TA15钦合金管材开裂失效分析

对开裂的TA15钛合金管材进行宏观检查,观察裂纹打开断口的宏微观形貌;对金相组织进行了研究,确定了该钦合金管材的失效模式,并对其开裂原因进行了分析.结果表明:TA15钦合金管材表面裂纹的产生,是由内表面局部短时超温形成的花斑和表面存在的残余拉应力的共同作用导致的.由于花斑的形成主要与热加工工艺过程中内表面的摩擦生热有关,所以在零件设计时应考虑钛合金零件设计的通用原则.     

TA15钛合金高温持久腐蚀行为研究

为深入分析热盐应力腐蚀对TA15钛合金高温性能的影响,对大规格TA15钛合金棒材进行不同的表面腐蚀处理,测试了500℃/470 MPa条件下的持久性能,并对试样表面、断口处的组织特征进行观察,分析TA15钛合金的热盐应力腐蚀机制。结果表明：在500℃/470 MPa下,TA15钛合金对热盐应力腐蚀非常敏感,导致持久寿命显著降低;在腐蚀过程中,沿着α相界(β基体)发生复杂的化学反应,形成腐蚀氧化物并向内扩散;应力作用加速了腐蚀裂纹扩展,形成沿晶断裂特征,降低了试样的持久寿命。     

TA15挤压管材断裂成因分析

<正>某钛加工公司TA15挤压管材经热处理后,在压力矫直的过程中发生断裂,针对断裂失效的问题,采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析方法,对该管材进行了宏观形貌检查、显微组织检查、断口扫描分析及能谱成分定性分析,确定了该TA15钛合金管材的失效模式及断裂原因。结果表明：该管材表面裂纹的产生是由于管材表面存在未处理干净的氧化皮从而导致出现了亮白层(表面污染层),随后在矫直过程中,由于矫直辊与管材下压操作配合不当而导致管材表面被挤压变形,     

TA18钛合金管冷轧开裂原因分析

通过宏观检查、化学成分分析、金相检验、断口扫描和硬度测试对某批TA18钛合金管材在冷轧时发生开裂的原因进行了分析。结果表明:该TA18钛合金管材冷轧开裂主要是因为熔炼中添加了铁钉,造成局部Fe元素含量偏高,导致材料局部硬度偏大、性能不均。     

TA15钛合金锻件裂纹分析

TA15钛合金锻件在加工过程中,发现加工表面存在裂纹。通过对裂纹形态、裂纹断口的宏微观特征、裂纹金相、材质组织及硬度等检测与分析,得出了裂纹性质及产生原因,并通过裂纹断口温色对比分析以及断口微区成分分析,获得了裂纹产生的温度范围。结果表明,TA15钛合金裂纹为锻造折叠裂纹,折叠裂纹在锻造过程中发生了扩展。裂纹主要是由于表面没有清理干净的氧化皮卷入所致。裂纹左侧棕红色断口形成温度高于800℃,右侧灰色断口形成温度不高于500℃。     

TA15钛合金零件热校形方法

研究了真空重复退火对TA15钛合金组织性能的影响;基于TA15钛合金典型零件,对其变形校正方法、校正工艺参数进行了分析。结果表明,TA15钛合金随着重复退火次数的增加,材料强度略有下降,塑性略有上升,但变化幅度不大;随退火次数增加,合金再结晶程度更加完全,残留β相的分布更加弥散,组织类型未发生变化,合金组织稳定,TA15钛合金零件可以采用热校形的方法进行变形校正。经对典型零件热校形,确定了TA15钛合金的热校形工艺参数。     

TC11钛合金离心叶轮内孔裂纹分析

钛合金整体离心叶轮内孔采用F275橡胶圈密封,在工作一段时间后发现与橡胶圈接触的内孔表面存在大量裂纹.采用断口宏微观观察、能谱成分检测、金相检验等试验方法,对裂纹性质和原因进行了研究.结果表明,离心叶轮内孔表面裂纹性质为应力腐蚀开裂,裂纹形成主要原因是F275橡胶圈在约400 ℃温度下裂解,使TC11钛合金在含氟气氛中形成应力腐蚀裂纹.模拟试验很好的验证了裂纹性质和产生原因.     

不同工艺制备TA15钛合金管材北大核心CSCD

采用锻造法、挤压法、斜轧法3种不同工艺制备TA15钛合金管材,并对比了性能、组织、外观尺寸及生产成本等方面的差异。结果表明:3种工艺均可以制备抗拉强度为900~1130 MPa,伸长率≥9%,断面收缩率≥25%,冲击功≥28 J的TA15钛合金管材,且锻造法制备的管材的表面质量及尺寸精度较挤压法和斜轧法更好;锻造法和挤压法制备的TA15钛合金管材的显微组织为α+β双态组织,而斜轧法制备的TA15钛合金管材的显微组织为粗大的魏氏体组织;锻造法和挤压法制备的TA15钛合金管材均具有良好的强度、塑性及冲击韧性等综合性能,但加工成本较高,适用制作性能要求高的零部件,而斜轧法制备的TA15钛合金管材的塑性较差,但加工成本最低,适用使用要求低的场合。研究为根据不同需求选择合适的工艺提供了理论指导。     

退火制度对TA15挤压管材的组织与性能的影响

研究了TA15钛合金挤压管材的退火制度对组织及性能的影响。结果表明,TA15钛合金挤压管材随退火温度从700℃升高到960℃,Rm分别从1050MPa降到985MPa,A从14％升到15％,表明强度下降幅度甚小、塑性变化不大。在700～850℃退火可消除管材内应力并有部分再结晶,温度升高到900℃时,TA15再结晶进行得充分完全,组织得到了细化、球化,管材的力学性能良好。     

表面处理工艺对TA15钛合金板材弯曲性能的影响

采用研磨抛光、酸洗减薄以及研磨抛光+酸洗减薄3种工艺对退火态TA15钛合金板材进行表面处理,研究了不同表面处理工艺对板材弯曲性能的影响,并分析了板材弯曲开裂机理。结果表明：经研磨抛光+酸洗减薄的联合工艺处理后板材的弯曲角度最大,酸洗减薄工艺次之,研磨抛光工艺最小。经研磨抛光后,试样表面形貌呈现出锯齿状纹理,而研磨抛光+酸洗减薄工艺可以钝化研磨抛光形成的锯齿状磨削纹理,降低表面粗糙度,获得更加平整的表面。经分析,认为弯曲试样的开裂机理是试样弯曲过程中,锯齿状纹理处易产生局部应力集中,形成裂纹源或成为裂纹扩展的通道。研磨抛光试样的弯曲断口分析表明,裂纹起源于试样表面,韧窝形态呈现多而深的特征,为典型的韧性撕裂断口。     

飞机液压系统用TA18钛合金管材性能特殊性研究

给出了收缩应变比(CSR)的测试原理及方法,研究了CSR与TA18钛合金管材织构、拉伸性能之间的关系。结果表明,TA18钛合金管材的织构越强,管材的CSR值也会越高。通过研究TA18钛合金管材在不同温度下的拉伸性能,发现随着温度的降低,TA18钛合金管材的强度、塑性均升高,这主要与其在不同温度下的塑性变形机制有关。TA18钛合金管材的CSR值与屈强比、伸长率成正比关系,提高管材的屈强比、伸长率可提高CSR值。通过对TA18钛合金管材的CSR值进行测定,可以反映管材径向和周向的变形性能,解决了管材径向和周向性能评价难题。     

TA15钛合金喷丸强化

为研究喷丸工艺对钛合金材料的强化效果,对TA15钛合金进行喷丸强化实验,并分别在手持式粗糙度仪和液压伺服疲劳试验机上测试了材料强化后的疲劳寿命及表面粗糙度。研究发现,喷丸强化能提高TA15钛合金的疲劳寿命,在弹丸S280、喷丸强度0.15mmA～0.2mmA条件下,可获得相对最好的疲劳性能。强化后的试样表面粗糙度与疲劳寿命的关系表明,较好的表面粗糙度可以获得较高的疲劳寿命,说明表面粗糙度是影响TA15钛合金材料疲劳寿命的因素之一。研究结果对TA15钛合金材料的喷丸强化工艺设计,具有指导作用。     

高强度钛合金管材残余应力测试及对比分析

无缝TA18钛合金管材的制备通常要经历大变形量的冷轧工艺,不可避免地引入残余应力。本实验利用X射线残余应力测试技术,对不同工艺条件制备的TA18(Ti-3Al-2.5V)合金多种规格冷轧管材外表面的残余应力进行了测试,并对比了管材切向残余应力的差别,针对其差别讨论了可能产生的原因。结果表明,工艺不当会导致钛合金管材在切向呈现拉应力,而适宜的工艺则在钛合金管材的切向形成压应力。残余拉应力显著地降低材料的应力腐蚀抗力和疲劳抗力,而残余压应力却可以不同程度地提高材料的疲劳寿命。因此,对比实验数据可以得出,TA18管材需要稳定制备工艺,从而达到残余压应力的应力状态,才能拥有更好的服役性能。     

不同Q值冷轧对TA18钛合金管材织构及力学性能的影响

研究不同Q值冷轧工艺对高强TA18钛合金管材织构及力学性能的影响。测试比较了两种工艺获得的管材的拉伸性能、CSR值和（0002）面极图、ODF截图。结果表明,冷轧加工TA18钛合金管材的Q〉1时,管材径向压力占优势,会形成晶向[0002]与管材径向平行的织构,以径向织构为主的管材综合性能较好,可满足AMS标准要求;当冷轧加工TA18钛合金管材的Q〈1时,切向压力占优势,会形成晶向[0002]与管材切向平行的织构,以切向织构为主的管材塑性较差,无法满足AMS标准要求。     

孪生行为对TA18钛合金管材塑性的影响

利用电液伺服材料试验机,对直径为Φ16的TA18(Ti-3Al-2.5V)钛合金管材试样分别在–60,25,100,200,300和350℃下进行了静态拉伸试验,并结合TEM观察TA18钛合金管材在高低温下的显微组织。结果表明,TA18钛合金管材的强度和塑性均随温度的升高而降低;通过TEM观察,在–60℃拉伸的管材中观察到明显的孪生,而在350℃拉伸的管材中没有观察到孪生现象。结果表明:孪生对不同温度下TA18钛合金管材的塑性变形起着至关重要的作用。     

激光冲击强化对TA15钛合金双孔结构显微组织和疲劳性能的影响

对TA15钛合金进行激光冲击强化,研究了激光冲击强化对双孔结构试样显微组织、残余应力和疲劳性能的影响。结果表明,经激光能量25 J、圆形光斑?4 mm,冲击2次的激光冲击强化后,TA15钛合金晶体内部形成了大量的高密度位错和位错墙;同时在材料表面引入高达-500 MPa的残余压应力,可以平衡疲劳载荷作用下产生的拉应力,有效抑制疲劳裂纹萌生并减缓裂纹扩展速率。激光冲击强化可以大大提高钛合金双孔结构的疲劳寿命,相对于未强化试样提高了60%～89%,这是由于激光冲击强化引入的较大残余压应力使得裂纹尖端的有效应力强度因子大大减小,当有效应力强度因子小于材料的断裂韧性时,疲劳裂纹的扩展会被抑制或停止,从而提高疲劳寿命。     

扫描方式和退火热处理对激光快速成形TA15钛合金组织与性能的影响

分别采用单向扫描和编织扫描方式,激光快速成形了两个TA15钛合金厚壁零件,研究了扫描方式、退火热处理对TA15钛合金组织和拉伸力学性能的影响。结果表明,激光快速成形TA15钛合金具有良好的金相组织热稳定性。编织扫描方式可显著细化TA15钛合金的金相组织,与单向扫描方式制备的TA15钛合金相比,编织扫描方式制备的TA15钛合金具有更高的力学性能。两种扫描方式制备的TA15钛合金,其沉积态和热处理态的拉伸性能具有各向异性,经940℃/1 h/AC热处理后,两种扫描方式制备的TA15钛合金沿水平方向和垂直方向的拉伸力学性能均超过TA15钛合金退火锻件的力学性能标准。     

TA7钛合金在不同镦粗条件下缺陷形成的研究

钛合金锻造时毛坯温度与模具温度差对它的变形量及成形质量有很大影响。通过改变毛坯温度与模具预热温度差研究了轧制态TA7在不同温度差下镦粗后出现第一条宏观裂纹的规律。当毛坯与模具温差710℃、变形量达到70%时,TA7钛合金表面出现第一条可见裂纹,内部沿45°方向出现剪切裂纹;当毛坯与模具温差达到560℃、变形量达到80%时,TA7钛合金表面出现裂纹,锻件内部小变形区出现纵向裂纹;毛坯与模具温差为410℃、变形量为80%时,钛合金表面与内部均未见宏观裂纹。     

应力水平对线弧增材制造TA15钛合金疲劳行为的影响

以原位轧制线弧增材制造TA15合金为研究对象,研究了退火态TA15合金的疲劳性能与疲劳断裂失效行为。结果表明,退火态TA15合金的轧向和纵向组织均以α/β片层交叠形成的网篮组织为主,局部存在等轴晶粒分布。通过对S-N曲线进行拟合,TA15钛合金疲劳极限为311 MPa。试样断口包含疲劳裂纹源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区。裂纹均从表面萌生,同时裂纹扩展区存在大量的疲劳辉纹和二次裂纹,瞬断区由等轴状的韧窝构成,呈现典型的准解理断裂特征。在低循环应力下,裂纹主要穿过或沿着α/β片层组织进行扩展,裂纹扩展路径较长;在高循环应力下,裂纹开始沿着原始β晶界扩展,二次裂纹扩展路径较短但数量较多。疲劳裂纹容易沿着组织中相对薄弱的位置进行扩展,并且二次裂纹周围有裂纹分支生成。     

钛合金壳体开裂失效分析

某钛合金壳体在进行冲击试验时开裂,外表面有液压油喷出.对钛合金壳体裂纹进行了外观检查,对其裂纹断口进行了宏、微观观察,并对其组织和硬度进行了检查.结果表明:钛合金壳体的裂纹性质为疲劳开裂;在壳体进行粗加工过程中,壳体壁厚较薄部位的硬而脆的富氧α层处萌生了裂纹,并发生了扩展.