ZTC4钛合金机匣构件离心铸造过程的数值模拟

采用数值模拟方法,研究ZTC4合金机匣离心铸造的充型和凝固过程,分析了离心转速、浇注温度和铸型预热温度对熔体充填过程流动场、凝固过程温度场和应力场的影响,并预测了缺陷的分布.结果表明,随离心转速提高,熔体充型速度无明显变化,但柯氏力作用更加明显,铸型中熔体流股变细;熔体过热度低于30℃时,铸件出现明显的浇不足缺陷;铸型预热温度是影响铸件残余应力的主要因素,而离心转速和熔体过热度的影响次之;铸件最后凝固的较厚部位容易出现缩松、缩孔缺陷,且其位置与X射线检测结果较吻合.     

合金元素对TC4钛合金动态力学性能的影响

利用分离式Hopkinson压杆装置,在应变率=2000,3000,4000s-1加载条件下,对4种TC4钛合金的等轴组织试样进行了动态压缩试验,得到了不同状态下的动态真应力-应变(σ-ε)曲线。结果表明:随着Al、V含量的增加,TC4钛合金等轴组织试样的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功都有所增加,动态力学性能有所提高;随着间隙元素含量的增加,TC4钛合金等轴组织试样的平均动态流变应力和冲击吸收功有所提高,而均匀动态塑性应变有所降低。     

ZTC4的变形组织及力学性能研究

对铸造Ti 6Al 4V的原始组织进行了分析 ,给出了原始组织形态的影响规律 ;分析铸造Ti 6Al 4V合金在85 0℃的变形组织 ,通过研究 (α +β)两相区等温变形组织变化规律及拉伸对比实验 ,得出变形组织的强度、塑性均比原始组织有较大提高。结果表明 :在两相区一定范围内变形 (<80 % )时 ,随变形量的增大 ,组织更加细小 ,强度明显提高。     

ZTC4钛合金温变形力学行为研究

研究了ZTC4合金在温度700～900 ℃、应变速率10-2～30 s-1、最大变形程度70%条件下的温变形行为,结合试样开裂状态,获得了ZTC4合金单向压缩成形性能,并对其微观组织进行了分析.结果表明ZTC4合金是一种温度、应变速率敏感材料,流动应力随应变速率增加、温度下降而明显上升,其流动曲线具有应力峰和变形软化特征,在ε≥0.8～0.9以后,流动应力趋于饱和稳定状态;通过控制变形温度和应变速率等参数,在(α β)两相区可实现ZTC4合金的塑性变形,同时细化其组织.     

ZTC4钛合金支板熔模铸造工艺研究

采用陶瓷型芯与熔模精密铸造相结合的方法制备了具有狭小型腔的高品质ZTC4钛合金支板铸件。测试了不同材质陶瓷型芯对铸件型腔表面脆性α层厚度的影响。开展了包括机械法、碱洗法、水力清洗法等陶瓷型芯去除工艺的应用研究。结果表明,氧化锆陶瓷型芯强度高、惰性好,铸件表面产生的脆性α层相对较薄,可作为成型钛合金铸件狭小型腔部位的主要材质。机械法及碱洗法不能有效去除支板铸件狭小型腔中的氧化锆陶瓷型芯,水力清洗法能够有效去除狭小型腔内的陶瓷型芯,综合效果较为理想。     

铸造钛合金ZTC4不同应变比下的低周疲劳行为

采用岛津液压伺服疲劳试验机研究了铸造钛合金ZTC4在不同应变比下(R=-1、0.06和0.5)的低周疲劳行为。对比分析了不同应变比下应力-应变迟滞回线、循环应力响应曲线以及疲劳寿命的差异,并采用SWT模型和Walker等效应变模型对不同应变比下的试验结果进行表征。结果表明:在200℃时,应变比为-1时,迟滞回线基本以原点对称,且随着应变水平的增大,迟滞回线包围的面积呈上升趋势;应变比为0.06和0.5时,滞后环沿坐标轴发生了平移,且随着应变水平的降低,迟滞回线沿拉应力的方向移动;不同应变比下合金的循环疲劳寿命相差甚微,SWT模型和Walker等效应变模型能很好的表征材料不同应变比下的疲劳试验结果,精度在±2倍的分散带内。     

ZTC4钛合金不同应变比下应变疲劳寿命估算

对ZTC4钛合金进行应变比为-1、0.1和0.5的应变疲劳试验,并运用Zheng公式对实验数据进行分析,得到3个应变比下的应变疲劳寿命曲线。通过修正Zheng公式中的Δεt,得到受应变比R影响的当量应变范围Δεt*,从而得到含应变比R因子的归一化模型,用于预测不同应变比下ZTC4的应变疲劳寿命。     

ZTC4钛合金透平机转子叶片的开发及应用

开发了一种ZTC4钛合金叶片,用于替代腐蚀磨损的电厂透平机转子不锈钢叶片。首先采用三维扫描逆向工程技术测绘受损的透平机转子叶片,然后利用石墨型真空铸造法铸造ZTC4钛合金叶片,最后采用超音速火焰喷涂技术喷涂WC防护涂层。对叶片底座配合面进行机械加工,并将机加工后的叶片进行装配、动平衡测试,完成整个试制过程。所生产叶片的各项参数指标均满足用户要求,并已装机使用2年,没有发生腐蚀磨损,也不需要清理尘污,得到了用户的高度认可。     

元素替代对正畸用β钛合金（TMA）组织与力学性能的影响

用Cr、Fe或Ce替代β钛合金Ti-11Mo-6Zr-4Sn(TMA)中的部分Mo和Sn,利用X射线衍射仪(XRD)分析了合金的物相结构,用扫描电镜(SEM)观察合金组织形貌、结合电子能谱(EDS)分析了合金元素的分布,利用纳米硬度计测试合金的弹性模量,数字式显微硬度计测试显微硬度,研究了合金元素与均匀化热处理(900 ℃×2 h)对TMA组织和力学性能的影响.结果表明,均匀化热处理前后合金元素Cr、Fe的加入不改变TMA的β相结构;元素Ce、Sn的存在不改变TMA的主相结构,但是在均匀化热处理后添加了Ce、Sn的合金出现了少量的α相和ω相;Cr、Fe替代部分Mo和Sn可提高TMA的杨氏模量和显微硬度,而Ce替代部分Mo则使TMA的杨氏模量和显微硬度降低.     

热处理对航空用TC4钛合金薄板力学性能影响研究

研究了TC4钛合金薄板经普通退火、α＋β两相区固溶加时效处理及β单相区固溶加普通退火处理后,显微组织与力学性能的关系。结果表明,普通退火处理对TC4钛合金板材显微组织的影响较小,α＋β两相区固溶加时效处理后能够获得双态组织,而β单相区固溶加普通退火处理能获得粗大的魏氏组织;其中双态组织的TC4钛合金薄板表现出优异的拉伸性能,而魏氏组织的TC4钛合金薄板具有较低的疲劳裂纹扩展速率及较高的裂纹扩展阻力。     

ZTC4/TA2钛合金双金属复合界面的研究

以ZTC4/TA2钛合金镶嵌管体为研究对象,采用扫描电镜、金相显微镜、显微硬度仪等对复合界面形态及结构进行表征,研究了镶嵌管体表面粗糙度对复合界面的影响。结果表明,经镶铸后TA2镶嵌管体由片状α组成的魏氏体组织组成,ZTC4母材由片层状α片间+β晶界的金相组织。在熔合界面处,形成了Al元素的连续扩散层合金硬度呈平缓过渡,实现了两种合金的冶金结合。随着镶嵌管体表面粗糙度的增加,界面熔合率降低。     

等温退火对ZTC18钛合金组织与性能的影响

研究了等温退火温度对ZTC18钛合金组织和性能的影响。结果表明：ZTC18钛合金在热等静压＋等温退火条件下,随着等温退火温度的升高,初生α相由不规则针状和棒状逐渐转变为平直棒状;次生α相由细小弥散分布到呈平行排列,并最终粗化长大呈棒状和颗粒状。拉伸试验结果表明,试样强度随等温退火温度升高逐渐降低,而塑性逐渐增加。合金强度和塑性主要受初生α相的形态以及次生α相的形态和数量控制。     

ZTC4(Ti-6Al-4V)铸造钛合金的退火热处理工艺

介绍了航空航天等工业中大量应用的ZTC4(Ti-6Al-4V)铸造钛合金的退火热处理工艺,包括消除应力退火,普通退火,真空或保护性气氛退火以及真空双重退火.     

钇对TC4合金铸造组织与力学性能的影响

研究了Y含量对TC4合金铸造组织及力学性能的影响。结果表明,TC4合金中添加微量Y元素后大幅细化了TC4合金的晶粒,提高了合金的力学性能。在含Y元素的TC4合金基体中发现了Y2O3·2Ti O2析出物,Y元素在固液前沿的富集是Y2O3·2Ti O2析出及TC4合金组织细化的主要原因。当TC4合金中的Y元素含量为0.1%时,合金的细化效果最为明显,并获得了最佳的强度与塑性匹配。当合金中Y元素含量大于0.1%时,晶粒尺寸不再减小,合金的力学性能急剧降低。     

ZTA15铸造钛合金材料的性能与应用

研究了ZTA15铸造钛合金材料在不同状态下的微观组织及室温力学性能,并对热等静压和退火状态的常温性能进行了分析。经试验及某航空结构件实际应用结果表明,ZTA15钛合金铸件性能稳定,完全满足技术条件及使用要求。     

合金元素对铸造Al-4．5Cu合金准固态力学行为的影响

研究了铸造Al-4．5Cu合金的准固态力学行为及几种合金元素对其凝固行为的影响。结果表明：Si，Ce，La，Ti及Zr元素可有效减小Al-4．5Cu合金的结晶范围，从而使其热裂倾向性降低；La元素的加入可提高Al-4．5Cu合金的热裂抗力：并研制了一种新型Al-4．5Cu合金，该合金具有良好的室温与高温综合性能。     

钛对灰铸铁力学性能的影响

在生产条件下，钛对灰铸铁力学性能的影响。结果显示：灰铸铁中含钛量w为0．08％－0．1％时，能细化晶粒，提高铸件强度和品质系数，略微增加硬度；含钛量w为0．2％－0．3％时，铸件硬度明显增加，并降低铸件的加工性能和品质系数。     

ZTi-3B铸造钛合金材料的组织和性能

介绍了ZTi-3B合金在不同状态下的组织、室温及高温力学性能,并对精铸热处理态的室温力学性能进行了分析。合金经试验及实际应用证明:性能稳定、工艺性良好。     

合金元素对低合金耐磨铸钢力学性能的影响

研究了低合金耐磨铸钢中台金元素C、Si、Mn、Mo，对钢的力学性能等的影响。结果表明，合金元素的合理有效搭配，可使钢在连续空冷条件下得到贝氏体为主的显微组织：钢中C、Mn含量增加，其硬度上升，冲击韧度下降，其中以Mn影响最大，C次之：Si、Mo对钢性能影响程度较小，均在研究的中等含量处取得性能的最佳值。