TA2、TC1、TC4钛板高温短时应力松弛的研究

研究了TA2、TC1、TC4钛板在550～750℃、不同初应力及预应变条件下的短时应力松弛。实验结果表明,试验材料的应力松弛非常符合下列松弛方程σ=σ_0-sln(1+vt),其中s,v为松弛系数。本实验结果对正确拟定钛板零件热校形工艺具有一定的参考价值。     

TC4-DT钛合金喷丸残余应力场及其热松弛行为

采用不同喷丸工艺对TC4-DT钛合金试样进行喷丸强化.使用X射线衍射仪分析了表层压应力场特征,研究了150 ℃和300℃保温过程中的残余应力热松弛规律.结果表明,喷丸后材料表面形成一定深度的残余压应力场,材料表面粗糙度增加.在时效过程中温度和保温时间对残余应力松弛的影响由热激活过程控制,应用Zener-Werft-Avrami公式分析了热松弛过程.     

TA15钛合金应力松弛行为研究

对TA15钛合金进行了高温单向拉伸试验,获得了试验用板材在不同温度和应变速率下的力学性能。在此基础上,开展了板材高温应力松弛试验,得到了该材料在600、650、700和750℃这4个典型温度下的应力松弛曲线。研究了温度对TA15钛合金应力松弛行为、松弛应力和松弛应变的影响,获得了应力松弛速率与时间的变化关系。结果表明:温度越高,保温时间越长,试样在卸除外载荷后,松弛应力和松弛应变较小。且温度范围700~750℃,保温时间5~8 min时,回弹消除彻底和高效,为降低回弹的较优工艺参数,研究结果可为热成形工艺、热校形工艺及紧固件的使用周期提供指导。     

TC4钛合金曲母线回转体蒙皮成形工艺

以航天某型号薄壁曲母线回转体蒙皮为研究对象,通过对蒙皮结构分析,制定了分瓣热成形后再热校形的工艺方案,选择热成形及热校形温度为700℃,并基于材料线膨胀系数分析计算,得出热成形模具及热校形模具的设计尺寸,并通过热成形试验和热校形试验优化了成形工艺参数。结果表明:热成形保温保压时间为1000 s,成形后的零件弧度与样板间隙小于0. 3 mm,满足后续焊接需要。不同预紧力和保温时间的对比试验结果显示,热校形的过程中使模具对产品施加一定预紧力,通过30 min的热校形,制造的蒙皮产品尺寸精度达±0. 3 mm,证明了该工艺方法的可行性。     

TC4钛合金激光焊缝形貌与残余应力数值分析

针对激光深熔焊特点,采用均匀体热源模型、双椭球热源模型和组合热源模型,对TC4钛合金CO₂激光深熔焊的焊缝形貌和残余应力进行了数值模拟与试验.结果表明,在进行激光深熔焊焊缝形貌与残余应力数值计算中,应根据激光焊接热输入选择激光热源模型,并提出了均匀热源模型适合较大热输入,双椭球热源模型适合中等热输入,而组合热源模型适合较小热输入的选择原则;组合热源模型和双椭球热源模型均能体现热输入随深度的递减变化,焊缝轮廓呈现圆锥形和钉子形;均匀体热源的上下表面的残余应力分布基本一致,而双椭球热源和组合热源模型的下表面残余应力明显低于上表面.     

Ti-6Al-4V中温应力松弛行为建模及模拟研究（英文）

应力松弛是钛合金在升高温度和加载条件下的一个显著特性,也是热校形和热处理的理论基础。因此研究了一种Ti-6Al-4V钛板在923~1023 K温度范围内、几种应变水平下的拉伸应力松弛行为。结果表明,应力松弛速率随着温度的升高而增加,材料中的残余应力经过一段时间之后趋向应力松弛极限;另外,在相同温度下,不同应力水平的应力松弛极限相同。进而,建立了一种描述应力松弛行为的显式三次延迟函数,本构精度高达97%,可用于工艺设计及理论分析。最后,基于应力松弛和蠕变的关系,提出了一种隐式蠕变型本构方程描述应力松弛行为,并将识别的材料参数输入ABAQUS,数值模拟了Ti-6Al-4V的热应力松弛行为,发现模拟的应力变化规律符合应力松弛曲线,证明了蠕变型本构方程对应力松弛模拟的适用性。     

Modeling and Simulation for the Stress Relaxation Beha- vior of Ti-6Al-4V at Medium Temperature

应力松弛是钛合金在升高温度和加载条件下的一个显著特性,也是热校形和热处理的理论基础。因此研究了一种Ti-6Al-4V钛板在923~1023 K温度范围内、几种应变水平下的拉伸应力松弛行为。结果表明,应力松弛速率随着温度的升高而增加,材料中的残余应力经过一段时间之后趋向应力松弛极限;另外,在相同温度下,不同应力水平的应力松弛极限相同。进而,建立了一种描述应力松弛行为的显式三次延迟函数,本构精度高达97%,可用于工艺设计及理论分析。最后,基于应力松弛和蠕变的关系,提出了一种隐式蠕变型本构方程描述应力松弛行为,并将识别的材料参数输入ABAQUS,数值模拟了Ti-6Al-4V的热应力松弛行为,发现模拟的应力变化规律符合应力松弛曲线,证明了蠕变型本构方程对应力松弛模拟的适用性。     

β区淬火时效态TC4合金弯曲应力松弛行为

研究了卢区淬火时效的TC4合金在400℃和600℃的应力松弛行为，并对应力松弛曲线进行拟合；微观组织观察结合宏观热变形参数分析表明：400℃应力松弛机制为位错滑移和孪晶及晶界、相界的运动，孪晶为(10-11)类型；600℃位错塞积成为亚晶界，应力松弛变形机制为位错滑移、攀移和原子扩散。     

TC4钛合金激光焊缝形貌与残余应力数值研究

针对激光深熔焊特点,采用均匀体热源模型、双椭球热源模型和组合热源模型,对TC4钛合金CO2激光深熔焊的焊缝形貌和残余应力进行了数值与实验研究。结果表明:在进行激光焊缝形貌与残余应力计算中,须根据激光焊接线能量选择激光热源模型,由此提出了均匀热源模型适合较大线能量,双椭球热源模型适合中等线能量,而组合热源模型适合较小线能量选择原则。组合热源模型和双椭球热源模型均能体现热输入随深度的递减变化,熔池轮廓呈现"圆锥"形和"钉子"形,均匀体热源的上下表面的残余应力分布基本一致,而双椭球热源和组合热源模型的下表面残余应力明显低于上表面。     

Ti-4Al-1.5Mn合金高温应力松弛本构模型及应用验证（英文）

研究了Ti-4Al-1.5Mn合金在500~700℃的应力松弛特性,首先在蠕变试验机上开展了该合金500、600和700℃条件下的松弛试验,基于松弛数据分别建了双曲正弦和时间硬化两类本构模型,并对模型的预测精度进行了预测。随后把2类本构模型应用于ABAQUS软件对板材V形弯曲过程进行了仿真分析。结果表明,应力松弛的影响因素主要有温度和时间,松弛过程可以分为2个阶段,第1阶段应力快速下降,第2阶段缓慢下降并逐渐稳定于松弛极限。双曲正弦和时间硬化模型均可以对松弛过程进行较准确地预测,V形弯曲后回弹结果表明双曲正弦比时间硬化模型具有更高的预测精度。研究结果对利用应力松弛进行精确成形的工艺设计具有指导意义。     

TC4合金应力松弛行为

研究了TC4合金的应力松弛行为,用二次延迟函数对实验数据进行了精确的拟合.研究表明,在应力松弛变形中,塑性应变速率与应力的双对数关系曲线呈现两段直线,存在槛应力.     

用单插销应力松弛试验评定几种低合金钢再热裂纹倾向

用等温松弛试验评定材料再热裂纹倾向时,如果用Murray 公式σ_0=0.8σsE_T/E_(RT)选取初始应力时,试样有先行屈服导致试验失败的现象。本文对几种低合金高强钢进行反复试验,得出适宜的选取初始应力的表达式为:σ_0/σ_S=1.37-0.0016T。该式基本满足不同温度下的应力松弛具有相同初始应变的要求,亦能获得断裂时间“C”曲线。文中还提出了评定材料再热裂纹倾向的蠕变塑性指标(σ_0-σ_r),以及表征材料在应力松弛时吸收弹性能大小的(σ_0~2-σ_r~2),所得结果似能更真实地反映再热裂纹倾向.国内外对焊接再热裂纹的研究已有了大量的文献报道.自J.D.Murray 提出等温松弛试验施加初始应力计算公式以来,许多研究工作者在试验中都沿用这一公式,但试验中所用初始应力的具体数值却不尽相同,或未见细载,亦有试样先行屈服而使试验失败的情况。本文采用单插销应力松弛试验法,对几种低合金钢的再热裂纹倾向进行评定,探索施加初始载荷的规律,并寻求该试验方法能反映材料再热裂纹倾向的蠕变塑性指标。     

焊缝管液压胀形模拟建模及变形规律的研究

基于周向显微硬度的分布及经验公式法,确立了STKM11A焊缝管热影响区的流动应力;通过对热影响区进行分片的方式,建立了包含焊缝和热影响区的焊缝管液压胀形的有限元模拟模型。基于该模型,模拟分析了STKM11A焊缝管液压胀形时的变形规律,如截面轮廓形状、周向壁厚分布和成形极限等,并与胀形实验结果进行对比。结果表明,液压胀形后焊缝管的截面轮廓形状不对称、壁厚分布不均匀,最小壁厚位于热影响区;包含焊缝及热影响区的有限元模型在预测焊缝管液压胀形的变形规律、极限载荷和潜在胀裂位置等方面,较其他常规模型更加精确。     

钛合金TC1整流内罩热成形工艺研究

对钛合金 TC1整流内罩热成形工艺进行了研究 ,结果显示成形钛合金 TC1整流内罩只需一道热拉延校形工序。     

TC21钛合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟

为研究热加工工艺不同变形参数对TC21钛合金塑性成形过程中微观组织的影响，本文利用Gleeble-3500型热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验，研究了TC21钛合金在不同变形条件下的热变形行为；并以TC21钛合金在热压缩过程中微观组织演变为基础，通过对TC21钛合金的位错密度模型、再结晶形核和晶粒长大模型的推导，建立了元胞自动机模型，并基于元胞自动机模型对TC21钛合金β单相区变形过程中的动态再结晶行为进行了模拟和验证。结果表明：该合金的流变应力随着温度的降低和应变速率的升高而增大；结合元胞自动机模拟结果分析得，在β单相区内该合金动态再结晶体积分数与变形温度成正比，而与应变速率成反比。     

晶粒尺寸对细晶TC4钛合金高温应力松弛行为的影响（英文）

为了分析晶粒尺寸对应力松弛机制的影响,对三种晶粒尺寸的TC4钛合金在650～750℃温度范围内进行应力松弛试验。基于一种修改立方延时函数建立每种晶粒尺寸的应力松弛模型。根据经典的Arrhenius方程,提出一种简化算法来计算变形激活能。采用微观手段观察晶粒尺寸分布及变化。实验结果表明,在相同温度下晶粒越细的合金初始应力越小,且松弛速率越快,因而更易达到松弛极限。在650℃,应力松弛极限随晶粒尺寸减小而降低;而在700℃和750℃合金达到完全松弛,导致晶粒尺寸对应力松弛极限影响不显著;随着晶粒尺寸的增大,变形激活能升高,在700℃应力松弛机制从晶粒转动和晶界滑移变换为位错运动和动态回复。     

温度、应力及晶粒度对TC4合金应力松弛性能的影响

研究了温度、应力、晶粒度对TC4合金应力松弛的影响。结果表明，TC4合金应力松弛行为对材料的组织形态和外界试验条件极为敏感。温度升高时，松弛速率大大加快，应力松弛极限降低；不同初应力作用下，应力松弛极限相同，符合应力松弛第一定律；600℃时小晶粒材料应力松弛速率高于大晶粒材料。     

Ti-4Al-1.5Mn合金高温应力松弛本构模型及应用验证

研究了Ti-4Al-1.5Mn合金在500～700℃的应力松弛特性,首先在蠕变试验机上开展了该合金500、600和700℃条件下的松弛试验,基于松弛数据分别建了双曲正弦和时间硬化两类本构模型,并对模型的预测精度进行了预测.随后把2类本构模型应用于ABAQUS软件对板材V形弯曲过程进行了仿真分析.结果表明,应力松弛的影响...     

Ti6Al4V钛合金薄壁件热校形试验研究

为了探讨热校形过程中各种因素对热校形效果的影响,文章设计了薄壁件热校形工装,通过单因素热校形试验,研究了最高退火温度的变化,升降温速率的快慢以及保温时间的长短对Ti6Al4V薄壁件热校形效果的影响,掌握了热校形效果随着不同热处理工艺参数变化规律。结果表明,当退火温度从550℃逐步升高到650℃时,热校形效果提高了35.2%,保温时间由1h延长到3h时,热校形效果提高了29.6%,升温速率的降低会提高热校形效果,冷却速率的改变对热校形效果的影响不大。文章热校形试验结果规律的把握以及最终的理热处理工艺参数的确定,为航空航天整体薄壁件实际热校形试验提供了重大参考借鉴和指导作用。     

高填充因子微透镜阵列热压印保真度研究

介绍了压印聚合物材料在不同温度下的力学状态,运用粘弹性材料模型解释了压印材料PMMA在玻璃化温度附近的力学性质及PMMA冷却到玻璃化温度以下时的材料模型。在热压印过程中,PMMA的应力发生了复杂的变化。压印产生的应力在保压阶段不断松弛,随着温度的降低不仅会产生热应力,同时应力松弛时间也会变长,脱模时候的应力状态是由压印、冷却以及材料多种因素决定的。通过粘弹性材料模型分析热压印过程中PMMA的应力变化,运用响应面法拟合应力与工艺参数的数学模型,分析温度对PMMA应力的影响。