TA12钛合金板材成形性能试验

对航空用高温TA12钛合金板材在室温和高温条件下进行杯突和扩孔试验。结果表明：室温条件下,TA12钛合金板材的杯突值IE为3.0 mm左右,扩孔率仅为3%左右;在880℃条件下,杯突值IE增加到4.4 mm,扩孔率提高到13%左右。说明TA12钛合金板材的室温胀形能力和翻边成形性能较差,在高温条件下能够有一定的改善。     

钛合金板激光弯曲工艺优化的分析模型

激光弯曲是激光成形的重要形式之一。它是用聚焦激光束扫描板、片表面 ,控制束斑尺寸、功率和扫描速度 ,在板厚度方向产生热穿透形成温度梯度 ,从而导致板热畸变。由此可见激光弯曲工艺中包括了激光束特征、板材的物性、力性及板几何尺寸 (特别是厚度 )等 4类变量。完全描述激光弯曲过程十分复杂。但是其主要机制直接与热流相关。如果用三维热流建立一陡的温度梯度 ,导致非均匀的应力分布 ,则用与温度相关的应变梯度机理可发现 ,当束斑尺寸R小于板厚度D时就会发生弯曲。相反 ,若板厚度方向无温度梯度和应力梯度 ,即二维熟流条件 ,板也有角…     

钛合金扁形锭冷坩埚电磁约束成形工艺参数研究

在自行研制的多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上进行了钛合金扁形锭的冷坩埚连续成形实验，考察了不同参数下的成形工艺过程，分析了工艺参数变化对所成形钛合金锭质量的影响程度。结果表明：增大感应线圈匝数和增加加热功率可提高铸锭表面质量，但是提高抽拉速度和降低底料与线圈之间的相对位置会降低表面质量。在所研究的参数中，对铸锭表面质量影响的上次因素为，感应线圈的匝数最大，加热功率次之，抽拉速度再次，最后为底料相对线圈位置。在讨论这些参数的作用原理基础上，提出了可获得良好表面质量的工艺参数，铸造出表面光滑、无裂纹缺陷的钛合金扁形锭。工艺参数对铸锭宏观组织的影响表现在随感应线圈匝数的增多和抽拉速度的减小，铸锭晶粒的数量减少，晶粒偏离轴向程度减小，后续实验表明在截面形状近似为矩形的冷坩埚下可以获得既有良好表面质量又具有定向组织的钛合金扁形铸锭。     

矩形电磁冷坩埚连续铸造钛合金的成形性研究

在自行研制的多功能冷坩埚电磁约束定向凝固装置上进行了钛合金扁形锭的冷坩埚连续成形试验,考察了工艺参数变化对所成形钛合金锭成形性的影响.结果表明增大感应线圈匝数和增加加热功率可提高铸锭表面质量,但是提高抽拉速度和降低底料与线圈之间的相对位置会降低表面质量.在所研究的参数中,对铸锭表面质量影响的主次因素依次为感应线圈的匝数、加热功率、抽拉速度、底料相对线圈位置.在讨论这些参数的作用原理基础上,提出了可获得良好表面质量的工艺参数,获得了截面为矩形、表面光滑、无裂纹缺陷的钛合金矩形锭.     

TA12A高温钛合金超塑性工艺参数实验研究

为了研究TA12A高温钛合金的超塑性工艺参数,利用2 mm厚板材进行了不同温度和不同初始应变速率下的高温拉伸试验,并观察了920℃拉伸试样的显微组织。结果表明,TA12A板材在900~940℃范围内以不同初始速率拉伸的伸长率均超过400%,具有良好的超塑拉伸性能。在温度为940℃和初始应变速率为1×10~(-3)s~(-1)时,断后伸长率最大可达785%;考虑在实际生产过程中温度越高则高温驻留时间越长,对成形后的材料性能降低越明显,最终确定超塑成形的工艺参数为:温度920℃,初始应变速率1×10~(-3)s~(-1);在超塑变形过程中,拉伸段的晶粒尺寸变大是保温时间和应变诱导的共同作用结果。     

板材电磁成形实验研究

此文对板材电磁成形进行了较全面的实验研究，并对板材在成形过程中变形规律进行了分析，同时对成形效率进行了讨论，为电磁成形技术的推广应用奠定了基础。     

TA15钛合金板材冷折弯成形的有限元模拟及实验研究

为了进一步研究TA15钛合金板材的冷折弯成形规律,使用有限元模拟成形软件PamStamp2G对其成形过程进行了模拟,分析了凸模行程、凹模跨度、凸模圆角对板材折弯后回弹的影响规律,并对TA15板材折弯的极限角度和回弹角度进行了研究。通过对比模拟结果与实验数据,发现两者趋势基本一致。这验证了PamStamp2G有限元模拟技术在TA15板材冷折弯成形过程中的有效性和可行性。     

TA32钛合金高温连续氧化行为研究

本文采用增重法研究了表面有/无喷涂高温润滑剂的TA32钛合金在热成形温度750℃~850℃范围内氧化10min-240h的氧化行为,通过SEM和EDS等微观分析方法对氧化层的表面形貌和成分、截面厚度和成分进行分析,并对氧化机理进行探讨。结果表明,750℃-850℃内的氧化行为均符合直线-抛物线规律,800℃～850℃内氧化速率迅速增加,氧化程度剧烈,温度是TA32钛合金氧化行为的重要影响因素之一。750℃时,氧化膜基本没有脱落,800℃时氧化膜部分脱落,温度升高到850℃时,氧化皮大块脱落。750℃-850℃内,随着保温时间的增加,氧化膜逐渐增厚,氧化物由颗粒状变为短棒状和针状,氧化皮逐渐由致密变得疏松多孔,抗氧化能力逐渐下降。TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在800℃下氧化240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在850℃下氧化240h时,表层氧化膜完全脱落。表面无喷涂试样和表面喷涂氮化硼的试样氧化规律一样,均符合直线-抛物线规律,但表面无喷涂试样的单位面积增重、氧化速率高于表面喷涂氮化硼的试样,氧化膜厚度也更厚,说明氮化硼有很好的抗氧化性能。表面喷涂氮化硼的TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/Ti₃Al/基体。     

平板毛坯电磁成形线圈的研究及应用

在电磁成形中,成形线圈是使电能变成磁场能,使毛坯产生塑性变形的关键部件.介绍了平板件电磁成形的基本原理,分析了线圈电感对电磁成形效率的影响,以及几种典型的平板线圈电磁力的分布特点和线圈失效的几种基本形式.指出在平板件电磁时,应根据所需成形力的大小和分布来选择和设计线圈,从而提高能量利用率,延长线圈的使用寿命.     

热处理对医用TLM钛合金硬度及成形性能的影响

对TLM钛合金进行了不同热处理条件下的室温硬度测试、杯突试验和弯曲试验。结果表明,固溶处理后合金板材的杯突值IE为4.7~ 5.8 mm,最大弯曲角为180°,显微硬度为226 ~ 236 HV0.1。时效处理后板材的杯突值IE为1.9 ~ 3.1 mm,最大弯曲角为77° ~ 153°,显微硬度为240 ~ 403 HV0.1。同时,结合文献还定性地得到了相组织对板材硬度及成形性能的影响关系。     

Effect of high density electropulsing treatment on formability of TC4 titanium alloy sheet

An annealed TC4 titanium alloy sheet was treated by high density electropulsing(Jmax=(5.09-5.26)×103A/mm2,tp=110μs)under ambient conditions.The effect of electropulsing treatment(EPT)on the plastic deformation behavior of TC4 titanium alloysheet was studied using uniaxial tension tests.The experimental results indicate that electropulsing treatment significantly changesthe mechanical properties of sheet metal:the uniform elongation is increased by 35%,the yield stress is decreased by 19.8%and theyield to tensile ratio is decreased by 17.6%.It is of significant meaning to improve the formability of TC4 titanium alloy sheet.Theoptical microscope and scanning electron microscope(SEM)were used to examine the changes of the microstructure and the fracturemorphology before and after the electropulsing treatment.It is found that recrystallization occurs in the sheet metal and dimples infracture surface are large and deep after the electropulsing treatment.The research results show that the electropulsing treatment is aneffective method to improve the formability of titanium alloy sheets.     

显微组织和织构对AZ31B镁合金成形性能的影响(英文)

通过单向多道次弯曲(RUB)工艺及随后的退火处理来改变镁合金的显微组织和织构,研究显微组织和织构对其成形性能的影响。RUB工艺和不同温度下的退火处理对显微组织有两方面的影响:粗化晶粒和削弱织构。经RUB处理并在300°C退火的板材表现出最好的成形性能。这主要归因于(0002)基面织构强度的削弱,而织构的削弱导致了较低的屈服强度、较大的断裂伸长率、较小的Lankford值(r值)和较大的加工硬化指数(n值)。与原始板材相比,经RUB处理并在400°C退火而产生的具有粗大晶粒的板材具有较低的拉伸性能,但却表现出较高的成形性能。这主要是由于粗大晶粒增强了变形孪晶,而变形孪晶可以协调厚向应变。     

预载荷下钛合金薄板的激光弯曲

针对钛合金薄板在室温下弯曲时,因回弹量大而难以成形,提出在预载荷下钛合金薄板激光弯曲的新方法。该方法是先用专用的工装夹具使薄板发生预变形,然后用一定强度的激光束按照设计路径在薄板表面上扫描,通过激光的热效应降低扫描区域材料的屈服强度并增强其塑性变形能力,实现工件的精确成形。以钛合金Ti-5Al-2.5Sn薄板为研究对象,进行了预载荷下激光弯曲的可行性试验。结果表明,当预载荷越大或扫描速度越小时,弯曲角度越大。阐述了预载荷下激光弯曲的机理及主要的影响因素。     

超声振动对TC1钛合金板材成形性能的影响

通过超声振动辅助拉伸试验,研究了超声振动的频率、振幅及间歇振动方式等参数对TC1钛合金板材应力与应变、屈服强度、抗拉强度及延伸率等拉伸性能指标的影响。通过拉伸试件的组织和性能分析,研究了超声振动参数对TC1板材金相组织、断口形貌及维氏硬度的影响。研究结果表明,TC1钛合金板材拉伸过程中叠加一定频率、振幅的超声振动可以明显降低材料的屈服强度和抗拉强度,并且在一定工艺参数条件下还可以较大幅度提高材料的延伸率,而且对其组织和性能影响较小。     

TA18钛合金导管的内径滚压连接工艺

针对TA18钛合金导管开展了内径滚压连接工艺研究,研制了基于扭矩控制的滚压连接专用设备,实现了难变形钛合金导管的内径滚压连接成形;同时掌握了成形扭矩与连接件管端伸出量和连接件内径的关系,指出管端伸出量和连接件内径与成形扭矩呈线性递增关系,确定了最佳成形扭矩;采用痕迹法作为连接组件配合面密接度的检测试验方法,检测结果表明,管套与堵头之间的密封面沿圆周无间断,密接度达到100%。所研制的钛合金导管内径滚压连接件通过了配合面密接度检测和28 MPa液压系统性能验证,达到了28 MPa液压系统的性能要求。     

TA32钛合金超塑性变形行为及本构模型研究

通过单向拉伸实验研究了TA32钛合金在温度880~940 ℃、初始应变速率5×10-4~1×10-2 s-1条件下的超塑性变形行为和微观组织演变,构建了修正Johnson-Cook本构模型和BP神经网络本构模型。结果表明,TA32钛合金的流动应力与断后伸长率对温度和应变速率敏感,应变速率敏感性指数随应变量增加而减小,随温度升高而增大。温度升高和变形程度增大促进了α→β相转变和两相晶粒长大,应变速率降低使得两相晶粒有所长大。β相晶粒形貌随变形条件改变有显著变化,α相晶粒则保持等轴状。TA32钛合金的超塑性断裂模式为孔洞生长扩展导致的微孔聚集性断裂。相较于修正Johnson-Cook本构模型,BP神经网络本构模型在大范围变形条件下的预测精度更高。     

有色金属板材若干温热加工成形技术的发展

介绍了有色金属材料加工先进新技术国内外发展和应用概况,包括近年来关于镁合金、钛合金、铝合金等典型有色金属材料领域出现的先进塑性成形技术,尤其温热加工成形技术。在镁合金板材冲压成形领域,介绍了镁合金板材温热冲压成形、差温冲压成形、温热液压成形和热冲锻成形以及镁合金型材温热拉弯成形等新工艺技术,为镁合金板材在汽车、电子、机车车辆等领域的应用奠定了技术基础。钛合金板材零件的热应力成形、热胀形成形、激光弯曲成形、高温蠕变成形技术都得到了发展和应用。随着铝合金的进一步应用和发展,一些低塑性难成形高强铝合金的用量在增加,应用领域在扩展。因此铝合金的温热液压成形、冲锻成形都有所发展。     

Relationship among microstructure,mechanical properties and texture of TA32 titanium alloy sheets during hot tensile deformation

The relationship among microstructure, mechanical properties and texture of TA32 titanium alloy sheets during hot tensile deformation at 800 °C was investigated. In the test, the original sheet exhibited relatively low flow stress and sound plasticity, and increasing the heat treatment temperature resulted in an increased ultimate tensile strength (UTS) and a decreased elongation (EL). The deformation mechanism of TA32 alloy was dominated by high angle grain boundaries sliding and coordinated by dislocation motion. The coarsening of grains and the annihilation of dislocations in heat-treated specimens weakened the deformation ability of material, which led to the increase in flow stress. Based on the high-temperature creep equation, the quantitative relationship between microstructure and flow stress was established. The grain size exponent and α phase strength constant of TA32 alloy were calculated to be 1.57 and 549.58 MPa, respectively. The flow stress was accurately predicted by combining with the corresponding phase volume fraction and grain size. Besides, the deformation behavior of TA32 alloy was also dependent on the orientation of predominant α phase, and the main slip mode was the activation of prismatic 〈a〉 slip system. The decrease of near prism-oriented texture in heat-treated specimens resulted in the enhancement of strength of the material.