钛合金铣削加工表面残余应力有限元仿真

为了分析铣削工艺参数对钛合金已加工表面残余应力的影响,根据金属切削有限元分析的相关理论,以钛合金Ti6Al4V为工件材料,建立了铣削加工的有限元模型。采用正交试验设计法对钛合金Ti6Al4V铣削仿真的工艺参数进行优化,并用极差法分析不同的铣削速度、铣削深度、铣削路径对钛合金Ti6Al4V工已加工表面残余应力的影响。研究表明:在钛合金Ti6Al4V铣削过程中,对工件已加工表面残余应力影响因素由小到大依次为:铣削深度<铣削路径<铣削速度,切削深度对已加工表面残余应力影响较小,铣削速度对已加工表面残余应力影响最大;在研究范围内,随着铣削速度的增大,已加工表面残余应力逐渐增加。     

钛合金表面抗高温氧化涂层的研究进展

钛合金在制造航空航天发动机等关键部件方面具有重要的应用价值，但高温性能不稳定是制约其发展前景的主要原因。采用激光熔覆技术在钛合金表面制备耐高温涂层，是在不改变钛合金材料整体性能的前提下赋予材料表面特殊性能的重要途径。首先介绍了钛合金的氧化行为，并简要分析了钛合金在氧化过程中的氧化特点及失效形式，指明其改善途径。随后总结分析了目前常用的镍基高温涂层、TiAl系高温涂层和高熵合金高温涂层的研究现状，其中镍基合金涂层具有较高的结合强度、良好的耐磨性和优异的耐蚀性，但由于涂层与基体中元素的扩散速率不同导致的差异，造成柯肯达尔空洞的产生，涂层变得不稳定，涂层与基体的结合强度降低。TiAl基合金的高温性能与镍基高温合金相近，且密度小，有代替镍基合金的发展趋势，其涂层表面可以生成均匀致密的Al2O3氧化膜，并且与钛合金基体间的化学成分差异小，基本不发生互扩散现象。但二元TiAl系涂层对于Al的用量有严格的要求，当其使用温度超过850 ℃时，抗氧化性能也会严重降低。因此Ti-Al-X系涂层中X元素（例如Cr、Si、Ni等元素）的添加，可以适当地降低Al含量，促进均匀致密的Al2O3氧化膜的形成，有效地阻止氧元素向基体的扩散，并且比二元TiAl涂层的脆性要低、塑性更好。高熵合金高温涂层具有许多优异的性能，调整其中某一种或者某几种元素的含量都可以进一步优化性能，因此应用前景极为广阔，但其还处于实验室研究阶段，元素配比的不合理，基体元素对熔覆层的反作用，都会使高熵合金的脆性和力学性能达不到理论效果，不能进入真正的应用阶段。最后展望了激光熔覆技术在钛合金表面制备高温涂层的发展趋势。     

Ti6Al4V钛合金表面Al2O3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能

微弧氧化技术是一门新的表面处理技术,在很多领域有着广泛的应用前景,但其结构受限于电解液成分。本文通过在磷酸盐电解液中加入Al2O3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD衍射仪进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al2O3陶瓷颗粒,涂层由Al2TiO5 and TiO2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al2O3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

采用图像分析技术对球形Ti-6Al-4V粉末粒形的定量分析

采用图像分析技术对4种不同方法制备的球形Ti-6Al-4V粉末进行粒形的定量分析,分别测量了粉末的球形度、椭圆率、赘生物指数及粗糙度。结果表明:4种方法制备的粉末平均球形度均在90%以上。等离子旋转电极雾化法(PREP)、等离子火炬雾化法(PA)、等离子惰性气体雾化法(PIGA)、电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制得粉末球形度依次降低,粗糙度依次增加。PREP、PA、EIGA、PIGA法制得粉末的表面卫星球粘附依次增加。对于PREP法制得粉末,粉末粒径范围越细,球形度越高,平均粗糙度越小。粉末粒形指标的差异与其制备方法的原理有关。采用图像分析技术可以实现对金属粉末粒形指标的科学定量分析。     

船舶海水管路钛合金应用技术研究

钛合金以其高比强度、优良的耐海水腐蚀性能,成为未来船舶选材的热点。综述了海水管路用钛合金的材料选用、焊接技术、弯管技术、腐蚀防护以及防海生物污损等方面的研究工作进展并进行分析,证明钛合金是船舶海水管路系统的理想选择,以期推动钛合金在船舶海水管路的推广和应用。     

保温时间对Micro-FAST制备TC4非标圆螺母致密化和性能的影响

基于多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)对TC4钛合金球形粉末进行烧结,制备出内径2 mm、外径4 mm、厚度1.5 mm的非标微型圆螺母零件,并研究了保温时间对烧结试样的致密化程度和力学性能的影响。在烧结温度1000℃、升温速率30℃/s、外压力75 MPa的条件下,当保温时间为360 s时试样的相对密度和平均纳米硬度最高,分别达到98.3%和6.699 GPa。适当地延长保温时间可以大幅减少烧结试样表面残余孔洞的数量,降低孔隙率,使微观组织更加均匀,从而提高致密化程度和力学性能。     

TC4-DT激光熔丝增材制造微观组织与力学性能研究

激光熔丝增材制造技术在航空航天、海工船舶等领域应用前景广阔.针对TC4-DT材料,在初步优化的工艺参数下,通过激光熔丝增材制造技术制备金属试样,并对试样进行固溶-强化热处理,研究激光熔丝沉积态及热处理态的微观组织、缺陷及室温拉伸力学性能.研究发现,激光熔丝TC4-DT成形态组织为粗大的柱状晶及针状α'马氏体,热处理后转变为等轴晶与柱状晶的双相组织,马氏体分解为针状α+β双相组织,固溶-强化热处理后拉伸力学性能与锻件水平相当.     

小口径TC4焊接管件端口电磁校形研究

TC4焊接管件由于制造时管件端口夹持及材料自身应力的存在,往往造成管件端口圆度不满足要求,目前采用校圆的方法生产效率慢、自动化程度低并且精度不够。为此针对内径23mm,壁厚1mm的TC4焊接管件,采用电磁校形的方法进行管件端口校圆。应用Ansoft Maxwell有限元分析软件,对放电回路电流及电磁力大小、分布进行研究,将仿真结果与实验情况进行比较,结果表明:电磁校形可以明显改善TC4焊接管件的端口圆度;放电能量一定时,合理选择电容可以提高电磁成形效率;对TC4等低导电率材料的电磁校形,驱动片能够明显提高感应电流密度,并且驱动片厚度过大与过小都会影响电磁校形的效果;带铁芯的线圈虽本身消耗一定的能量,但可以显著提高磁场强度,改善管件端口电磁校形精度。     

表面微织构硬质合金对钛合金的三维摩擦仿真分析

为分析硬质合金表面织构化在摩擦过程中的降磨机理,通过ABAQUS有限元软件进行三维建模仿真分析,建立沟槽、半圆凹坑、菱形凹坑和方形凹坑的织构化硬质合金模型。结果表明:硬质合金表面织构化能够有效避免摩擦过程中的应力集中现象,改善应力分布,相对于无织构表面来说,大幅降低了接触区域的平均应力;微织构的存在改善了钛合金表面应力梯度过大的现象;沟槽型织构能够增大散热面积,显著降低摩擦温度,菱形织构能够控制摩擦过程中的温度增长。