TC4钛合金轮圈热旋成形技术研究

针对TC4钛合金轮圈的结构特点,设计了钛合金轮圈热旋的模具结构,研究了TC4钛合金的热变形特性,分析了钛合金热旋翻边过程成形缺陷的产生原因,最终获得了钛合金轮圈的合理热旋工艺.研究表明,采用分瓣组合模具是成形钛合金车轮合理的模具结构方案,热旋工艺参数对钛合金轮圈的成形质量有显著的影响.TC4钛合金轮圈的适宜翻边温度为600~700℃,采用略小于坯料壁厚的间隙(小于坯料壁厚的10%左右)及较小的进给比(f≈0.1 mm/r)可有效防止翻边起皱和开裂.直边较短的轮圈采用直线轨迹可一道次翻边成形.     

拉-拉疲劳载荷下钛合金湿喷丸的残余应力松弛及再次喷丸工艺EI北大核心CSCD

采用湿法喷丸强化工艺(wet shot-peening)对TC4钛合金表面进行处理,研究高、低周的拉-拉疲劳过程中合金残余应力松弛规律,探讨再次喷丸工艺(re-shot-peening,RSP)对疲劳寿命的影响。结果表明:在拉应力载荷状态下,残余压应力依然发生松弛现象。疲劳载荷水平对喷丸TC4钛合金残余压应力场(CRSF)的松弛速率、松弛程度和松弛范围具有重要影响。高周疲劳(HCF)过程中残余应力松弛主要发生在近表层0~30μm,松弛速率较慢。低周疲劳(LCF)过程中残余应力松弛发生在0~80μm,范围更大,速率更快。RSP周期对于TC4钛合金的疲劳寿命也具有较大影响。在25%和50%初始喷丸疲劳寿命进行RSP处理会显著提高疲劳寿命,而在75%初始喷丸疲劳寿命处进行RSP处理对于疲劳寿命基本没有影响。此外,RSP的强化效果与疲劳载荷水平相关,对于高周疲劳寿命提高明显。     

T2钛合金高温腐蚀行为研究

采用高温熔盐灼烧法研究T2钛合金高温腐蚀动力学及腐蚀行为.分别在500,600,700,800℃的Na2SO4或Na2SO4(80%) NaCl(20%)环境中发现T2钛合金腐蚀增重符合直线规律,直线通式为y=KLt.随着温度的增加,直线的速率常数KL增大.混合盐Na2SO4(80%) NaCl(20%)比纯Na2SO4的加速腐蚀作用更加明显.在Na2SO4或Na2SO4(80%) NaCl(20%)中,T2钛合金随温度升高,氧化膜的完整性降低.合金中Al,Zr等元素在腐蚀中向合金表面扩散,而盐中的S,Cl等元素则向合金内部扩散.     

TiNi合金形状记忆和超弹性特性的应用

在钛合金中,Ti和Ni的原子比各50%的合金称为TiNi合金,它是具有形状记忆和超弹性特性的合金,已开发了许多用途的产品.TiNi的组成比稍作变动,其相变温度可在0～100 ℃附近自由变化.     

Ti-55511合金高温蠕变行为TEM分析

文章结合Ti-55511钛合金的高温工作环境进行了4组蠕变实验:400℃200MPa、400℃300MPa、500℃200MPa以及500℃300MPa。蠕变后,使用透射电镜实验观察了蠕变后样品的微观组织。结果表明:高温高应力状态下,位错攀移在蠕变过程中占主导地位;在高温低应力或低温高应力状态下,合金蠕变过程主导机制为位错滑移;当温度较低,应力相对较低时,合金蠕变过程中主导机制为晶界扩散机制。     

拥有超精细结构和高成形性能的钛合金

日本JFE支承件公司开发出一种钛合金，其晶粒在2～3μm间，有很好的成形性和出色的疲劳极限。SP-700富β和α＋β钛合金的成分为Ti-4．5Al-3V-2Fe-2Mo。超精细微结构极大地改进了合金的疲劳极限。SP-700的临界冷轧比可达60％～70％，而Ti-6Al-4V只有20％。     

应变速率循环法构建TC4-DT钛合金本构方程

采用应变速率循环法在超塑拉伸机上对TC4-DT钛合金进行三组高温超塑性拉伸实验,变形温度为850~890℃,应变速率为3.3×10-5~3.3×10-3s-1。通过对拉伸实验数据的分析计算出TC4-DT钛合金动态再结晶激活能,并利用Arrhenius模型构建TC4-DT高温条件下的超塑性本构方程。结果表明:TC4-DT钛合金的流动应力对变形温度较为敏感,随着温度的升高,流变应力逐渐减小,软化机制愈发明显,870℃附近的超塑性较好,伸长率达到554%。     

超细晶化对高温合金GH4169性能的影响

为了研究超细晶化对高温合金GH4169机械性能的影响。对超细晶GH4169合金与普通GH4169合金在室温，高温的力学性能及较低应变速率下，950℃时的超塑拉伸性能进行了对比。结果表明：超细晶GH4169合金相对于普通GH4169合金其室温强度有所提高；超细晶GH4169合金在950℃有很好的超塑性，相对于普通GH4169合金其流动应力大大降低，可用于超塑成形。     

神经网络预测搅拌摩擦加工TC4超塑性行为

目的 研究搅拌摩擦加工工艺改性的Ti–6Al–4V双相钛合金的超塑性变形行为。方法 对360 r/min、30mm/min工艺条件下搅拌摩擦加工处理的TC4钛合金在不同的变形条件下进行超塑性拉伸实验,在实验数据的基础上构建以变形温度、应变速率和晶粒尺寸为输入参数且以峰值应力为输出参数的3–16–1结构的BP人工神经网络模型。应用所构建的BP人工神经网络模型对不同变形条件的Ti–6Al–4V钛合金的超塑性行为进行预测。结果 BP人工神经网络预测的精准度较高,实验应力值与预测应力值吻合度较高,相关系数R=0.991 3,相对误差为1.91%～12.48%,平均相对误差为5.92%。结论 该模型预测的准确性较高,能够客观真实地描述Ti–6Al–4V合金的超塑性变形行为。     

FeMnSi形状记忆合金成形加工性分析

ＦｅＭｎＳｉ系形状记忆合金由于层错能低难以实现交滑移,因此,其成形加工性很差,成材率低,这是阻碍ＦｅＭｎＳｉ系形状记忆合金实现产业化的关键问题之一。本文通过测试Ｆｅ－１７Ｍｎ－５Ｓｉ－１０Ｃｒ－５Ｎｉ形状记忆全金不同温度、不同应变速率和变温下的应力应变曲线,分析了合金的成形加工性。结果表明,升高温度并控制应变速率可显著改善合金的成形加工性;在实际生产中,合金可在９５０￣７００℃之间进行变温成形加工     

可模锻钛合金强度高抗蚀性好

美国ATI华昌公司制成了强度与Ti-6Al-4V相当，且可热加工、冷加工的钛合金。这种被称为ATI425合金的成分为Ti-4Al-2．5V-1-5Fe-0．250，其最重要的特点是易于制造和成形。测试表明，这种合金比Ti-6Ak-4V易于制造。     

超声冲击处理钛合金焊接接头的性能研究

采用超声冲击工艺,处理了钛合金两种型式的焊接接头。试验结果表明:超声冲击处理可显著降低接头焊接残余应力,并可提高接头的疲劳强度和疲劳寿命。其中对于Ti80合金的对接接头和十字接头,疲劳极限分别提高22.7%和64.5%,疲劳寿命分别提高5.4倍和13.5倍;对于TA2和Ti75合金的对接接头,焊接残余应力分别降低68%和65%。     

超塑性成形铝合金的发展

1972年左右,第一个用超塑性成形工艺生产的、供协和号飞机使用的铝合金零件,获得了成功。由于超塑性成形工艺的独特优点,促进了超塑性铝合金的发展。1973年由Superform金属公司和英国铝公司(现为Alcan公司)首次研制成功Supral 100超塑性铝合金。该合金标准成分含有6％Cu、0.4％Zr,即Al—Cu—Zr合金,定名为AA2004。近几年来,超塑性成形的航空零件,包括飞机和直升机等计有80种大小不同零件,其它方面的应用也     

Al-6Mg-0.2Sc铝合金高温力学行为研究

研究了Al-Mg-Sc超塑合金在200～500℃的高温力学性能,并对实验残样进行了微观组织分析.结果表明,Al-Mg-Sc合金在250～500℃区间内均具有一定的超塑性;在300～400℃超塑成形时强度较低,成形后制件使用性能较好,工程化条件下可选择使用;合金高温断裂机制由穿晶断裂向沿晶断裂转变的温度点在300℃附近,在此温度以下晶粒强度低于晶界强度,在此温度以上晶粒强度高于晶界强度.     

加工硬化效应对Cu-3.2Ni-0.75Si合金时效组织和性能的影响

利用显微硬度法研究了Cu 3 .2Ni 0 .75Si合金不同时效组织的加工硬化效应对合金组织和性能的影响。研究表明 ,Cu 3 .2Ni 0 .75Si合金中Ni2 Si相的大小和分布对合金时效硬化效应产生显著的影响 ,4 5 0℃×8h时效组织加工硬化效应最大 ,变形量为 80 %时 ,显微硬度增幅在Hv60左右 ;5 5 0℃× 8h时效组织随变形量增加其硬度变化最平缓 ,变形量为 80 %时 ,显微硬度增幅仅为Hv1 0左右。随着变形量的增加 ,合金的导电率缓慢下降 ,80 %变形后 ,4 5 0℃× 4h、4 5 0℃× 8h和 5 0 0℃× 8h的时效组织导电率均下降 6%IACS左右 ,而5 5 0℃× 8h时效组织的导电率变化不大     

氧元素对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金热变形组织及性能的影响

通过严格控制合金熔炼过程原料中杂质元素含量并添加TiO_2来熔炼出实验所需不同氧元素含量的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金铸锭。在Gleeble-3800热模拟试验机上对不同氧含量的钛合金铸锭进行热压缩实验,获得不同温度和变形速率下热压缩变形的应力-应变曲线。通过分析热变形应力应变曲线、计算本征常数,获得氧含量(质量分数)为0. 04%、0. 14%的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金的热变形本构方程。观察金相组织后发现,提高氧元素含量会显著提高合金热变形激活能,抑制合金塑性变形;但适当的氧含量又可以促进合金发生动态再结晶,使得发生动态再结晶所需要的温度降低,发生再结晶的变形速率也有所提高。促进钛合金动态再结晶形核同时,拓宽钛合金热变形过程的加工温度、变形速率的范围;但过量的氧含量也会造成合金热变形过程中流变失稳导致加工区域变小。因此在工业生产过程中需要根据具体的热加工工艺,将合金中杂质元素氧的含量控制在一个合理的范围之内,从而取得更加优异的综合性能。     

TC18钛合金的超塑性行为与变形机制

通过高温拉伸实验研究TC18钛合金在温度为720~950℃,初始应变速率为6.7×10~(-5)~3.3×10~(-1)s~(-1)时的超塑性拉伸行为和变形机制。结果表明:TC18钛合金在最佳超塑性变形条件下(890℃,3.3×10~(-4)s~(-1)),最大伸长率为470%,峰值应力为17.93MPa,晶粒大小均匀。在相变点Tβ(872℃)以下拉伸,伸长率先升高后下降,在温度为830℃,初始应变速率为3.3×10~(-4)s~(-1)时取得极大值373%,峰值应力为31.45MPa。TC18钛合金在两相区的超塑性变形机制为晶粒转动与晶界滑移,变形协调机制为晶内位错滑移与攀移;在单相区的超塑性变形机制为晶内位错运动,变形协调机制为动态回复和动态再结晶。     

考虑相变的TC4钛合金流动应力研究

为完善TC4钛合金的塑性成形理论,必须建立准确的流动应力模型,而TC4钛合金的流动应力不仅与温度、应变速率和应变量相关,也受到βα+β相变的影响.本文通过等温实验和DSC实验研究了900℃时TC4钛合金的等温与连续冷却过程中的相变动力学,建立了相变动力学模型;通过Gleeble 3800热模拟机进行热压缩实验,根据实测的TC4钛合金在高温β区与低温α+β区的流动应力曲线,建立了流动应力模型;将相变动力学模型与流动应力模型结合,建立了考虑相变的流动应力模型;最后将TC4钛合金在900℃等温不同时间后进行压缩变形,对比实验得到的流动应力曲线与模型计算得到的流动应力曲线,验证了该模型的准确性.     

3种合金在80℃H2SO4和H2SO4-HNO3溶液中的腐蚀行为

化工装置常用316L合金、804合金和Hastelloy C合金制造,使用过程中常接触65%～85%H2SO4溶液和65%～85%H2SO4与少量HNO3的混合液。采用静态挂片试验和电化学方法研究了这3种合金在80℃,72%H2SO4溶液和80℃,72%H2SO4+0.1%HNO3混合溶液中的腐蚀行为。结果表明:在80℃,72%H2SO4溶液中,804合金的耐蚀性优于Hastelloy C合金,316L的耐蚀性最差;在80℃,72%H2SO4+0.1%HNO3溶液中,804合金的耐蚀性优于316L,Hastelloy C合金的耐蚀性最差。     

基于热加工图的喷射成形含铌高速钢的热变形

结合以铌代替部分钒的合金化思路和用喷射成形快速凝固技术制备出新型M3:2高速钢,研究了合金在950-1150℃和0.001-10 s-1条件下的热变形。根据实验得到的真应力-真应变曲线,基于动态材料模型(DDM)建立合金热加工图并结合动力学分析和组织观察,将加工图分为塑性失稳区(1 s-1)、低应变速率区(0.001 s-1)、低变形温度区(1000℃)和加工安全区,重点讨论了低应变速率区和低变形温度区内裂纹产生的机制,并由此确定了合金可进行热加工的区间为1050-1150℃,0.01-0.1 s-1。为了得到晶粒细小、碳化物呈颗粒状且分布均匀的组织,优化后的热变形加工参数为1150℃,0.1 s-1。喷射成形含铌M3:2高速钢经锻造和热处理后,其硬度和弯曲强度等性能优于同等成分的粉末冶金高速钢。