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.     

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.     

钛合金焊接过程应力应变特点分析

采用有限元分析和试验测试相结合的方法对钛合金薄板钨极氩弧焊的焊接应力应变进行分析.结果表明,在焊接不均匀加热和冷却的综合过程中,熔池金属是在周边已经产生了压缩塑性应变的框架内熔化,并在已经发生了压缩塑性应变的近缝区框架内冷却.焊缝冷却过程中,在"力学熔化"区间,有拉伸塑性应变的卸载过程,但残余状态仍保留了压缩塑性应变.焊缝在冷却、凝固降温过程中,其纵向拉应力的峰值始终低于材料在相应温度下的屈服强度,直至残余状态.     

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.     

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。     

Ti-25V-15Cr-2Al-0.2C合金微观组织和相组成研究

通过OM，XRD，SEM和TEM等多种分析手段对Ti-25V-15Cr-2Al-0.2C阻燃β钛合金的微观组织和相组成进行了研究。结果表明，α和(Ti，V)C是β基体上的2种主要析出相，合金在高温长时间热暴露(540℃，100h)后会析出金属间化合物TiCr2相。此外，也有极少量α相在热暴露期间发生了短程有序化(SRO)转变。     

等温淬火对TC21钛合金微观组织和力学性能的影响

研究了TC21钛合金在两相区固溶后直接在较低温度保温一定时间水冷到室温(等温淬火)获得的组织与力学性能。将试样在900℃固溶0.5 h,分别在600～60℃温度范围等温保温1 h后水冷到室温,观察微观组织特征,测试宏观和显微硬度以及拉伸性能。结果表明:从600℃到400℃,次生α相宽度逐渐减小;从400℃到60℃,次生α相宽度几乎保持不变。宏观维氏硬度与β转变基体的微观维氏硬度变化规律相同。随着等温淬火温度提高,延伸率和断面收缩率缓慢增加。TC21钛合金的硬度、强度随着次生α相宽度的减小而升高。300或400℃等温淬火所得组织的强度与塑性的匹配性最好。     

热处理对TA12A钛合金微观组织和力学性能的影响

通过改变热处理温度和冷却方式,研究了热处理对TA12A钛合金棒材微观组织和力学性能的影响。研究表明:随着TA12A钛合金热处理温度的升高,初生α相含量减少,次生α相含量和尺寸逐渐增加,但初生α相和次生α相的总含量变化不大。炉冷会抑制次生α相的析出。片层α相会产生较多的相界面,从而产生强化作用,同时也会阻碍裂纹的扩展。当热处理温度为1 000℃、冷却方式为空冷时,TA12A钛合金棒材组织中片层α相较多,初生α晶粒和片层α束域尺寸较小,其综合性能最佳。     

冷轧对CT20钛合金微观组织和力学性能的影响

选取通过轧制工艺制备的四种不同厚度的CT20钛合金板材,采用多种技术对其微观组织进行表征,测试板材的硬度以及沿轧件的轧制方向(RD)和横向方向(TD)拉伸的力学性能,分析微观组织与力学性能之间的内在联系。结果表明：在冷轧过程中,高密度的位错触发了合金的非晶化转变,变形量的增大使α相沿RD伸长,β相和β_t组织破碎。位错和亚结构数量的提高不仅使合金硬度上升,而且使RD和TD的拉伸强度增大,伸长率下降。RD的断裂类型属于韧性断裂,TD的断裂类型属于韧脆混合型断裂。在冷轧过程中,基面滑移和柱面滑移共同参与织构的演变,由此形成的织构取向对板材RD和TD两方向的滑移行为和力学性能产生了重要影响;同时,由于位错在RD和TD两方向上的滑移距离不同导致不同的加工硬化阶段。     

一种新型低成本阻燃钛合金的微观组织与力学性能

研究了一种名义成分为Ti-25V-15Cr-5Mo-0.25Si-0.08C的新型低成本阻燃钛合金TF-X,通过三次真空自耗熔炼制备了φ120mm铸锭,经包套挤压得到φ25mm棒材,观察了铸锭和挤压棒材的微观组织,测试并分析了挤压棒材的室温和高温拉伸性能、热稳定性能、高温蠕变性能。结果表明：TF-X合金具有与TF550合金大致相同的微观组织;TF-X合金室温及高温拉伸强度高于TF550合金,并且具有很好的塑性;试验条件下,TF-X合金的热稳定性能低于TF550合金,熔炼过程中应该严格控制氧含量;TF-X合金在540℃/250MPa/100h条件下蠕变性能与TF550合金相当,显著高于Ti40合金。     

加钛方式与钛含量对A356合金组织和性能的影响

研究了不同钛含量的电解A356合金的组织和力学性能,并与相应钛含量的熔配加钛A356合金进行了比较.结果表明:随着钛含量的增加,二者的晶粒和一次枝晶都明显细化,硅颗粒尺寸、纵横比均有所降低,硅颗粒圆形度有所增加,意味着硅颗粒形状得到改善.但当钛含量大于0.1%时,这种影响变弱.钛含量和加钛方式对合金的屈服强度和抗拉强度影响不大且二者相当,但塑性随着钛含量的增加而增加,当钛含量达到0.1%时,两种合金均具有最佳的塑性和质量系数.对具有相同钛含量的合金,电解加钛A356合金的晶粒和Si颗粒的尺寸小于相应钛含量熔配加钛A356合金,硅颗粒圆形度也优于相应熔配加钛A356合金,电解A356合金的塑性、质量系数均优于相应钛含量的熔配加钛A356合金,但加钛方式对硅颗粒纵横比影响不系统.     

钛合金大型环件热辗扩成形应力-应变场演变规律的尺寸效应(英文)

基于可靠的钛合金大型环件热辗扩成形过程热力耦合三维有限元模型,研究并对比了不同尺寸环件的应力应变场演变规律。结果表明:对于不同尺寸环件的成形过程,当γ(整个成形过程的当量每转进给量分配比)减小时,成形结束时的Mises应力峰值可能从环件的驱动辊侧咬入点转移至芯辊侧咬入点,而等效塑性应变峰值有从环件外表面向内表面转移的可能性;当L(整个成形过程的当量变形区长度)增大时,成形结束时的Mises应力峰值可能出现在中间层。成形结束时Mises应力峰值和等效塑性应变峰值的位置是以上两方面综合作用的结果。在成形环件的变形区,环件表层金属处于三向压缩应力状态,中间层金属处于一向压缩、两向拉伸或者两向压缩、一向拉伸应力状态;整个环件处于一向压缩、两向拉伸应变状态。     

Effects of microstructures on mechanical properties of Ti-63 titanium alloy

The microstructure and mechanical properties of Ti-63 pancakes were investigated under different heat-treatment modes. Pancake No. 1, with an as-forged bimodal structure, was β annealed at 930°C for 1 h. Its structure was changed to a Widmanstatten structure with continuous grain boundary α phase and long lamellar α phase. The pancake showed a good combination of strength, ductility and fracture toughness. Pancake No. 2, with an as-forged bimodal structure, was aged at 540°C for 8 h after annealing at 930°C for 1 h. Other than the fine secondary α precipitates, it showed a similar microstructure to that of pancake No. 1. The fine precipitates can enhance the pancake’s strength while reducing the ductility and fracture toughness. Pancake No. 3, with an as-forged basket-weave structure, was annealed at 750°C for 1 h. Its structure was nearly unchanged and it achieved a better ductility but a slightly lower fracture toughness than pancake No. 1.     

单球撞击纯钛中的宏观和微观残余应力

采用有限元方法和弹塑性自洽模型模拟纯钛在单个钢球以不同尺寸和速度撞击时的力学响应,计算了宏观和微观残余应力。结果表明随着钢球尺寸和撞击速度的增加,宏观残余压应力增加。宏观残余应力和残余弹性应变具有较好的一致性。微观残余应力分布在一个随深度变化的范围内。在某一深度处微观残余应力的统计分布符合高斯分布,其离散程度由有效塑性应变决定。有效塑性应变随钢球尺寸和撞击速度变化。增加撞击速度和降低钢球尺寸,在某一深度处微观应力分布的标准差增加。     

Effect of eutectic phase on damping and mechanical properties of as-cast Mg-Ni hypoeutectic alloys

Dynamic mechanical analysis (DMA) was applied to systematically investigate the low frequency damping properties of as-cast hypoeutectic Mg-Ni alloys. The results show that the as-cast hypoeutectic Mg-Ni alloys exhibit high damping capacities. The strain amplitude dependent damping curve has its own special characteristic, in which the damping is strongly related to the strain amplitude. The effect of the eutectic phase on damping and the mechanical properties of as-cast hypoeutectic Mg-Ni alloys were also discussed in detail.     

钛合金搅拌摩擦焊接最新研究进展

钛合金具有密度低、比强度高,耐蚀性好,加工性能优异等优点,主要应用于航空航天、交通运输和石油化工等领域。当钛合金作为结构材料应用在不同领域时,传统的熔融焊接方法会产生较大残余应力,组织粗化,变形大,裂纹和孔隙等缺陷;而采用搅拌摩擦焊接技术可以避免传统熔融焊接方法产生的缺陷,从而大幅度提高钛合金焊接接头质量。目前,钛合金的搅拌摩擦焊接技术已成为国内外研究热点。主要介绍搅拌摩擦焊接的原理、工艺特点,国内外关于钛合金FSW焊接接头的宏观形貌、微观组织(晶粒大小、织构)和力学性能等方面的最新研究进展,最后展望了钛合金FSW未来的研究方向。     

泡沫钛孔隙结构及力学性能

通过挂浆烧结法制备了两种不同孔隙结构的泡沫钛,利用数码相机和扫描电镜对泡沫钛孔隙结构与形貌观特征进行了观察,通过静态的室温压缩试验,测试了泡沫钛的力学性能与吸能特性。研究发现,应用挂浆烧结法制备的泡沫钛继承了先驱体的结构特征,呈三维立体网状结构,且孔棱是非致密的,存在大量的微孔。泡沫钛是应变速率不敏感的,在应变速率3×10_-4s_-1~1×10_-2s_-1范围内,其屈服强度为1.00MPa~2.38MPa,且泡沫钛具有一定的吸能特性,细孔泡沫钛和粗孔泡沫钛的最大吸能量分别为0.78MJ/m₃和0.22MJ/m₃。     

铸造态钛合金力学性能及抗弹性能研究

以铸造态钛合金β20C、TC4、TA15和TA18为研究对象,开展了以钛合金为面板、A3钢为背板的复合装甲抗弹性能试验、基于分离式Hopkinson Bar技术的动态压缩试验和室温条件下的准静态压缩和准静态拉伸试验。并对铸造态钛合金β20C、TC4、TA15和TA18抗弹性能的影响因素进行了对比与分析。结果发现:铸造态钛合金β20C的A3钢背板具有最小残余穿深值4.7 mm,分别比铸造态钛合金TC4、TA15和TA18低22%、37%和23%,且β20C的质量防护系数也相应有最大值2.61,表明β20C具有最佳抗弹性能;铸造态钛合金β20C的动态压缩强度、准静态抗压强度、准静态拉伸屈服强度和准静态抗拉强度值分别达1578、1474、1052和1101 MPa,各强度值在4种钛合金中均是最高的,表明动态强度及准静态强度对铸造态钛合金的抗弹性能的影响是决定性的;4种铸造态钛合金的冲击吸收功、动态塑性、临界断裂应变和断后伸长率则与抗弹性能呈现出一定的波动关系,表明冲击吸收功、动态塑性和准静态塑性对抗弹性能的影响是非决定性的;铸造态钛合金β20C靶板正面出现了尺寸为10 mm×12 mm的开坑现象,在4种铸造态钛合金中是最明显的,同时没有发现明显的剪切冲塞破环现象。