置氢Ti-6Al-4V钛合金超塑性研究

通过采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行超塑性变形试验,研究变形温度和应变速率对置氢TC4合金超塑变形性能的影响,利用XRD,SEM和TEM分析热氢处理改善钛合金超塑性能的机制.结果表明:置氢可降低超塑成形流变应力、变形温度,提高应变速率和m值;但只有适量的氢才有利于改善钛合金超塑性,即存在一个最佳置氢量;置氢0.35%H(质量分数)的TC4合金在800℃和3×10-3 s-1条件下仍有一定超塑性.分析表明,置氢钛合金超塑变形过程除晶粒转动和滑动机制外,位错滑移和孪生也作为辅助超塑变形机制.     

先进钣金成形技术在航空航天领域的应用（上）

由于飞机、发动机和导弹等的结构承载与功能特点,钣金结构件在航空航天领域获得了广泛的应用,如飞机壁板、导弹壳体、导弹舵翼面及发动机叶片等。据统计,塑性加工零件占整架飞机零件总重的40%,加工工时占全机重量的10%,其数量在战斗机中超过1万件,在轰炸机中超过4万件,大型运输机和干线客机中则达6万件之多。随着航空航天技术的发展,先进飞行器对可靠性、效费比及服役性能等提出了更高的要求。     

TA1/Q235循环累积变形复合的试验研究

通过Gleeble-1500热模拟试验机研究了不同变形温度和变形量的累积叠轧焊过程,借助扫描电镜、显微硬度仪等手段,对循环累积变形复合后的Ti/Q235复合试样的界面生成物、显微硬度进行分析.结果表明:两母材元素在界面反应生成化合物,主要有TiC和Fe2Ti;温度达到950℃,或累积变形量达到150%,界面显微硬度均有减小趋势;大变形使界面生成的脆性化合物受挤压破碎、变形、分散,有利于金属结合.     

置氢对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响

利用XRD分析了置氢Ti-6Al-4V合金的相组成,应用Gleeble等温热模拟试验研究了置氢量对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响,计算了不同置氢量钛合金的变形激活能。结果表明：随置氢量的增加,Ti-6Al-4V合金口相含量增加,高温塑性变形的流动应力显著降低呈下凹型曲线变化,即存在一个最小值,应力最小值对应的置氢量随变形温度的升高而降低;置氢可以促进高温塑性变形过程动态软化与硬化的平衡;在相同应力水平下,适量的置氢可使变形温度降低50℃,或应变速率提高一个数量级。置氢Ti-6Al-4V合金变形激活能随置氢量增加呈下降趋势,变形由不受扩散机制控制转变为受扩散机制控制。     

封装条件对气体捕捉法制备泡沫Ti-6Al-4V的影响

通过改变封装阶段氩气压力及粉末粒径,制备不同类型致密化的预制坯,并进行不同温度下20 h等温发泡实验。运用阿基米德原理对发泡后坯料孔隙率进行测量,通过SEM对坯料内部微观特征进行观察,并对大孔孔径及单位截面积内孔洞数量进行统计,研究封装氩气压力及粉末粒径对预制坯等温发泡行为的影响。研究结果表明:适当增加封装氩气压力可以使预制坯发泡后孔径增大及孔洞数量增多,但过高的封装氩气压力及过大的粉末粒径均不利于预制坯发泡。较理想的初始封装条件为:氩气压力0.4 MPa,粉末粒径75~150μm。其经过980℃/100 MPa/4 h热等静压后制备的预制坯在950℃/20 h等温发泡后能够得到平均孔隙率达到29.2%的泡沫Ti-6Al-4V,大孔孔径平均值达到143μm,基体内孔洞成球形且弥散分布。     

泡沫铝累积叠轧制备方法及孔隙结构研究

以L2纯铝为基体金属,TiH2粉末为发泡剂,通过累积叠轧试验,探索泡沫铝制备的新方法。结果显示,叠轧道次对泡沫铝孔隙率与平均孔径影响显著,叠轧道次越多,孔隙率越高,平均孔径越小;TiH2含量与发泡温度是影响发泡驱动力的主要因素,试验温度范围内,发泡剂含量越大,温度越高,发泡驱动力越强,发泡后孔隙率越高,并且平均孔径也越大。叠轧6道次的L2纯铝,发泡剂含量0.5%(质量分数),在670℃条件下发泡5min,可以获得孔隙率61.4%,平均孔径1.6mm的泡沫铝。上述研究表明,累积叠轧焊是一种有效的泡沫铝制备方法,通过工艺参数的优化,可以获得孔隙均匀,高孔隙率的泡沫铝。     

TC1深型腔负角度零件超塑成形模具设计与优化

钛合金在航空、航天等工业中有广泛的应用,其中TC1钛合金在变形温度为860℃,应变速率为7.5×10-4 s-1时,延伸率最大可达710%,具有良好的超塑性,通过超塑性气压成形工艺可成形形状较为复杂的零件。根据深型腔负角度钛合金法兰盘零件的特点,提出了超塑性气压成形工艺,并根据零件尺寸特征设计了弧形底面和平底两种的模具,同时,根据TC1拉伸力学特性建立了材料的高温本构关系,应用MARC有限元对其超塑成形过程进行了模拟。结果表明,弧形底面模具成形零件最薄处为1.2 mm,壁厚分布标准差为0.198 mm,变薄率为40%,在成形过程中最大应力约6.6 MPa;而平底模具成形的零件最薄处仅为0.82 mm,壁厚分布标准差为0.303 mm,变薄率高达59%,在成形过程中最大应力约7.8 MPa。因此弧形底面模具厚度分布较均匀,壁厚减薄较小,最大应力较小,降低了应力集中程度,是该类零件超塑成形工艺较为理想的模具。     

置氢对Ti-6A1-4V合金高温塑性变形的影响

利用XRD分析了置氢Ti-6A1-4V合金的相组成,应用Gleeble等温热模拟试验研究了置氢量对Ti-6A1-4V合金高温塑性变形的影响,计算了不同置氢量钛合金的变形激活能.结果表明:随置氢量的增加,Ti-6A1-4V合金β相含量增加,高温塑性变形的流动应力显著降低呈下凹型曲线变化,即存在一个最小值,应力最小值对应的置氢量随变形温度的升高而降低:置氢可以促进高温塑性变形过程动态软化与硬化的平衡;在相同应力水平下,适量的置氢可使变形温度降低50℃,或应变速率提高一个数量级.置氢Ti-6A1-4V合金变形激活能随置氢量增加呈下降趋势,变形由不受扩散机制控制转变为受扩散机制控制.     

氢处理对TC4钛合金组织及室温变形性能的影响

应用压缩实验研究置氢TC4钛合金在不同热处理条件下的显微组织及室温变形性能。利用金相显微镜、x射线衍射仪和扫描电镜等手段分析置氢的微观组织、相组成和断口特征。结果表明：氢作为口稳定元素,降低了合金的相变点,促进斜方马氏体口矗的生成;合金在马氏体和氢的共同作用下,经过相变点以上及两相区淬火后,屈服强度σ0．2大幅下降,抗压强度升高,极限变形率提高;相变点以上淬火降低幅度高于两相区,在氢含量为0．44％时,σ0．2降低了30％,极限变形提高了20％。     

氢对TC4钛合金室温变形行为的影响

应用压缩试验研究了置氢TC4钛合金的室温变形性能; 利用金相显微镜、 X射线衍射仪和扫描电镜等手段分析了置氢后组织演变、相组成和断口特征. 结果表明: 氢处理改善了材料的相组成, 促进了塑性相α″马氏体和亚稳β相的生成, 氢处理后变形极限在低氢时没有较大提高, 随后氢含量超过0.45%后, 塑性大幅度提高, 变形极限较原始提高了90%. 在压缩试验中, 流变应力对氢有较高的敏感性, 随着变形速度和氢含量的增加, 速度引起的加工硬化降低.