考虑热粘塑性钛合金动态本构关系及其实验验证

由于钛合金在冲击载荷的特殊力学性能,经典Johnson-Cook本构模型不能很好地描述钛合金在高应变率下的热粘塑性变形,以及因热粘塑性耗散而导致温度应力降低的定量关系。本文提出了功热转换系数β与应变率 之间的指数关系,发展了一种修正的Johnson-Cook模型,建立了应变率、热粘塑性耗散功与温度应力降低的函数关系,并引入以最小二乘法为目标函数的局域搜索优化算法,能快速确定修正方程中的各待定参数,最后采用修正本构模型的增量形式描述了Ti-6Al-4V钛合金在应变控制条件下,在不同应变率、温度下的单轴动态应力-应变曲线。数值模拟和文献中实验数据吻合良好,表明本文发展的确定修正本构方程中各待定参数的算法和程序,具有概念清晰、精度高简单实用的特点,建立的修正Johnson-Cook模型很好的描述钛合金在高应变率下的热粘塑性特性。     

TC11钛合金的高温变形力学行为

在G leeble-1500热模拟试验机上对TC11钛合金在温度为760~960℃,应变速率为0.001~5.0s-1,变形程度为50%条件下的高温流变应力变化规律进行了研究.在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上,依据Arrhenius方程对实验数据进行回归,得到了TC11钛合金的本构关系模型,为钛合金高温变形过程的数值模拟提供了重要计算模型.     

钛合金动态本构模型参数敏感度分析及识别方法

为分析钛合金动态本构模型参数的敏感度,克服了传统单因素分析法的弊端,采用拉丁超立方抽样方法在整个参数空间中抽样,利用非参数统计方法中的Spearman秩相关分析法对本构参数随机输入样本集与其对应的目标函数输出结果集作相关性分析。建立了用Spearman秩相关系数等效求解参数敏感度的表达式,进而实现了参数敏感度的整体性分析,提高了参数敏感度分析结果的可靠性。基于参数敏感度分析结果,为减少本构模型参数识别的计算量,快速、精确、可靠地搜索最优解,本文建立了基于改进小生境算法、可疑峰值点判断策略和局域精确搜索技术的改进遗传算法。该方法克服了基本遗传算法存在的无法同时满足精度、可靠性和节省计算时间的缺陷,避免了容易产生早熟现象,增强了局部寻优能力。数值计算结果表明：本文提出的方法显著提高了遗传算法的全局搜索能力且计算精度高。本文提出的参数敏感度整体性分析方法和改进遗传算法不仅能很好地实现钛合金的动态本构参数识别,而且对其它工程材料本构参数的高精度识别具有重要参考价值。     

TC11合金的新型本构关系

ＴＣ１１合金的新型本构关系刘东，罗子健所谓本构关系，指一种材料的流动应力与应变速率、变形温度和变形程度的关系．实质上，本构关系表示材料对热力参数变化的动态响应．因此，建立本构关系是制定材料塑性加工工艺、对材料塑性加工过程进行数值模拟的基础性工作．由于...     

TC11钛合金应变速率和温度敏感系数

采用热模拟试验方法,对TC11钛合金在温度为850℃～930℃,应变速率为0.001～1.0,最大变形程度50%条件下的高温流变应力变化规律进行了研究.在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上,确定了TC11钛合金的高温应变速率敏感系数m=0.168 8,以及温度敏感性指数s=10 233,为钛合金高温变形过程的数值模拟提供了重要计算参数.     

7475铝合金与TC18钛合金接触腐蚀研究

为了研究7475铝合金接触腐蚀性能,测定了7475铝合金和TC18钛合金组成的电偶对的电偶电流,利用扫描电镜和光学显微镜对腐蚀表面形貌和深度进行分析,研究了7475铝合金和TC18钛合金在使用中接触时产生电偶腐蚀的敏感性.结果表明:7475铝合金不同表面处理状态与TC18接触时,7475铝合金与TC18接触腐蚀严重,电偶腐蚀的敏感性为C级.7475阳极化与TC18阳极化处理后接触腐蚀敏感性降低,电偶腐蚀的敏感性为A级,对7475阳极化后进行涂漆可进一步降低电偶腐蚀电流.     

TC4钛合金叶片终锻成形过程仿真

叶片是航空发动机的重要零部件之一,合理的预锻件及锻造工艺有利于改善叶片的锻件性能。基于三维造型软件Pro/E创建叶片及其模具的几何模型,并利用有限元分析不同参数下的温度场、应力场、应变场的变化情况。研究结果表明:当温度为950℃,摩擦因子为0.1时,下压速度为20~40mm/s,有利于减少应力集中,提高锻件的质量,并延长模具的使用寿命。研究结果为TC4钛合金终锻工艺的制定提供理论依据。     

V-5Cr-5Ti合金的动态压缩力学性能及本构关系

利用Hopkinson压杆技术对V-5Cr-5Ti合金动态压缩力学性能进行了实验测试,获得了不同应变率下V-5Cr-5Ti合金的压缩应力—应变曲线,结果显示V-5Cr-5Ti合金具有较强的应变率敏感性。根据实验结果,确定了描述V-5Cr-5Ti合金常温动态性能本构参数,并将实验结果与计算结果进行了比较,两者吻合较好。     

Deep Drawing of Titanium Alloy TC4 Sheet at Hot Temperatures

The true strain-stress curves of TC4 titanium sheet were obtained by uniaxial tensile tests under different experimental conditions,and the effects of forming temperature and strain speed on the rheological stress and hot deforming capacity were analyzed.The Forming experience for titanium alloy TC4 sheet with 1mm thickness was executed to investigate the hot forming technology of Thin-walled cylindrical cup of titanium alloy.The results showed that the softening mechanism was dynamic re-crystallization,flow curves of the TC4 alloy were characterized by a linear increase until regular single peak after which flow softening was observed.And the flow stress decreased with increasing temperature and decreasing strain rate.as the forming temperature increased,the limit drawing coefficient would decreased first and then increased,there would be a minimum 0.461 when the temperature was 770 ℃,springback would be becoming smaller,but phenomenon of lug do not Significant improvement.     

TC4钛合金的疲劳裂纹扩展Walker公式

为了研究不同应力比下TC4钛合金疲劳裂纹扩展特性,用Warker公式来描述不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率.按照标准试验方法,试验加载应力比分别为0.06,0.5,0.7.利用递增多项式数据处理的计算程序,绘制了铸造TC4钛合金疲劳裂纹扩展速率曲线,并对疲劳断口进行扫描分析,计算Walker公式下的材料常数.结果表明,当应力比R≥0时,疲劳裂纹扩展速率随应力比的增大而增大,表现为疲劳条带间距增大.计算得材料常数m为4.082 16,n为-0.023 91,C为6.963 04×10-7.     

Lamellar Disintegration Mechanism of TC11 Titanium Alloy during Hot Compression

TC11 titanium alloy samples with lamellar microstructrue were compressed on a Gleeble 1500D Simulator.Compression tests were carried out at 950 ℃ and a strain rate of 0.1 s-1 with height reduction of 20%,40% and 60%,respectively.Microstruture of the compressed TC11 alloy was obeserved and analyzed by optical microscopy(OM),transmission electron microscope(TEM),electron back-scattered diffraction(EBSD).The lamellar disintegration mechanism of the TC11 titanium alloy was deduced.The results indicated that the compressive deformation promoted the phase transformation in bi-phase area.βphase layers were formed along the gliding planes inα phase,and α slivers were disintegrated into many small flakes through theα/βinterface slipping.     

TC4钛合金低磷化学镀工艺研究

针对TC4钛合金低磷化学镀,在浸锌活化和乳酸-乙酸络合条件下,对镍磷质量浓度比、温度、pH值、乙酸、乳酸等工艺因素对镀速和镀层磷含量的影响进行系列实验研究。用扫描电镜、能谱仪、显微硬度仪、X射线衍射仪对镀层的表面形貌、硬度和物相进行表征。研究结果表明：提高镍磷质量浓度比、温度、pH值,控制络合剂乳酸在20g/L～22g/L,乙酸在19g/L～20g/L范围内,均有利于低磷镀层的形成,平均镀速为25.6μm/h;镀层为晶态的Ni-P过饱和固溶体,平均粒径10μm,磷含量为2.56wt%,硬度为750.2HV.     

钛合金TC4的切削温度场分析及刀具磨损研究

在硬质合金刀具切削加工钛合金过程中,刀具磨损是限制刀具寿命的主要因素之一,而切削温度与刀具磨损、加工精度和工件加工表面的完整性密切相关。因此,研究切削过程中的切削温度变化规律及刀具磨损规律有助于提高生产率,降低生产成本。借助Deform-3D有限元软件,对硬质合金刀具切削钛合金过程中的切削温度场及刀具磨损进行了仿真分析,得出了切削速度、进给量、切削深度和刀具前角的动态变化对切削温度的影响规律以及刀具磨损量随切削温度的变化规律,此规律对切削参数的选择和刀具寿命及磨损的研究具有重要的指导作用。     

TC21两相钛合金片层组织的静态球化行为

对锻态TC21合金在两相区内进行热处理,研究了其片状组织的静态球化行为。结果表明：两相区内随着固溶温度的升高,α相球化率增加的同时其体积含量迅速减少,固溶时间的延长有利于组织的均匀化,但对提高球化率的作用不大;固溶后随着冷却速度的降低α相的球化率增加,TC21合金经925℃保温2h慢冷后α相的球化率达到95％以上。对α相静态球化的原因分析表明：晶界α相自身的形成特点是其球化的根本原因,其与晶内初生α片交接处的存在对晶界α相的球化有一定贡献;晶内α片的球化是一个片状组织粗化的过程,依靠片层界面缺陷处的溶质原子迁移进行。     

TC4钛合金在不同温度下的剪压缩失效

利用Fallwerk试验装置,在高应变率(102s-1)下,采用动态剪压缩试验研究TC4钛合金不同温度下的剪压缩失效现象。通过试验发现:相同温度下,流变应力随应变的增大不断增加,到达峰值后发生应力塌陷,即剪切失效;相同应变下,温度越高,材料的屈服强度和流变应力均明显下降,且峰值应力向应变增大的方向移动,即塑性变形能力逐渐加强;温度升高,材料的剪切失效能力减弱,在673 K至873 K温度区间内存在一个温度极限值。在该极限值以下,材料易发生剪切失效。同时,根据试验数据拟合了峰值应力和最大塑性应变与温度的曲线方程,为钛合金的研究提供了理论依据。     

置氢TC4钛合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能研究

首次对2 mm厚置氢TC4钛合金进行搅拌摩擦焊焊接开展了含氢量分别为0.1%和0.4%两种条件下的搅拌摩擦焊工艺研究,对比分析研究了置氢TCA钛合金FSW微观组织和力学性能,初步摸索出置氢TCA钛合金FSW热机加工行为,评价了置氢钛合金材料的FSW焊接性能,置氢TCA钛合金搅拌摩擦焊接头组织细化,热机加工性能明显改善.     

TC4钛合金高速铣削参数对表面完整性影响研究

文章研究了用硬质合金刀具高速铣削TC4钛合金时,铣削参数对表面完整性(表面粗糙度、表面形貌、显微硬度和微观组织)的影响,以期为优化TC4钛合金高速铣削参数,及进行表面完整性控制研究提供相关的实验数据基础.主轴转速(r/min)依次选择3 000、6 000、8 000、10 000,轴向切深分别选择0.15 mm和0.25 mm,每齿进给量恒为0.05 mm/z.结果表明:主轴转速对表面粗糙度、表面形貌、显微硬度的影响显著;轴向切深对表面粗糙度和表面形貌的影响比较显著,对硬化深度和硬化程度影响不大;主轴转速和轴向切深对微观组织的影响不明显;在实验参数范围内,当转速为8 000 r/min、轴向切深为0.15 mm时,可以获得最好的表面完整性,此时,表面粗糙度为0.313 μm、硬化深度为0.06 mm、硬化程度为15%、微观组织无明显变化.     

TC4钛合金CO2激光焊接试验研究

根据TC4钛合金的焊接特点,设计和搭建用于钛合金激光焊接专用实验平台并进行实验室焊接试验。在TC4钛合金激光焊接过程中,应控制好焊前清理和做好等离子体控制等关键环节,并通过设计和安装惰性3路气体保护装置,得到合格的焊接接头.     

电参数对TC4钛合金微弧氧化陶瓷膜的影响

以恒压模式在Na2CO3-Na2SiO3的电解液中对TC4钛合金进行微弧氧化,研究微弧氧化电参数:正向电压、脉宽、脉间对陶瓷膜表面形貌、厚度、粗糙度的影响。结果表明:电压恒定时增加脉宽和脉间有利于提高陶瓷膜的致密性;降低正向电压,降低脉宽,增加脉间有利于得到较薄的钛合金微弧氧化陶瓷膜;降低正向电压,降低脉宽,增加脉间有利于钛合金微弧氧化陶瓷膜的粗糙度减小.     

飞机Ⅰ级叶片(TC4)预锻温度的确定

为确定用TC4钛合金制造飞机I级叶片的预锻温度 ,选用了四个预锻温度进行实验 ,通过对四个温度锻件的横向组织和纵向流线分析 ,而选出最佳预锻温度为 880℃ .