激光增材制造难熔金属研究进展

难熔金属由于具有优异的综合性能而广泛应用于航空航天、装备制造、核工业及生物医疗等领域。但是由于高熔点及高韧脆转变温度的特点,尚存在加工制造困难、生产周期长、对设备要求高等问题,从而限制了其应用与发展。激光增材制造是近年来新兴的数字化制造技术之一,为制造和加工难熔金属提供了新的发展思路。本文重点介绍了近年来激光增材制造难熔金属的热点领域,包括钨及钨基重合金、纯钼及钼硅硼合金、铌硅及铌钛合金和多孔钽,对尚存在的问题进行了总结,最后对激光增材制造难熔金属未来的发展方向进行了展望。     

基于BP神经网络的WSTi3515S阻燃钛合金超塑性变形行为预测

以WSTi3515S阻燃钛合金超塑性拉伸试验所得试验数据为基础,基于BP (Back Propagation)人工神经网络方法,建立了该合金超塑性变形过程中流变应力的神经网络预测模型。模型的输入参数为变形温度、应变和应变速率;输出参数为流变应力;结构为3×10×12×1双隐含层的4层网络模型。结果表明,BP神经网络模型能够很好地描述WSTi3515S合金超塑性变形时各热力学参数之间高度非线性的复杂关系,可精确地预测超塑性拉伸过程中的流变应力,平均相对误差为1.08%。     

热处理对WSTi3515S合金组织和性能的影响

对WSTi3515S合金不同热处理和热暴露条件下的组织和力学性能进行了研究,结果表明,850℃以下热处理工艺对合金的组织和室温力学性能几乎没有影响,950℃热处理后虽然合金组织形态发生明显变化,但室温力学性能没有明显变化,表明WSTi3515S合金具有良好的组织和性能稳定性。不同热处理试样经过570℃热暴露后,合金强度升高,延伸率显著下降,热暴露过程中,析出的第二相很少,并且大都产生在晶界,这些晶界析出物是合金热暴露塑性显著降低的主要原因。     

国内阻燃钛合金工程化技术研究进展

阻燃钛合金的研制是防止"钛火"事故的最直接的方法。美国、英国和俄罗斯等均在积极开展阻燃钛合金的阻燃机理及其工程化技术研究,我国阻燃钛合金的基础研究起步较早,但在工程化技术开发及应用方面停滞多年,导致被发达国家拉开差距。近五年来,在材料研制单位和应用研究单位的共同努力下,Ti-V-Cr系阻燃钛合金工程化技术取得了显著进步。本文主要综述了近几年来国内阻燃钛合金工程化技术研究的最新进展;重点介绍了Ti40和WSTi3515S合金大型铸锭、大棒材及大尺寸板坯和环锻件的研制情况,并介绍了阻燃钛合金机械加工技术和摩擦点燃阻燃性能评价方法,最后对我国阻燃钛合金未来发展进行了展望。     

轧制温度对IMI550钛合金棒材组织和力学性能的影响

研究了3种轧制温度对IMI550钛合金22 mm棒材组织和力学性能的影响。实验对具有相同初始状态的原材料采用相同的轧制变形量,轧制温度分别为Tβ-60℃、Tβ-25℃、Tβ+15℃。试验结果表明:IMI550钛合金棒材经Tβ-60℃轧制后的组织为等轴组织,Tβ-25℃轧制后为双态组织,Tβ+15℃轧制后的组织为网篮组织;等轴组织、双态组织和网篮组织的室温和400℃高温拉伸强度没有明显变化,并且等轴组织和双态组织的塑性也相当,但网篮组织的塑性较差,网篮组织的蠕变性能最好,双态组织的其次,等轴组织的最差。     

热处理对TA15钛合金高周疲劳性能的影响

以不同热加工工艺获得的TA15合金d18 mm规格棒材为例,研究氧含量的变化和热处理制度以及初生α相对其高周疲劳强度的影响。结果表明:热处理制度和氧含量的变化对TA15合金高周疲劳性能的影响不大,初生α相对高周疲劳性能的影响显著,当初生α相的含量由15%～20%提高到33%～40%时,疲劳强度可以提高25%左右。     

正反扣孔型在生物医用弧形板设计中的应用

正扣孔型和反扣孔型通常适用于弧形板预成形。对两种孔型的轧制成形过程进行了数值模拟。结果表明,正扣孔型和反扣孔型的交互使用可以减少裂纹缺陷的产生,有效改善圆角组织的均一性。因此,预成形孔型设计为先正扣再反扣孔型以保持生产过程的稳定性。     

模具结构对FGH4096合金挤压变形影响的数值模拟研究

采用有限元数值模拟软件与正交试验相结合的方法研究了FGH4096合金包覆热挤压过程,系统分析了模具模角、入口圆角半径和工作带长度对挤压制品有效应变分布、温度分布和挤压载荷的影响。结果表明:模角越大,有效应变分布均匀区域减少,挤压载荷升高,挤压过程中产生的温升效应严重;模角越小,有利于挤压载荷的降低,挤压制品心部温升效应减轻,但心部出现有效应变小于1.500的区域增大。入口圆角半径和工作带长度对挤压制品的有效应变分布、温度分布和挤压载荷影响不大。当模角为45°时,有效应变分布均匀的区域增大,有效应变分布更为均匀。制作挤压模具进行模拟实验验证,结果表明实际挤压过程和数值模拟的数据相吻合,证明模拟参数设置合理,对实际生产具有指导意义。     

Ti-17合金高温变形中的不连续屈服与流变软化研究

本文以原始组织为片状的Ti-17合金为例,研究了不连续屈服和流变软化的机理。结果表明:具有片状组织的Ti-17合金在变形温度超过820℃,应变速率为10 s-1时,出现不连续屈服现象,并随着变形温度和应变速率的增大而更加明显,该现象无法用传统的静态理论(位错钉扎-脱钉)进行合理解释,它符合动态理论,即不连续屈服与晶界突然增殖大量可动位错有关。应变速率较高时,具有明显的流变软化特征,其主要是由温升效应和片状组织球化或片层弯折引起的。     

超高转速等离子旋转电极工艺制备钬铜球形粉末的研究

采用超高转速等离子旋转电极工艺(supreme-speed plasma rotating electrode process, SS-PREP)制备韧性金属间化合物钬铜(HoCu)球形粉末, 粉末粒度在15~106μm之间。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析及光学显微镜分析了SS-PREP钬铜球形粉末的粒度分布、松装密度、振实密度及霍尔流速等粉末特性, 比较了不同试验方法对粒度分布的表征。结果表明, SS-PREP钬铜粉末主要由CsCl结构的RM型B2相构成, 不同粒度的HoCu球形颗粒化学成分基本一致, 随着粉末粒度增大, HoCu球形粉末的非球形颗粒比例呈现下降趋势。