钛合金复杂件等温锻造研究

针对TC4钛合金非对称变截面复杂件在加工过程中锻造温度范围窄、充型能力差、容易产生皱褶等问题,研究了TC4钛合金等温锻造的工艺过程,并采用DEFORM 3D有限元软件进行了数值模拟。结果表明:采用等温锻造工艺,成功的锻造出了某钛合金复杂件,且该锻件轮廓清晰,表面光洁,尺寸精度高;该锻件金属流线分布合理,组织性能超过了常规锻件;该锻件材料用量相对普通锻件材料用量可减少60%。通过软件模拟,了解锻件成形的应力应变及行程载荷等情况。     

某大型复杂天线座壳体成形工艺技术

应用等离子旋转电极法制备钛合金TC11预合金粉并观测了粉末的形貌与粒度,采用粉末冶金热等静压工艺技术近净成形了某天线座壳体的缩比试样并经双重退火热处理.经取样检测未发现内部缺陷,微观金相组织均匀细致,形成了网格组织且有围绕其分布的等轴α相,呈现出高强度与高韧性的特征,综合力学性能略优于锻件.研究结果表明,粉末冶金热等静压工艺制备的TC11构件力学性能优异、性价比高,特别适用于异形、复杂、薄壁、高承载天线座壳体类构件高质量的整体近净成形.     

激光选区熔化TC4钛合金时工艺参数与粒径分布影响研究

对激光选区熔化TC4钛合金时的工艺参数与粉末粒径分布进行试验研究,分析15～53μm粒径粉末在低激光功率配合低扫描速度、高激光功率配合高扫描速度时的TC4钛合金试样力学性能,以及15～75μm粒径粉末在低激光功率配合低扫描速度时的TC4钛合金试样力学性能。研究结果表明,在高功率高速度和低功率低速度工艺参数下,15～53μm粒径粉末成形试样都具有较好的室温拉伸性能,抗拉强度均达到锻件标准。其中,高功率高速度对应试样的抗拉强度较大,低功率低速度对应试样的断后伸长率较高。扩大粉末粒径分布上限至75μm,采用低功率低速度工艺参数,成形试样的抗拉强度依然达到锻件标准,断后伸长率接近锻件标准。研究结果有助于扩大激光选区熔化的粉末粒径使用范围,降低材料成本。     

TC11钛合金整体叶盘应用3D激光快速成形技术研究

3D激光快速成形技术是一种高性能材料制备与复杂零件直接近净成形一体化的先进制造技术。本文介绍了采用3D激光快速成形技术研制的某型涡扇发动机TC11钛合金四级风扇整体叶盘的性能和组织,以及零件在加工过程中的无损检测、刀具结构设计、叶片变形控制技术和在线检测技术等的研究情况。     

选择性激光熔化成形TC4钛合金开裂行为及其机理研究

裂纹是选择性激光熔化(Selective laser melting, SLM)成形Ti6-Al-4V(TC4)钛合金过程中最常见、破坏性最大的一种缺陷。采用逐行交替的扫描策略制备TC4钛合金试样,利用扫描电子显微镜及X射线能谱分析等检测方法,研究SLM成形TC4钛合金过程中裂纹的开裂行为及其形成机理。结果表明,SLM成形TC4钛合金所产生的裂纹为冷裂纹,具有典型的穿晶开裂特征。采用逐行交替扫描策略成形的TC4钛合金,其组织为网篮状马氏体组织。SLM成形过程中高温度梯度导致制件内部存在较高的残余应力,抗裂强度较差的马氏体组织在残余应力的作用下而产生裂纹,粗大的裂纹最终分解为较小的裂纹而终止扩展。进一步分析认为,通过调整成形工艺参数,可以改变制件组织,同时削弱残余应力,从而达到减弱或消除裂纹的目的。     

表面粗糙度对激光选区熔化TC4钛合金疲劳性能的影响

针对沉积表面和机加表面激光选区熔化(SLM)成形TC4钛合金试验件,通过疲劳试验得到两种表面粗糙度下的细节疲劳额定值(DFR),同时借助扫描电镜研究表面粗糙度对SLM成形TC4疲劳性能的影响。结果表明:沉积表面的DFR值为235.1 MPa,机加表面的DFR值为283.3 MPa,后者疲劳性能优于前者。断口分析显示表面粗糙度对疲劳裂纹萌生方式影响显著,沉积表面疲劳裂纹源萌生于试验件的表面,断口粗糙,高低起伏比较明显,机加表面疲劳裂纹源起始于试验件内部,断口比较平坦。     

激光增材制造钛合金构件的阵列超声检测方法研究

钛合金激光增材制造技术已经逐步应用于航空航天等领域中复杂构件的直接近成形制造。然而,由于特殊的制造工艺导致的高衰减性和不均匀性使其内部缺陷采用常规超声检测方法检测效率低、成像结果差,为此研究了阵列超声检测方法在增材制造钛合金构件检测中的关键技术。采用激光增材制造方法制备TC18钛合金试样,利用高频水浸超声方法分析其超声衰减特性,提出适用于增材制造钛合金构件的内部回波成像方法。基于线阵换能器全矩阵数据采集的方法分析声波沿试样不同表面入射时声波群速度随角度的变化规律,对增材制造钛合金试样的各向异性进行分析,并基于测量结果对阵列超声成像算法进行校正。分别采用线阵和环阵换能器对试样进行C扫描检测试验,分析影响检测结果的主要因素。研究结果表明,采用环阵换能器结合全聚焦算法能更精确地表征试样的内部缺陷,在增材制造钛合金构件的无损检测中有较好的应用前景。     

选区激光熔化成形工艺对多孔TC4钛合金显微组织的影响

采用Rhino软件构建了泰森多边形不规则多孔结构,利用选区激光熔化(SLM)技术成形多孔TC4钛合金,研究了激光功率(180, 200, 220 W)、扫描速度(1 200, 1 600, 2 000 mm·s^-1)、扫描间距(80, 100, 120μm)对其显微组织的影响。结果表明：随着激光功率的增大、扫描速度的减小或扫描间距的增大,SLM成形多孔TC4钛合金实体部分的微观孔洞缺陷数量和尺寸减小,相对密度提高,扫描速度是影响缺陷生成的主要原因;在激光功率220 W、扫描速度1 200 mm·s^-1、扫描间距120μm条件下钛合金具有最少的微观孔洞缺陷,其相对密度可达99.2%。靠近多孔结构孔隙部分的截面存在等轴晶和平行于基板表面的柱状晶,而远离孔隙部分的组织主要由β柱状晶组成,柱状晶内部为与其长轴成±45°且平行排列的初生针状马氏体;随着激光功率的减小、扫描速度的增大或扫描间距的减小,柱状晶的宽度和初生马氏体的长度均减小,扫描间距对显微组织的影响更大。     

某航空发动机拉杆锻造工艺研究

钛合金抗力大、塑性低,锻造温度范围窄,如工艺不当,锻件会产生各类缺陷.某航空发动机拉杆的原材料采用TC4特钛合金,是一种典型的长轴类锻件,锻件验收技术条件较高,为保证锻件质量,并展了自由锻和模锻的工艺试验.针对模锻后出现的局部未充满缺陷,制定了减少坯料转移时间、改进模具预热方式等措施,通过试制验证了措施的有效性,获得了满足设计图样规定的锻件,确定了锻造工艺参数.     

TC4钛合金高温胀拉成形实验研究

钛合金钣金件质量轻,高比强度,高低温力学性能好,耐腐蚀,广泛的应用于航空航天、汽车、舰船等领域。通过高温胀拉成形实验探究TC4钛合金板材在高温条件下的成形性能,得到TC4高温成形极限曲线图。结果表明,TC4钛合金板材在加热状态下,塑形明显提高,成形性能显著提升。