复杂薄壁航空钛合金精密铸造型壳溃散性研究

研究了3种不同制壳工艺对型壳溃散性的影响规律,通过型壳试样的弯曲强度、断口物相、断口形貌的试验,探讨分析了3种型壳的溃散性;将3种制壳工艺在复杂薄壁航空钛合金某型号铸件进行生产实践,确定满足复杂薄壁航空钛合金精密铸造型壳强度与型壳溃散性需求的制壳工艺。     

TiAl合金与置氢0.5% TC4钛合金的扩散焊接工艺

对TiAl合金直接扩散焊接和使用置氢0.5%(质量分数) TC4钛合金与TiAl合金的扩散焊接开展了研究，使用了SEM，EDS，XRD和抗剪强度试验等方法分析了焊接接头的组织和性能，研究了焊接温度、连接时间和焊接压力对接头界面及力学性能的影响。结果表明，当工艺参数为1 473 K/60 min/30 MPa时，TiAl合金直接扩散焊接界面孔洞完全消失，接头抗剪强度达到285 MPa；采用置氢0.5% TC4钛合金作为中间层扩散焊接TiAl合金时，当工艺参数为1 123 K/30 min/15 MPa时，扩散焊接界面的孔洞消失，并有一定厚度的反应层生成，接头抗剪强度可达290 MPa，断口界面相组成主要为TiAl，Ti3Al，TiAl2和Ti3Al5等脆性相；相对于TiAl合金直接扩散焊接，采用置氢0.5% TC4合金为中间层扩散焊接TiAl合金能大幅降低TiAl合金扩散焊接工艺参数。     

单一氟化物对钛合金激光焊的影响

对TC4钛合金选取单一氟化物 NaF，Na2SiF6，YbF3为活性剂进行活性焊接试验，采用5 mm单激光焊试验分析其对焊缝熔深、熔宽及等离子形态分析。 试验结果表明，单激光焊试验中所选活性剂对焊缝熔宽和熔深影响各不相同，但均能减小熔宽和增加熔深，其中YbF3效果最好；涂敷活性剂之后有效地降低了焊接等离子体的电子密度。     

等离子冷床炉单次熔炼制备Ti-2Al-1.5Mn合金

主要介绍了等离子冷床炉单次熔炼制备Ti-2Al-1.5Mn钛合金铸锭在化学成分、组织、内部品质等方面的情况。结果表明,首次使用PAM炉单次熔炼法制备出航空领域工业级厚330mm、宽750mm、长1 000~2 500mm的钛合金扁锭,其化学成分可控且均匀性较好,纵横向组织均匀细小。此外,获得PAM炉单次熔炼法制备的钛合金扁锭全截面低倍组织图谱特征。铸锭经加工变形后获得的板材产品理化性能满足技术要求。     

Zr-Ti合金相稳定性与弹性性质的第一性原理研究

利用特殊准随机结构(specialquasi-randomstructure,SQS)超晶胞模型及第一性原理计算研究了Zr_(1-x)Tix合金中Ti含量及相结构(hcp与bcc结构,α相与β相)对合金相稳定性及弹性性质的影响。研究表明:从弹性性质上看,Ti含量增加会使Zr-Ti合金的结构更加稳定,Zr-Ti合金α相的结构稳定性普遍高于β相;Zr-Ti合金普遍具有延展性,Zr-Ti合金的α相具有更高的硬度并且其硬度和韧性都与Ti元素浓度成正比,Zr-Ti合金的β相具有更高的韧性;从电子结构上看,Ti不会显著改变hcp结构和bcc结构Zr-Ti合金系统的态密度(DOS),Zr-Ti合金系统的DOS分布中的费米能级与纯Zr系统的相似,Ti含量对Zr-Ti合金的相稳定性影响不大。     

热处理对TA34钛合金管材组织性能与成材率的影响

研究了热处理对TA34钛合金管材显微组织、力学性能及成材率的影响。结果表明，TA34钛合金管材冷加工态组织为细小模糊晶，纵截面呈现金属流线；经道次间普通退火+成品等温分级退火(T1制度)处理后，组织形貌为等轴α相，晶粒平均尺寸约为12μm;经道次间普通退火+最后一道次轧制前等温分级退火+成品普通退火(T2制度)处理后，组织形貌为等轴α相伴随有少量变形的片状α相，晶粒尺寸为12～18μm。经不同热处理获得的管材在293、77、20 K的测试温度下强度相当，且强度均随着测试温度的降低而上升；T1制度下管材的塑性随着测试温度的降低下降不明显，其塑性明显优于T2制度管材；T2制度管材的成材率为44.9%,相比T1制度(成材率为39.5%)提高5.4%。     

电子束3D打印模型处理对钛合金零件成形精度的影响

模型处理是影响3D打印钛合金零件成形精度的关键因素之一。以电子束3D打印几种典型形状TC4钛合金零件为研究对象,通过对成形零件进行精度检测,分析其在模型处理过程中引起误差的来源,提出了几项改进措施:对于圆柱体轴类零件,将模型精度设置提高到0. 02 mm,可有效提高零件的成形精度;对于点阵多孔零件,提高STL数据的精度并优化切层算法,保持切层前后模型原貌是解决该问题的途径;对于针状细圆柱零件,将相同零件按照同一方向摆放,可以减少摆放角度对偏差的随机性影响;对于异形件,应在满足成形精度的前提下合理布局并减少支撑;对于薄壁零件,增加支撑密度能够有效提高零件悬空部分的成形精度。     

TA18钛合金管材织构对环向拉伸性能的影响

利用织构增强原理,开发出了TA18(Ti-3Al-2.5V)钛合金860 MPa级高强度管材,保证了管材的工艺性能,同时又具有优异的力学服役性能。标准规定反映径向织构的管材收缩应变比(CSR)大于1.3,但对上限值未作规定。本研究设计出小管径的环向拉伸夹具,测试了不同CSR管材的环向拉伸力学性能,分析织构对环向抗拉强度的影响,发现存在一个最有利的CSR值为1.75,大于或小于该CSR值时都会导致管材环向屈服强度下降。进一步测定了对应管材的极图和ODF图,从微观结构上可以解释这一规律和本质。环向抗拉强度下降会引起液压系统工作时疲劳强度降低,CSR值的上限在工艺设计时应当加以控制。本研究对发展安全可靠的航空液压系统具有十分重要的理论意义和工程应用价值。