钛合金WSS图中的应力应变循环

焊接热弹塑性应力应变过程全图从宏观上描画了焊接热弹塑性应力应变过程,全图中每一区域内应力应变关系是该图的重要组成部分.取钛合金薄板上距焊缝中心不同距离的点来定量分析各自的焊接热弹塑性应力应变关系,以此给出焊接过程中任一时刻试件上某一点的应力应变状态.在此基础上,给出焊接热弹塑性应力应变过程全图任一区域中点的应力应变关系,定量描述该图,使得对全图的理解更加完整.结果表明,钛合金焊接热弹塑性应力应变过程全图中各区域的纵向应力应变循环曲线不同,在冷却过程中钛合金焊缝和近缝区处于卸载状态.     

TC11和TC17钛合金线性摩擦焊接过程接头应力应变场研究

采用Abaqus/explicit有限元软件,建立了二维刚塑性热力耦合有限元模型,对TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)/TC17(Ti-4Mo-4Cr-5Al-2Sn-2Zr)异种钛合金线性摩擦焊接过程接头应力应变场进行了数值计算,探讨了焊接过程接头应力应变场的演变规律。结果表明:摩擦过程,界面热塑性金属在周期性拉压应力作用下,被挤出摩擦界面,在飞边处,轴向承受向上的拉应力和拉应变,界面方向受到向焊件内侧的压应力与压应变;顶锻阶段,应力值增大,应变值基本保持恒定。     

应变速率对TC11钛合金流动应力和微观组织的影响

利用THERMECMASTOR-Z型热模拟试验机,在温度为960和1050 ℃,应变速率为0.001～70 s-1范围内对TC11钛合金进行了真应变为1.2的等温恒应变速率压缩实验,得到了高温塑性流动的真应力-真应变关系曲线特征.采用金相显微镜对其变形前后的微观组织进行了观察.结果表明,在960 ℃,较佳的应变速率为0.001 s-1,变形机制为超塑性;在1050 ℃,较佳的应变速率在0.1 s-1附近,变形机制为动态再结晶.     

TC4钛合金残余应力场下裂纹扩展特性研究

为研究TC4钛合金在残余应力场下的裂纹扩展特性,设计含缺口疲劳实验件,对实验件分别进行56.7、60、63.7、70 kN四种载荷水平的预先拉伸处理引入不同应力水平的残余应力场,随后开展裂纹扩展实验。对比不同预拉伸载荷下裂纹扩展实验结果发现,预拉伸引入的残余应力场可有效减小裂纹扩展速率;随着预拉伸载荷的增大,不同预拉伸载荷下裂纹扩展寿命分别增大3.34%、8.49%、36.13%、89.53%。同时研究发现随着预拉伸载荷增大,有效残余应力增大。基于Franc3D软件建立考虑残余应力分布的裂纹扩展数值模拟方法,由于没有考虑加工硬化的作用,裂纹扩展寿命数值模拟结果高于实际值。     

TC9钛合金中的偏析

在TC9合金的生产中曾经出现过颇为严重的宏观偏析。其形貌为非连续性的白亮块或白亮点,肉眼可见。经电子探针等分析确定为所有合金元素都偏低的富钛区。本文研究了它的成因,认为与海绵钛颗粒过大、熔炼过程中的不正常掉块以及起弧料使用不当密切相关,从而指出了消除此种宏观偏析的途径。     

TC4、TC9钛合金的切削性能

本文使用SC16光线示波器和函数记录仪,在各种直角自由切削条件下,描绘出钛合金(TC4、TC9)的切削力和切削温度曲线,采集了相应条件下的切屑根部,将其制成金相磨片后进行了显微分析。据此分析出切削条件对钛合金切削力和切削温度的影响,以及对加工硬化的影响;还分析了钛合金的粘结情况以及对已加工表面粗糙度的影响。绘制出的各种曲线,可供工程技术人员在进行切削加工理论分析和工程计算时参考。     

PVD态TC17钛合金压缩实验方法及流动应力-应变曲线测定

由于PVD态钛合金难于获得常规压缩试样所需的尺寸,因而无法直接采用传统压缩实验方法来获得PVD态钛合金流动应力-应变曲线。为解决此难题,设计了一种针对PVD态TC17钛合金的特殊压缩试样。利用该特殊压缩试样,提出了PVD态TC17钛合金流动应力-应变曲线的测定方法,并利用该方法在热模拟试验机上对特殊压缩试样进行等温恒应变速率压缩实验,测出PVD态TC17钛合金在应变速率为0.001 s~(-1),变形温度为650、750和850℃时的流动应力-应变曲线。该特殊压缩实验方法和流动应力-应变曲线测定方法可推广到其它薄膜材料。     

20 g钢对接焊接接头循环应力-应变的特性

利用低周疲劳单试样步增量法,得到了20g钢的母材,焊缝和焊接接头试样的循环应力-应变曲线及相关低周疲劳性能参数;分析了焊接接头各区域组织对循环应力-应变行为的影响,说明了焊接接头组织不均匀性引起的力学性能不均匀性的存在及作用。试验表明,具有组织不均匀性和力学性能不均匀性的焊接接头试样与均质的母材或焊缝试样的循环应力-应变行为是不同的,在锅炉及压力容器疲劳设计中应考虑这些不均匀性对焊接结构疲劳性能的影响。     

应力应变下TC2钛合金在模拟海水环境中的腐蚀行为

目的研究TC2钛合金在模拟海水中的表面电化学及腐蚀行为,以及不同形变对其的影响。方法制备U形试样,进行模拟海水浸泡试验,采用电位测试、交流阻抗及极化曲线测试、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法进行分析。结果在240 d模拟海水中浸泡试验期间,无形变TC2钛合金表面钝化膜阻抗值随时间延长,先迅速增加,后缓慢增加,腐蚀电位持续升高,因此其表面电化学反应下降,腐蚀速率较低。45°形变TC2钛合金试样的表面钝化膜阻抗值先略微上升,后下降,最终低于初始阻抗值。90°形变试样的表面钝化膜阻抗值持续下降。经过240d浸泡后,无形变的试样表面出现微小的点蚀,45°形变试样表面点蚀密度增加,90°形变试样表面垂直压应力方向出现裂纹。XRD结果显示,形变处Ca~(2+)、Mg~(2+)等离子的吸附增加,这可能与表面粗糙度增大,TC2钛合金表面活性增加有关。结论在模拟海水环境中,无应变试样耐腐蚀性较强,应变导致TC2钛合金表面钝化膜破裂,点蚀增加,甚至出现裂纹,增加了TC2钛合金的应力腐蚀敏感性。     

双相钛合金微观应力-应变分布的数值模拟

测量了α+β型Ti-8Mn双相钛合金的应力-应变曲线,设计了成分与Ti-8Mn双相钛合金中α和β相成分相近的单相α钛合金和β钛合金,根据这2个单相钛合金的应力-应变曲线,计算了Ti-8Mn双相钛合金的应力-应变曲线并与测量值进行了对比.结果表明:二者吻合得很好,说明所建立的有限元模型是有效的.根据上述模型,对在β相内存在一个α相的情况下,沿不同截面应力-应变的分布进行了数值模拟.结果表明:在外加应力的作用下,最小应力出现在中心α相内,最大应力出现在α-β边界,随着向两侧距离增加,应力值逐渐减小,而应变分布与应力分布相反.     

Ti-15-3钛合金应变速率循环超塑性研究

应变速率循环法是一种新式的超塑性实验方法，即试样在拉伸变形过程中，应变速率的大小按预定规律连续β循环变化，直至试样拉断，从而获得材料超塑性力学性能参数。采用这种方法研究Ti-15V．3Cr-3Sn-3Al（简称Ti-15-3）合金的超塑性。实验用原材料选自区轧制的板材，未经细化处理，晶粒平均尺寸为100μm。结果表明，该合金具有良好的超塑性，在应变速率范围3．2×10^-4～3．2×10^-5／s内，最佳变形温度为900℃，伸长率为621％。超塑性变形的机制是晶界滑动为主，晶内变形和位错蠕变起协调作用。     

薄板单向和双向拉伸时的应力应变关系

对薄板材料在单向拉伸和双向拉伸状态下的应力应变关系进行了理论和实验研究，给出了两种应力状态下所得n值的相关性，分析了两者对预报成形极限的适用性。将研究材料在单拉及双拉时的应力应变关系用于深拉延成形的过程分析和成形极限参数计算，结果证明单向拉伸时的应力应变关系用于分析深拉延成形过程更为符合实验结果。     

TC27钛合金疲劳断裂特性研究

钛合金是航空领域应用十分广泛的金属材料之一。通过进行断裂韧度测试试验和腐蚀环境下的裂纹扩展速率试验,研究了TC27钛合金疲劳断裂特性,将TC27钛合金的疲劳断裂特性与Ti55531钛合金进行了对比。结果表明:TC27与Ti55531的疲劳性能基本持平。     

TC16钛合金室温变形特性研究

对TC16钛合金的室温变形特性进行了研究，分析组织与室温拉伸性能、冷镦成型性、冷镦头变形特点等相互之间的关系。冷镦头剧烈变形能力与合金组织、塑性和剪切强度关系较大。     

钛合金TC4切削过程流动应力模型研究

运用有限元技术对切削过程进行仿真可以预测切削力、切削温度、应力分布,优化刀具参数和切削条件。建立适合于切削条件中大应变、高应变率条件下材料的流动应力模型,是切削过程有限元仿真的关键技术。文章通过正交切削实验和有限元迭代的方法,修正了难加工材料TC4在大应变、高应变率条件下的J-C流动应力模型,使修正模型能够适应切削仿真中的大应变、高应变率要求。计算结果表明,采用新的J-C流动应力模型进行计算,所得主切削力值与实验测量值的平均误差从36.28%降为12.06%,进给力的平均误差由原来的61.03%降为现在的25.57%。该修正的流动应力模型比用霍普金森实验所得到的流动应力模型更适合于切削过程的有限元仿真,可以提高切削仿真的计算精度。     

TC4钛合金分段加热残余应力控制技术研究

锻件加热过程中温度的不均匀分布会使锻件产生较大残余应力,造成锻件产生裂纹或变形.改变加热工艺以改善锻件温度分布不均匀程度,有助于降低锻件加热残余应力.本文以某钛合金锻件为研究对象,探讨了分段加热工艺下温度场以及残余应力场的分布情况,并与连续加热的结果作了对比分析,研究发现:预热可以明显降低加热过程锻件各部分的温度差,采...     

钛合金焊接应力应变的数值模拟

采用数值模拟方法研究在移动热源情况下钛合金焊接应力应变发展过程。研究结果表明:钛合金焊接应力应变发展模式与铝合金和不锈钢等材料不同。无论是在点状加热还是移动热源情况下,在残余状态,钛合金焊缝均处于卸载状态,并未达到拉伸屈服。熔池内的金属是在两侧有压缩塑性应变的框架下熔化的;冷却过程中,焊缝也是在已有的压缩塑性应变的框架下的拉伸,虽然焊缝承受扣伸塑性应变,但不足以完全抵消已产生的压缩塑性应变,残余状态仍为负的不协调应变。     

初生α相含量对TC4 ELI钛合金动态应力应变行为的影响

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对低间隙Ti-6Al-4V(TC4 ELI)钛合金中4种初生α相含量不同的等轴组织在不同应变速率(2 000、3 000和4 000 s 1)下进行动态压缩试验,通过动态压缩试验得到材料的动态真应力—应变(σ—ε)曲线,并利用金相显微镜(OM)等对试验后发生剪切失效破坏试样的端面进行观察分析。结果表明:随着初生α相含量的增加,TC4 ELI的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功(E)的变化规律不明显,在4 000 s 1应变速率加载条件下,4组试样均发生剪切失效破坏,在失效试样的端面观察到几乎呈同心的圆弧形白亮绝热剪切带(ASB),部分剪切带发生分叉,裂纹在剪切带内形核、长大和聚合,最终导致试样断裂。     

TC9钛合金初生α相的测定

一、前言TC9合金是α+β两相钛合金。其名义成份为Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si。该合金具有较高的热强性能,是作为航空发动机使用的材料。钛合金的性能对微观组织十分敏感,因此需要严格控制热加工温度。目     

TC9钛合金叶片的深孔加工

本文简要介绍某航空发动机第一级空心整流叶片细长深孔加工的一些经验,主要内容包括:1.TC9钛合金的加工特性;2.一级空心叶片通孔加工工艺方案的选择;3.TC9合金深孔加工试验;4.TC9合金的加工钻头和铰刀材料的选择与其几何参数的确定;5.切削用量的选择;6.加工中出现的问题及解决办法;7.深孔加工用冷却润滑剂的选择;8.对深孔加工中几个问题的探讨及改进意见。