有限元模拟验证TC17钛合金前轴颈精密成形过程中变形和微观结构的关系

通过采用有限元模拟的分析方法,研究了前轴颈锻件成形过程中材料流动速度、内部温度场和流线分布情况;采用点追踪的方法研究了锻件不同区域的金属等效应变分布和不同区域的金属最大主应力变化情况。同时,采用金相显微镜对锻件高倍显微组织进行验证分析。通过研究发现,设计的中间坯形状尺寸、压下速率和变形量合适,实际成形情况和有限元模拟结果一致。在成形过程中锻件大头端由于材料流动剧烈而出现温升,导致锻件易出现粗晶或混晶区域。另外,从温度场分布结果来看,与模具接触区域的温降较严重,为了保证锻件不出现双相组织,在类似温降区域应保证有足够的机加余量,以保证零件的组织性能满足标准要求。     

不同组织Ti6321合金的绝热剪切行为研究

通过热处理获得等轴组织、双态组织和魏氏组织的Ti6321合金,研究不同组织的Ti6321合金在动态压缩下的绝热剪切行为。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对帽形试样进行强迫剪切加载,结合扫描电子显微镜和金相显微镜,对其绝热剪切带和微观组织演化进行观察和分析。结果表明:Ti6321合金的绝热剪切敏感性与其组织密切相关,魏氏组织具有最高的绝热剪切敏感性,等轴组织与双态组织的绝热剪切敏感性接近。随着热处理温度的升高,双态组织的Ti6321合金初生α相含量降低,绝热剪切敏感性增大。冲击速度也会对Ti6321合金的绝热剪切行为产生较大影响,随着冲击速度提高,其绝热剪切敏感性提高。     

锻造工艺对Ti-1300合金棒材组织和性能的影响

研究了α+β锻造、近β锻造、β锻造3种锻造工艺对Ti-1300合金棒材组织和力学性能的影响。结果表明,锻造工艺对Ti-1300合金显微组织影响较大。经α+β锻造后,Ti-1300合金棒材的初生α相为细小等轴状,近β锻造后多为短棒状,β锻造后为沿晶界分布的尺寸较大的块状α相。经不同工艺锻造的Ti-1300合金棒材热处理后,近β锻造和β锻造的抗拉强度明显高于α+β锻造,同时β锻造后棒材的断裂韧性最高,近β锻造次之。本实验条件下,经β锻造的Ti-1300合金棒材抗拉强度达到1390 MPa,断裂韧性超过70 MPa·m~(1/2),是最优的锻造工艺。     

超厚板TC4钛合金电子束焊接接头应力腐蚀敏感性

针对100 mm超厚板TC4钛合金电子束焊接接头，采用慢应变速率拉伸方法评价接头在人造海水中的应力腐蚀敏感性，分析接头的显微组织和断口形貌，对接头的腐蚀机制进行研究. 结果表明，室温条件下应变速率为ε=1×10-6 s-1时，母材在海水中未表现出应力腐蚀敏感性；焊缝上部、中部和下部具有轻微应力腐蚀敏感性. 焊缝在海水中发生阳极溶解，产生氢吸附，导致裂纹的萌生. 同时氢扩散诱导α'相界及α'相内发生位错塞积，进而使裂纹在更低的应力水平下发生扩展.     

镍钛合金心血管支架电解抛光流场仿真及试验研究

针对不同转速对电解抛光镍钛合金心血管支架流场分布的影响特点,利用ANSYS软件对电解抛光心血管支架过程中电解液的流速分布进行了仿真,分析了电解液速度场及涡流场对电解抛光心血管支架去除机理的影响规律,并通过试验验证了其仿真结果的正确性。结果表明：随着转速的增加,速度场分布均匀,涡流变化小,电解液更新及时,电解产物可及时排出,加工精度提高,抛光后的心血管支架表面完整性好；但当转速过高时,涡流分布区域明显增大,较多气体析出,导致速度场分布不均匀且不连续,加工精度低,抛光后的心血管支架表面完整性差。     

TA19钛合金线性摩擦焊接试验研究

为了探索TA19钛合金线性摩擦焊合适的工艺规范,在不同摩擦压力下进行了TA19钛合金线性摩擦焊接试验,并对焊接接头的组织特征和力学性能进行了分析。组织分析结果显示,焊缝区为再结晶组织,晶粒有所细化;热力影响区晶粒发生不同程度的变形,晶粒沿摩擦方向伸长;热影响区β相含量增加,推测发生了β相转变,β相层片状组织变厚,使等轴初生的α相晶粒有所减小。力学性能试验结果显示,焊接接头各区显微硬度均高于母材;拉伸试样断在母材区,接头强度不低于母材;接头平均冲击韧性均大于母材,冲击性能良好。研究结果表明,TA19钛合金线性摩擦焊焊接工艺窗口宽,在差异较大的摩擦压力下均能获得高质量接头。     

TC4钛合金电子束焊接接头在盐酸中的腐蚀行为研究

电子束焊相较于传统的焊接更适宜于钛合金,但焊接接头的腐蚀行为几乎未见报道,制约了其发展应用。采用金相、电子显微镜和X射线衍射仪分析了焊接接头组织,并采用电化学方法,分别研究了焊接接头整体、焊缝区域、母材区域在1 mol/L HCl介质中的耐蚀性能及腐蚀行为。结果表明:焊接接头母材组织由等轴α相与间隙中的β相组成,热影响区域由原始α相、β相与α’相组成,焊缝组织基本为单一α’相。焊缝耐蚀性能较母材更佳,焊接接头整体的耐蚀性能较母材差。随浸泡时间的增加,所有试样均经过了活性溶解、钝化膜产生和点蚀产生和发展的过程。浸泡后试样表面均产生了蚀孔,耐蚀性能急剧下降。     

航空航天用粉末钛合金的热等静压工艺研究

以等离子旋转电极法制备的Ti6Al4V球形粉为原料,通过热等静压使之致密,研究了热等静压温度、升温速率、保温时间等工艺参数对材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,热等静压温度对材料组织和性能影响很大,当热等静压温度为880℃时,获得组织细小、综合性能优异的合金.通过试样的EBSD图谱分析可知,热等静压制备的钛合金具有各项同性、组织均匀、性能波动小.     

激光立体成形TC4钛合金的热力场演化

激光立体成形能够实现高性能复杂零件的精确成形，但成形过程中的高温度梯度极易导致残余应力和变形，最终影响构件的几何精度和力学性能。通过搭建基板单边夹持原位热变形测量系统，探究了多道多层TC4钛合金成形件在激光立体成形过程中基板温度、变形的演化规律，分析了不同扫描策略对构件热应力场的影响。研究结果表明，构件的变形发展受其热历史驱使，扫描策略对成形件的热变形具有显著影响。