表面形貌变化,利用环境扫描电子显微镜进行显微组织表征,利用电化学阻抗谱进行特定频率的阻抗模值分析,进而综合研究航空有机涂层在外加应变和热带海洋大气环境耦合作用下的损伤规律和失效模型.研究发现,外加拉应变导致有机涂层的防护性能下降,外加拉应变水平越高,有机涂层损伤越严重,防护性能下降越多.进行户内加速试验过程中,受到外加拉应变的涂层防护性能进一步下降,外加拉应变越大,下降越快.受外加拉应变的涂层防护性能下降的原因是相应的应力水平超过有机涂层材料的断裂强度,从而在涂层内部形成微裂纹,构成外界溶液到达有机涂层/合金界面的通道.受到外加压应变后,有机涂层的防护性能不发生明显变化.进行户内加速试验过程中,受到外加压应变的涂层防护性能缓慢丧失,受到外加压应变水平越高,涂层防护性能下降越缓慢.