喷丸对TC18钛合金拉-拉疲劳性能的影响

分析了TC18钛合金表面喷丸强化所产生的表面形貌、表面粗糙度、表面残余应力和表面层残余压应力场变化及喷丸对拉-拉疲劳性能的影响,并用疲劳裂纹萌生的微细观过程理论合理解释了拉-拉疲劳极限的提高。结果表明:喷丸强化不仅能够明显延长TC18钛合金的高周疲劳寿命,且能使1×107周次下的疲劳极限提高27%。     

ZG20SiMn铸钢的高周疲劳行为

针对不同应力比下ZG20SiMn铸钢的高周疲劳行为进行了研究,确定了应力比对ZG20SiMn铸钢的高周疲劳寿命和疲劳极限等的影响.研究结果表明,在R=0.5的高应力比下,ZG20SiMn铸钢的疲劳极限明显高于R=0.1下的疲劳极限;在相同的外加应力幅下,当R=0.1时,ZG20SiMn铸钢的疲劳寿命明显高于R=0.5时的疲劳寿命.疲劳断口形貌的扫描电子显微分析结果表明,在不同的疲劳加载条件下,裂纹均以穿晶方式萌生于ZG20SiMn铸钢试样表面,并以穿晶方式扩展.此外,钢中的鱼骨状硫化物夹杂或者呈链状分布的含钼和锰的球状化合物相会显著降低ZG20SiMn铸钢的疲劳寿命.     

热处理工艺对TC18电子束焊焊接接头力学性能的影响

采用普通退火、去应力退火、双重退火3种焊后热处理工艺对TC18钛合金电子束焊接接头进行焊后热处理,分别检测母材、接头的拉伸、冲击等力学性能,试验结果表明,采用双重热处理工艺的TC18母材与电子束焊接接头,具有较好的抗拉强度、屈服强度、冲击韧度。对于采用双重热处理工艺的TC18电子束焊接接头,进行疲劳寿命检测,发现经双重热处理后的TC18钛合金电子束焊接接头有较好的高周疲劳性能,在应力比为0.1的拉-拉耐疲劳试验中,经过1000万次循环试验后,焊接接头的疲劳极限为490MPa。     

中温高强TC11和TC19钛合金锻件组织与性能研究

针对航空发动机压气机整体叶盘等部件所使用的TC11、TC192种中温高强钛合金锻件，基于其各自典型使用状态，开展了组织形貌和不同条件下拉伸性能、冲击韧度以及保载/无保载条件下低周疲劳性能的对比分析研究。结果表明：TC11钛合金锻件呈现典型的双态组织，TC19钛合金锻件呈现全片层网篮组织；TC19钛合金锻件在100～400℃下的拉伸强度明显优于TC11钛合金锻件。TC19钛合金锻件的高温缺口冲击韧度值明显高于TC11钛合金锻件，在100℃和855 MPa峰值应力载荷下，TC19钛合金锻件的保载和无保载疲劳寿命均明显高于TC11钛合金锻件，且2种合金均存在一定的保载效应。     

TC17钛合金电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展规律及疲劳剩余寿命

首先通过试验取得母材及焊接接头的疲劳裂纹扩展速率,然后结合TC17钛合金电子束焊接接头CTOD试验结果及裂纹容限计算值,以估算其疲劳剩余寿命.结果表明:在低应力水平或低△K下,TC17电子束焊缝的da/dN数据与母材的基本相当;然而随着应力水平的增加,焊缝的da/dN值越来越大.在初始裂纹尺寸相同的情况下,TC17合金电子束焊缝与母材疲劳裂纹扩展寿命曲线存在交叉点.当应力幅大于交叉点应力幅时,TC17母材疲劳裂纹扩展到临界裂纹尺寸的剩余寿命要高于相应焊缝的剩余寿命;当应力幅小于交叉点应力幅时,TC17母材扩展到临界裂纹尺寸的剩余寿命要低于相应焊缝的剩余寿命.     

喷丸强化对TC21高强度钛合金疲劳性能的影响

对TC21疲劳试样进行喷丸,测定未强化试样和喷丸强化试样的旋转弯曲疲劳S-N曲线和采用升降法测定1×107周次下的条件疲劳极限,利用X射线应力仪测定了残余应力,用扫描电镜分析了疲劳断口.试验结果表明,喷丸不仅可显著延长TC21钛合金的疲劳寿命和提高疲劳强度,而且能使疲劳裂纹不再从表面萌生而是从表面强化层下的基体材料处形成并向四周扩展.     

疲劳试验温度对TC11钛合金表面纳米化后的组织和性能的影响

在不同温度(-30℃,25℃,150℃)下对超音速微粒轰击(SFPB)表面强化后的TC11钛合金进行高周疲劳试验,并借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)等试验手段研究了不同疲劳试验温度下的断口及断口附近的微观组织。结果表明:超音速微粒轰击后,TC11钛合金构件表层形成晶粒尺寸约为10 nm、层厚为30～50μm的梯度纳米组织;不同温度下高周疲劳试验后,钛合金构件表层组织的晶粒尺寸仍处于纳米量级,平均尺寸与疲劳加载前相当;超音速微粒轰击强化使得钛合金构件疲劳裂纹源萌生位置由表层移至次表层,不同温度下的疲劳断口均由疲劳源区、裂纹扩展区、瞬断区三部分组成,疲劳条带宽度随着试验温度的升高而增大。     

温度对铸造Al-Si9-Cu3-Fe1合金缸体力学性能与高周疲劳性能的影响

从实际铸造Al-Si9-Cu3-Fe1合金缸体上取样,分别在不同温度(室温、150、200、250℃)下进行拉伸和高周疲劳试验(10~4～10~7周次),获得了合金在不同温度下的力学性能、应力-寿命(S-N)曲线及疲劳极限,然后采用扫描电镜分析疲劳断口形貌。结果表明:随着温度的升高,合金的抗拉强度降低,断后伸长率增加;温度对合金高周疲劳性能的影响并不明显,这是因为疲劳极限在很大程度上决定于缺陷而非基体材料的性能。因此实际铸造缸体在不同温度下的力学性能差别较大,而高周疲劳性能差别较小。     

TC11/TC17异质钛合金线性摩擦连接区疲劳性能分析

利用线性摩擦连接设备对TC11和TC17两种异质钛合金进行了线性摩擦连接,并通过疲劳试验机分析了连接试样在交变载荷下随着温度增加,其载荷与位移变化关系以及温度与疲劳循环圈数的关系. 结果表明,载荷与位移关系曲线呈树叶状,且随着循环圈数的增加,树叶宽度逐渐变窄,最后变成了直线;但当加热温度增加到钛合金熔点的1/3以上,载荷与位移关系曲线会出现畸变. 温度增加会降低连接板材试样的循环圈数,即温度增加,疲劳寿命降低.     

激光冲击强化提高TC4叶片振动疲劳性能

针对典型钛合金TC4进行激光冲击强化(LSP)参数设计,对强化后残余应力分布规律进行测量,应用透射电子显微镜对强化后表层微观组织进行观察,对有无LSP钛合金叶片进行不同应力水平下的振动疲劳对比试验。研究表明,TC4钛合金LSP最佳功率密度为3.5GW/cm2,LSP在材料表层产生高数值的残余压应力场,表面残余应力可达-610MPa,最大值约-650MPa位于距离表面100μm处。LSP在钛合金表层产生纳米晶,纳米晶尺寸在几个至几十纳米。钛合金叶片LSP后疲劳极限由430 MPa提高至560 MPa,升高30%;在560MPa应力水平下,中值疲劳寿命提高为原来的200%以上;LSP在钛合金表层产生的残余压应力场和纳米晶共同作用显著提高了钛合金叶片的抗疲劳性能。     

TC离子渗氮

对渗氮等离子体活性粒子的研究结果 ,提出了与过去完全不同的观点 ,即在渗氮过程中并不是离子 ,而是等离子体中的中性粒子撞击金属表面。正是这些中性粒子对渗氮起作用。因此不需要在被处理的工件上直接生成等离子体。这一重大发现就是“网栅”(TC)或活性屏离子渗氮的基础。这种方法比传统的加工工艺有许多优点。1　工业化学热处理和离子渗氮化学热处理在许多表面加工技术中起着重要的作用。工业上对黑色金属材料 ,要求具有很高的抗疲劳性、承载力和耐磨性。正确设计硬化表层和支承硬化层的深扩散区 ,以及选择适当的基质材料 ,在广大工业部…     

Stress-strain characteristics of linear friction welding of TC11 and TC17 alloy

Transient stress and strain fields of dissimilar titanium alloys (TC11 and TC17) joint during linear friction welding (LFW) were investigated by a two-dimensional model with ABAQUS/ Explicit. The results showed that in the X-axis, the maximum compressive stress of 850 MPa occurred in the center zone of friction interface, and the maximum tensile stress of 190 MPa distributed at the flash; in the Y-axis, the maximum compressive stress of 1 261 MPa located at the junction region between the welding fixture and edge of the specimen, and the maximum tensile stress of 320 MPa distributed in the connecting portion between the flash and edge of the specimen. In addition, areas of plastic strain increased gradually during welding process. In the X-axis, tensile strain mainly existed at the heads of the specimens; in the Y-axis, compressive strain mainly occurred at the heads of the specimens.     

TC4/TC17线性摩擦焊接头组织及力学性能

针对航空发动机整体叶盘常用的TC4和TC17钛合金开展线性摩擦焊研究,对接头的组织进行了金相和电镜观察,并测量了焊接过程的温度．结果表明,接头分为母材、热力影响区和焊合区三部分,其热力影响区组织只发生了α相和β相沿受力方向的重新排列,焊合区发生了再结晶．温度测量表明,焊接过程的最高温度可达到1270℃,超过了钛合金的β转变温度．拉伸测试表明,在室温和200℃进行拉伸测试时,接头的抗拉强度与TCA母材等强,而在400℃进行测试时,接头抗拉强度能达到TCA-母材的95％．     

钛合金TC6与TC11高频感应钎焊工艺

以B-Ti57CuZrNi-S为钎料,在氩气保护气氛下对TC6/TC11钛合金进行高频感应钎焊工艺实验研究。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等测试方法,分析气体保护流量、流态以及工艺参数对焊接界面形貌、接头组织及元素分布的影响,并测试接头的抗拉强度。结果表明,钎焊界面主要由富Ti的β-Ti固溶组织和Cu-Ti、Ni-Ti以及(Cu,Ni)Ti/Zr组成的金属间化合物相组成。钎焊接头的抗拉强度随钎焊温度的升高或保温时间的延长,呈现先升高后降低的趋势,接头最高强度可达433MPa。TC6/TC11钛合金高频感应钎焊优化工艺参数带为:焊接温度910℃~930℃,保温时间120~150 s,Ar气保护流量1 MPa。     

TC4/TC17电子束焊接接头组织及高温拉伸性能研究

针对TC4/TC17异种钛合金开展电子束焊接研究,并进行了高温(400℃)拉伸试验。结果表明,在焊接热循环作用下,热影响区和焊缝组织与母材相比发生了显著变化;TC4侧热影响区组织为马氏体;TC17侧热影响区则是亚稳定β相,焊缝处观察到粗大的柱状晶。TC17母材硬度高于TC4母材硬度,焊缝中心硬度最高。在400℃下,TC17母材的抗拉强度最好;焊接接头的抗拉强度与TC4母材的相当;TC4/TCI7电子束焊焊接接头的断口表面存在尺寸较大,少而浅的韧窝,韧窝形状呈椭圆形,表现出较好的塑性。     

激光沉积TC4/TC11梯度材料组织与疲劳性能研究

为了研究激光沉积TC4/TC11钛合金梯度材料的组织与疲劳性能,采用激光沉积制造技术制备两种不同过渡方式的TC4/TC11复合材料。观察不同过渡方式复合材料的显微组织,测试两种复合材料分别在550Mpa和800Mpa下的疲劳性能,并对疲劳断口进行分析。结果表明,相比直接过渡的复合材料,具有3层过渡层梯度材料的显微组织过渡界面不明显,过渡区组织结合紧密;具有3层过渡层的梯度材料在两种应力下的疲劳寿命均比直接过渡的高,低应力下相对提高了129.3%,高应力下相对提高了81.8%;直接过渡复合材料在裂纹扩展时沿着α片层集束开裂,滑移面较大,疲劳寿命较低;具有3层过渡层的梯度材料,裂纹扩展沿着单个α片层滑移开裂,滑移面小,裂纹扩展路径比较曲折,疲劳寿命高。     

去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响

在井式空气炉内按GJB 3763A—2004标准的最高温度和最长保温时间对TC18和TC21钛合金进行了去应力退火,研究了空气炉去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响。结果表明:与去应力退火前相比,TC18钛合金经空气炉去应力退火后氢含量有所增加,而TC21钛合金氢含量反而降低。经去应力退火后,TC18和TC21钛合金的氢含量分别为0.0029%和0.0025%,远小于材料规范要求的氢含量(＜0.015%);随表层至中心(深度变化),氢含量未见明显的规律性变化,里层氢含量与表层氢含量相差不大。从吸氢量考虑,该两种钛合金均可采用空气炉进行消除应力热处理。     

TC21+TC4-DT线性摩擦焊接头组织与力学性能试验

针对高强TC21和中强TC4-DT异种钛合金进行线性摩擦焊工艺研究,对接头进行不同热处理,接头微观组织和力学性能进行试验分析. 结果表明,TC21 + TC4-DT线性摩擦焊接头飞边成形良好,飞边表面光滑根部无明显缺陷存在;焊态条件下焊缝组织为典型的魏氏组织结构特征,热处理后焊缝组织析出弥散的针状α相,随着热处理温度的升高析出的针状α相逐渐长大粗化,致使接头冲击和断裂性能先上升后下降;接头拉伸性能与TC4-DT母材相当;700℃/3 h热处理接头、母材高周疲劳性能试验结果表明,接头的疲劳极限达到558 MPa,与TC4-DT基体相当,焊缝组织细化是提高接头疲劳极限的重要原因.     

改善低氧TC4-LC及重熔TC4钛合金性能的热处理工艺

通过显微组织分析和力学性能测试,研究了退火、固溶、固溶+时效、β热处理等热处理工艺对自产低氧TC4-LC钛合金和重熔的高氧TC4钛合金组织和性能的影响。结果表明,氧含量对合金力学性能的影响显著,相同成分下力学性能取决于微观组织;热处理只能在一定程度上提高低氧TC4-LC合金的力学性能,不能满足TC4钛合金的力学性能要求;重熔TC4钛合金经不同制度热处理后,强度大幅度提高,塑性除退火处理后有所提高,其它热处理不同程度降低,退火和固溶+时效处理后的力学性能均可以满足TC4钛合金力学性能的要求。