TC4-DT钛合金SH-CCT曲线的测定

通过金相法进行了TC4-DT钛合金相变点温度T_β测定,并利用热膨胀法进行了验证。对不同冷却速度下TC4-DT钛合金的热膨胀量曲线进行测绘,结合显微组织分析和硬度测试,绘制了TC4-DT钛合金的SH-CCT曲线。结果表明,TC4-DT钛合金的相变温度为(945±5) ℃。当冷速小于10 ℃/s时,由β相转变的α相呈不同取向的集束状,同时,晶内出现网篮状α相;当冷速大于10 ℃/s后,组织为马氏体α′相+块状α_m相;当冷速超过100 ℃/s后,组织为马氏体α′相。TC4-DT钛合金发生马氏体转变的开始温度为836 ℃,终了温度为760 ℃。     

TC4钛合金框退火过程畸变与控制模拟仿真

针对某TC4钛合金框退火畸变问题,采用模拟仿真方法研究了其在有、无外加约束两种状态下的退火过程。结果表明：无外加约束时零件端部将产生最大达1.5 mm的翘曲畸变,无法满足设计要求;而在其翘曲端施加约束后,可将翘曲畸变控制在0.15 mm以内,满足设计要求。因此,施加适当的外加约束是控制钛合金退火过程畸变的有效手段。     

回火态AerMet100钢的热物理性能

AerMet100钢是一种先进的二次硬化型Ni-Co-Cr系结构钢,通过试验获得了回火态AerMet100钢的密度、热应变、弹性模量、泊松比、热导率、流变应力随温度的变化情况,以及升温过程奥氏体转变Ac₁和Ac₃点,降温过程马氏体转变Ms点和马氏体转变系数K_m。最后基于获得的回火态AerMet100钢热物理性能数据,以齿轮淬火过程为例,采用SYSWELD有限元分析软件进行了仿真分析。结果表明,回火态AerMet100钢的室温组织为回火马氏体+残留奥氏体,在升温过程中奥氏体反应热焓为42 600 J/kg,其他热物理性能参数均在Ac₁~Ac₃范围内发生非线性变化,且测试状态和升温速度不同导致Ac₁和Ac₃存在差异,回火态AerMet100钢不同冷却速度下的Ms基本一致,约为213 ℃,马氏体转变系数K_m值为0.011 736。SYSWELD有限元仿真分析表明,试验获得的各项热物理性能数据可用于该钢的热处理模拟分析。     

航空不锈钢1Cr11Ni2W2MoV精密薄层气体氮碳共渗

对航空不锈钢1Cr11Ni2W2MoV进行气体氮碳共渗热处理,以获得深度为0.02～0.03 mm的精密薄层,并对不同工艺参数下的渗层深度、硬度和脆性、组织进行了检测和分析。结果表明,在480～560℃共渗温度下,通过控制保温时间,均可得到深度0.02～0.03 mm,硬度≥800 HV0.1的精密渗层。温度越高,保温时间越长,渗层厚度和硬度越大。从工艺控制稳定性和生产效率等方面考虑,520℃温度下渗入速率均匀易控,更适合零件的实际生产。所得渗层脆性达到HB 5022—1994中1～2级的要求,组织符合2级及以上要求。     

A-100钢复杂连接件热处理畸变数值模拟及控制

采用SYSWELD软件对A-100钢复杂连接件进行了有限元建模,对其在无刚性约束条件下淬火过程中温度场和形变进行了模拟仿真,并对模拟结果进行了试验验证。温度场结果表明:冷却0.13 s时温度分布均匀,零件表面温度在820 ℃左右;冷却5~60 s时,零件表面的温度分布极为不均匀,零件头部型腔的棱角处温度较低,而位于底部的支臂与翼面连接处温度较高;而当冷却时间延长至160 s左右时,零件的整体温度已降至60 ℃以下。形变场结果表明:当冷却时间为0.5~10 s时,翼面远离加强筋部位产生较大淬火畸变,顶端棱角处畸变达3 mm;冷却到600 s时,最大畸变量减小至0.65 mm。根据畸变模拟结果设计了专用淬火工装,校形率达到70%左右。     

激光冲击强化对TA15钛合金双孔结构显微组织和疲劳性能的影响

对TA15钛合金进行激光冲击强化,研究了激光冲击强化对双孔结构试样显微组织、残余应力和疲劳性能的影响。结果表明,经激光能量25 J、圆形光斑?4 mm,冲击2次的激光冲击强化后,TA15钛合金晶体内部形成了大量的高密度位错和位错墙;同时在材料表面引入高达-500 MPa的残余压应力,可以平衡疲劳载荷作用下产生的拉应力,有效抑制疲劳裂纹萌生并减缓裂纹扩展速率。激光冲击强化可以大大提高钛合金双孔结构的疲劳寿命,相对于未强化试样提高了60%～89%,这是由于激光冲击强化引入的较大残余压应力使得裂纹尖端的有效应力强度因子大大减小,当有效应力强度因子小于材料的断裂韧性时,疲劳裂纹的扩展会被抑制或停止,从而提高疲劳寿命。     

激光冲击强化对7050铝合金小孔结构残余应力和疲劳性能的影响

研究了激光冲击强化对7050 T7451铝合金小孔结构显微硬度、残余应力和疲劳性能的影响。结果表明:当激光能量为30 J、光斑直径ø4 mm,冲击2次时,7050 T7451铝合金显微硬度显著提高,表层硬度相对于母材提高约12%且硬化层深度可达1 mm;残余压应力幅值超过300 MPa,影响深度可达约1 mm,明显大于喷丸强化残余应力影响层深度。激光冲击诱导的残余压应力可提高疲劳裂纹的萌生抗力,其较深的残余压应力层则有利于延长裂纹的扩展寿命。激光冲击强化后小孔结构疲劳寿命相对于母材提高了4.7~17.6倍,且其疲劳寿命增益及稳定性明显优于喷丸强化。     

激光冲击强化对7050-T7451铝合金残余应力和力学性能的影响

对7050-T7451铝合金试样进行激光冲击强化,研究不同激光功率密度和冲击次数对铝合金残余应力和性能的影响。试验结果表明:激光冲击强化可以有效提高试样表面显微硬度,且硬度随着冲击次数的增加而增大,最高达172 HV0.05,较未强化试样提高了17%,硬度影响层深度可达750 μm。当激光功率密度为7.28 GW/cm²时,激光冲击1次后试样表面粗糙度为0.279 μm,比原始磨削表面的粗糙度下降了22.5%,随着冲击次数的增加,表面粗糙度逐渐增大,但均小于原始表面粗糙度。激光冲击强化可以大幅提高试样表面残余压应力,当激光功率密度为7.28 GW/cm²、冲击3次时残余压应力最大,可达－227.0 MPa。当激光功率密度为4.37 GW/cm²、冲击3次时,激光冲击强化可以有效提高试样的疲劳寿命(大于10⁶次),相比未强化试样提高2.3倍。激光冲击强化后表面残余压应力和显微硬度大幅提升可以有效抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,从而提升7050-T7451铝合金的抗疲劳性能。     

TC18钛合金SHCCT曲线的测定

采用金相法测量了TC18钛合金相变温度,利用L78 RITA型快速加热热膨胀仪,通过热膨胀法测定了不同焊接冷却速率下TC18钛合金的膨胀量曲线,结合金相分析和硬度测试,得到了不同冷却速率下试样的显微组织和硬度,测绘了TC18钛合金的焊接条件下的CCT曲线。结果表明：TC18钛合金的相变温度为（855±5）℃;随着冷却速率增加,析出α相的数量逐渐减少,且由片层状向团簇状结构转变。当冷却速率低于0.8 ℃/s时,α相以片层状形貌析出,当冷却速率高于0.8 ℃/s时,α相以团簇状析出,且析出的片层或团簇状颗粒均随冷却速率的增加而细化;当冷却速率超过10.0 ℃/s后,亚稳β相的转变受到抑制,基本上被完全保留下来。