NbTi合金锻造工艺的优化研究

超导材料已广泛应于高技术领域,NbTi合金作为一种典型的低温超导材料,在高技术领域(高能物理、受控热核聚变、储能、磁悬浮等)中占有极其重要的地位,已成为一种不可替代的新材料广泛应用于能源、交通、医疗、高能物理等重要领域。通过模拟仿真(DEFORM计算)结合实际生产,研究了NbTi合金的锻造这一复杂动态的接触过程,得到了 NbTi合金锻造组织的演化规律,确定了组织均匀的NbTi合金锻造工艺。结果表明：通过模拟仿真发现,采用小变形量,三分之一边长下镦的方式并增加换向拔长,可使NbTi合金的不同位置的变形较为均匀,大面积消除满砧镦拔带来的变形死区,通过实验验证最终生产出符合技术标准的NbTi合金棒材。与美国华昌公司的NbTi合金棒材成分、微观组织和XRE作对比,发现成分的极差、微观组织的均匀性和无损探伤均优于美国华昌公司生产的NbTi棒材,为NbTi合金的生产提供实际参考。     

数字模拟辅助铸造钛关节和植入物的技术

钛 ,具有极好的生物亲和性、机械性能和电化学性质 ,被认为是最有前途的可以成为外科和牙科所用的关节和植入物的生物材料。但这种金属的铸造有其弱点 :传统的制作易成型金属的方法是蜡模浇铸法 ,但是钛在高温时具有很高的氧亲和性 ,在凝固过程中发生体积的收缩及较小的密度使得钛的铸造很困难。后来几十年的努力解决了钛蜡模铸造中的许多技术问题 ,如采用压力和离心填充提高填充率 ;用陶瓷模材料和加热程序精确地控制铸件尺寸 ;用惰性表面涂层避免表面硬脆相的形成。金属研究学者仍在继续工作来克服缩孔、气孔和不完全模子填充的缺陷。这些…     

制冷机直接冷却的超导磁体系统

研制了制冷机直接冷却的５Ｔ,ＮｂＴｉ超导磁体系统。使用国产４Ｋ级制冷量有０．５Ｗ的ＧＭ制冷机。国产Ｂｉ２２３高温超导体电流引线和国产ＮｂＴｉ超导线。针对传导冷却超导磁体系统的特性,在磁体结构,环氧浸渍,电流引线与制冷机联结结构等做了特殊设计。为了尽量缩短整个系统的冷却时间和解决制冷机的一级制冷量不足,使用了液氮冷却的辐射屏和用液氮预冷磁体的方案。     

低温固溶及时效处理对TC4合金棒材组织及力学性能的影响

研究了TC4钛合金棒材经650和700℃固溶处理及时效处理后的组织和性能变化。结果表明:对热加工态的TC4钛合金进行650℃的固溶热处理,材料的显微组织和拉伸性能变化不大。经过700℃固溶热处理,TC4钛合金棒材强度明显降低,屈服强度相对于热加工态降低77 MPa,且屈/强比明显低于普通退火。时效热处理后,合金的强度显著提高,400℃时效后抗拉强度达到1020 MPa,相对于热加工态提高53 MPa。显微组织分析表明,热加工后的TC4棒材显微组织由初生α相、次生α相以及残余β相组成。热处理过程中,残余β相中针状α相的溶解与重新析出是影响合金拉伸性能变化的主要原因。     

通过Nb，Ti扩散反应制备不同成分的超导体

利用Nb片和Ti片交替组配加工,经扩散反应制备了Ti含量在42.56%-56.62%之间的3种不同成分的NbTi超导线。运用扫描电镜(SEM)观察了Nb/Ti界面的扩散形态及微结构,并对热处理工艺和不同Ti含量对临界电流密度(Jc)的影响进行了讨论。结果表明:随着Ti含量增加,可提高超导线在低场(<5T)时的临界电流密度Jc。该工艺制备的NbTi超导线材的Jc可达到2800A/mm2(5T,4.2K)和4200A/mm2(3T,4.2K)。随着Ti含量的增加,试样的Jc在低场时很高,而在高场时的性能偏低,且下降迅速,而Ti含量低的试样的Jc衰减相对缓慢些。对Ti含量较高的合金,在一定温度下,选用较短的热处理时间,可获得高的Jc,对Ti含最较低的合金,则要求较长热处理时间。     

影响大规格纯钛锭氧含量的因素探讨

在工业化生产条件下,根据VAR(真空熔炼)法生产特点及凝固偏析理论,研究并分析了φ850 mm纯钛锭氧元素均匀性的影响因素,并在工艺参数许可范围内设计了验证性试验.结果表明:通过熔炼速度、漏气率、预真空等关键因素的严格控制,可大幅度提高大规格纯钛铸锭中氧元素的均匀性.根据实验结果并结合实际生产,总结出了大规格纯钛锭氧元素均匀性的控制技术,使得生产出的φ850 mm纯钛锭头、中、尾氧含量的偏差控制在0.02％范围内.     

真空自耗电弧熔炼电流对Ti-10V-2Fe-3Al铸锭凝固组织的影响

研究真宅自耗电弧熔炼(VAR)条件下熔炼电流对Ti-10V-2Fe-3Al合金凝固组织的影响,分析VAR熔炼中熔池内部的对流类型,基于安培定理,建立VAR熔炼条件下熔池中的洛仑兹力与电流、磁场及铸锭半径的关系.结果表明:熔炼电流较低时,浮力的影响占据主要地位,加速热量的散失,铸锭中组织细小;随着熔炼电流变大,熔池中电磁力(洛伦兹力)的影响逐渐占据主要地位,将表面的热量带入熔池内部,增大了温度梯度,使铸锭组织变得粗大.     

真空自耗电弧炉真空系统的检漏

主要论述了用于生产钛及钛合金铸锭的真空自耗电弧炉真空系统的组成与特点,针对钛、钛合金的冶金特点及生产实际,阐述真空系统漏率对于生产钛、钛合金的意义;应用最新技术的莱宝300型检漏仪,对真空系统进行了测漏,总结了检漏方法,此法对真空白耗电弧炉真空系统或类似的真空设备测点的设计、检漏具有指导意义.     

O相合金Ti_2AlNb的研究进展

具有O相结构的Ti_2Al Nb合金是在Ti3Al系合金基础上拓展出来的新型金属间化合物材料,兼具了高的高温强度和相对较低的密度的特点,有望替代现有的Inconel 718镍基高温合金,用于制造高推重比航空发动机中的非转动部件甚至转动部件。概述了Ti_2Al Nb合金的特点和近年来我国在Ti_2Al Nb合金工程化研究方面取得的主要进展,对Ti_2Al Nb合金存在的不足以及当前研制过程中存在的主要问题进行了阐述,指出应立足于现有的钛合金冶炼和加工装备,并结合Ti_2Al Nb合金自身的特点,开发出成本更低、生产效率更高的工业化生产工艺技术。     

VAR法熔炼钛合金补缩过程温度变化规律研究

真空白耗电弧熔炼（VAR）法是目前熔炼钛及钛合金的主要方法,其中补缩阶段工艺参数对冒口大小及铸锭成品率具有重要影响。采用ANSYS有限元分析软件,研究分析了VAR法熔炼钛合金补缩过程中的温度分布。结果表明：与补缩前相比,补缩阶段辐射散热对于坩埚内热量分布影响增大;补缩前糊状区径向温度梯度远大于轴向;采用直线降电流方式进行补缩,凝固速率较快,不利于成分均匀;采用阶梯降电流方式进行补缩,熔池温度变化缓慢,有利于杂质溶解上浮和成分均匀;工艺参数对冒口形成的影响表现为熔速增大,冒口较大,熔炼电流增大,形成的冒口也较大。