直升机飞行安全件锻造残余应力与表面裂纹研究

针对残余应力导致某型直升机锻件表面裂纹萌生问题，系统研究了35Cr2Ni4MoA飞行安全件表面裂纹形成机理与防治方法。结果表明，35Cr2Ni4MoA锻后冷却方式对残余应力影响显著，空冷残余应力明显高于缓冷(坑冷),坑冷残余应力均值为1080 MPa。另外，残余应力受终锻温度影响显著，残余应力随终锻温度升高基本呈现增大趋势。锻后退火和吹砂可有效降低35Cr2Ni4MoA锻件残余应力。残余应力大于600 MPa时，35Cr2Ni4MoA锻件在盐酸下易产生应力腐蚀，且裂纹长度、宽度和深度与残余应力和腐蚀时间呈正相关。未进行退火处理以降低残余应力时，35Cr2Ni4MoA锻件不能进行酸洗处理。     

FGH96高温合金的再结晶组织特征

FGH96高温合金的再结晶主要包括孕育期、形核期和晶核长大期。再结晶形核与长大对温度非常敏感:当变形量较小时,在1050℃充分形核,在1080℃再结晶晶核等轴化过程稳定,能够得到均匀细小的等轴晶,而当温度高于1110℃时,再结晶等轴晶粒显著长大;随着变形量的增大,获得细晶粒的温度由1110℃降低到1080℃左右。促进形核、抑制晶粒长大均有利于晶粒细化。另外,再结晶优先在原始颗粒边界发生,当变形不充分时,内部残留未再结晶区,得到不完全再结晶组织,即"项链"组织。同时,这种组织也是粉末冶金材料晶粒细化过程中必然存在的中间态特征组织,随着变形方向的增加、累积变形量的增大,原始颗粒中心区域能够发生再结晶,"项链"组织也逐渐转化成等轴细晶组织。     

Ti-Al-Nb合金的热变形与动态再结晶行为研究

目的 建立本构方程及动态再结晶模型,描述热变形条件对Ti-Al-Nb合金动态再结晶以及合金软化的影响规律。方法 基于热模拟压缩变形试验,获得Ti-Al-Nb系合金在不同热变形工艺参数下的应力应变曲线。采用双曲正弦模型表征流动应力,通过线性回归等数据处理方式求得各参数的具体数值。结果 求得动态再结晶活化能Q=197.626 kJ/mol,材料常数A的平均值为3.173×10⁶,建立流动应力本构方程。Z/A为无量纲参数,通过最小二乘线性拟合求得ε^*=344×10⁵(Z/A)^0.495,εc=16.15(Z/A)^0.24。结论 Ti-Al-Nb系合金在峰值应力出现之前均发生了动态再结晶:当应变速率较高时,在流动稳定前会发生强烈的软化,曲线显现双峰;当应变速率较低时,在加工硬化和软化作用达到平衡后逐渐进入稳定阶段,此时曲线显现单峰。研究结果将为Ti-Al-Nb系合金的精密塑性成形提供一定的技术参考和理论依据。     

304不锈钢四通件热挤压成形规律研究

基于Deform-3D有限元软件,建立了某规格304不锈钢四通件挤压成形热力耦合有限元模型,揭示了成形过程中载荷行程曲线及应变场、坯料损伤的分布规律,得到了挤压该规格四通件挤压设备吨位。研究结果显示,高应变值主要集中在坯料金属流经垂直冲头的区域,坯料金属损伤随挤压不断减小,内表层表面质量得到提高。所挤压的304不锈钢四通件表面光洁,无裂纹、无毛刺及明显划痕,四通件内表面光洁度优于外表面,内表面光洁度沿着管部从外侧向中心不断得到提高。该研究为三通件多向加载成形工艺参数的优化以及缺陷的控制,提供了指导。     

基于热加工图研究粉末高温合金的热变形行为

利用热加工图分析了FGH4096粉末高温合金的热变形行为,评定了益加工区,预测了变形失稳区;结合热加工图与组织分析建立了此合金在真应变0.65下的微观变形机制示意图。不同应变量下获得的热加工图表现出一致的特征:从低温/低速区到高温/高速区存在明显的益加工带;而低温/高速区和高温/低速区则是被预测的变形失稳区。HIPedFGH4096合金的热加工性能直接受动态再结晶的影响:在低温/低速和高温/高速下发生的完全再结晶及其粗化过程均对应着高的能量耗散率,有利于合金的热加工;而在低温/高速下动态再结晶受到抑制,潜在着原始颗粒边界萌生裂纹而导致变形失稳的可能性。     

近等温成形IN718合金的组织和力学性能

对IN718合金进行近等温成形,研究了始锻温度、变形和应变速率对锻件拉伸性能的影响.结果表明:始锻温度对拉伸性能的影响最显著;随着始锻温度的升高合金的晶粒度水平降低.间隙相的形态和含量是影响拉伸性能的直接原因,含量适当的针状初生态间隙相对拉伸性能的提高十分有力,而短棒状长大后的间隙相对拉伸性能的作用较低.间隙相的长大与合金的位错密度和成形温度关系密切.在间隙相的完全析出条件下,即在能量和温度的公共作用下,针状初生相迅速长大成短棒状;而在不完全的间隙相析出条件下,间隙相仅在变形后期析出并且不发生长大,保持初生的针状形态.     

IN718合金近等温锻造研究

对IN718合金进行近等温锻造实验.结果表明:近等温锻造IN718合金微观组织和拉伸性能对温度场敏感,对变形量和应变速率不敏感,有利于IN718合金近等温加工成形.当成形温度较低时(980℃),晶粒细小,间隙相以短棒状析出,分散程度高,塑性性能高,但是屈服强度低;当成形温度较高时(1060℃),晶粒粗大,仅在晶界处有间隙相以针状析出,塑性性能较低,但是屈服强度好转;在1020℃近等温锻造IN718合金,晶粒细小,短棒状问隙相在晶内析出、针状间隙相在晶界处析出,拉伸性能优越,针状间隙相对屈服强度贡献显著.     

D406A钢高温氧化行为及其微观组织演变规律

目的改善D406A超高强度钢在锻造过程中氧化行为和组织粗化的问题。方法研究不同温度和保温时间下D406A钢的尺寸变化、质量损失率和氧化速率,通过金相显微镜观察其组织的变化。结果 D406A钢在1110℃及以下温度加热时,试样的尺寸与质量损失率与保温时间基本呈线性关系;D406A钢的氧化速率在60 min内不断降低,60 min后随保温时间趋于平稳;加热温度在1110℃以下,保温时间60 min以内时,试样可以获得较为细小的奥氏体晶粒。结论根据实验结果,确定了D406A钢加热时氧化速率和保温时间的关系,同时总结了其组织演变规律,为实际生产过程提供了理论依据。     

微惯性测量单元的标定技术研究

精确的误差标定技术是提高惯导系统精度的重要基础,故在使用前要对惯性测量单元进行标定。根据误差来源建立了陀螺和加速度计的误差模型,提出并推导了一种采用多位置和速率相结合的标定方法。利用多位置试验标定出加速度计的零偏、标度系数、安装误差,陀螺的零偏以及与加速度有关的误差系数,利用正负对称的速率试验法标定出陀螺的标度因数和安装误差。将算法进行仿真验证,能有效减少误差,具有一定的工程应用价值。     

“粉冶-铸-锻”联合体的塑性变形与微观结构

实现盘缘与盘心异种变形高温合金的高强冶金连接是制造双合金涡轮盘的关键。本研究选择粉末高温合金为盘缘材料、变形高温合金为盘心材料,采用电子束焊接盘缘与盘心。电子束焊接后的焊缝区域不仅具有两种母材的结构特征（即粉末高温合金和变形高温合金的结构特征）,而且焊缝区存在明显的铸造组织。两种高温合金材料电子束焊接后形成了组织特征鲜明的“粉冶-铸-锻” 结构。本文首次研究了“粉冶-铸-锻”的变形行为,并重点探讨了焊缝的组织演化规律。相关研究结果不仅丰富了异种高温材料连接区的增强方法与组织控制方法,而且为发展双合金等温变形技术提供了科学依据。