GB/T 228新标准速率控制模式对屈服强度的影响

在GB/T 228征求意见稿中规定了方法A和方法B速率控制模式,主要分为基于引伸计反馈的应变速率控制,以及根据平行长度估计的应变速率,即通过控制平行长度与需要的应变速率相乘得到的横梁分离速率.采用GB/T228新标准中规定的不同速率控制模式对连续屈服和不连续屈服试样材料屈服强度(规定塑性延伸强度)进行试验,探讨了不同速...     

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.     

铁素体基体强度对粒状组织钢屈服强度的影响

建立了粒状组织钢的微观力学模型,根据实际的应力一应变曲线分离出了铁素体基体的屈服强度及加工硬化率,并讨论了铁素体基体的强度对粒状组织钢屈服强度的影响,结果表明,在马氏体含量一定时,粒状组织钢的屈服强度随铁素体基体屈服强度的增加而线性增加,并与铁素体基体的加工硬化率成指数函数关系;通过微合金化提高铁素体基体的强度是提高粒状组织钢屈服强度的重要途径.     

应变速率对铸态Ti40阻燃钛合金热变形行为的影响

利用热模拟试验机对铸态Ti40合金在950～1100℃、0.001～1.0s<'-1>条件下进行热压缩试验,研究了应变速率对该合金流动应力和变形组织的影响.结果表明,流动应力随应变速率的增大而增大,不同温度和应变速率的真应力-真应变曲线呈稳态流动型.温度越低,发生动态再结晶的应变速率越小,且动态再结晶晶粒的体积分数和平均晶粒尺寸均随应变速率的减小而增大.在实验热力参数下的动态再结晶程度比较低,最大的体积分数在20%左右,再结晶晶粒的平均尺寸为19.2～47.0μm.从降低能耗和提高加工性能等角度考虑,在950～1000℃,应变速率以小于0.1s<'-1>为宜;在1050℃附近,应变速率以小于1.0s<'-1>为宜;在1100℃附近,应变速率以1.0～0.001s<'-1>较适宜.     

基于计算机模拟的钛合金线性摩擦焊接焊缝内部残余应力分析

基于轮廓法测量通过线性摩擦焊接的TC17钛合金接头内部残余应力是一个能够获得接头内部应力状况的全新破坏性技术。首先将试样切成两半;然后测量由于残余应力的释放而引起的平面轮廓的位移;最后将切面的测量轮廓作为边界条件,用线弹性有限元计算垂直于切割平面的残余应力。对TC17钛合金线性摩擦焊接接头的内部应力分布进行分析。结果表明,TC17线性摩擦焊接焊缝的拉伸残余应力主要集中在距离焊缝中心12 mm的区域内;拉应力峰值处于焊缝中心,达到360 MPa(约为TC17合金屈服强度的1/3);应力在厚度方向的分布是不均匀的,并且内部的应力大于邻近的顶部和底部表面的应力。     

钛合金微弧氧化膜表面形貌对膜/环氧树脂结合强度的影响

采用微弧氧化法于硅酸钠溶液体系中在钛合金表面制备了氧化物陶瓷膜, 用剪切法测试了氧化膜与环氧树脂之间的结合强度, 通过SEM研究了陶瓷膜剪切前后表面形貌的变化.结果表明: 陶瓷膜表面的微孔直径、粗糙度随微弧氧化频率的增大而减小; 陶瓷膜/环氧树脂的结合强度随频率的增加先是快速上升, 当频率增加至400Hz时, 膜层的结合强度达到最高值56.9MPa, 随后结合强度逐渐下降并趋于平缓.     

模拟深海环境中阴极极化电位对钛合金应力腐蚀敏感性的影响

通过电化学试验和慢应变速率试验研究了阴极极化电位对钛合金Ti80、Ti75和Ti31在模拟深海环境中应力腐蚀敏感性的影响。结果表明：随着阴极极化电位的负移,3种钛合金的应力腐蚀敏感性均呈现上升趋势,在模拟深海环境中,Ti80、Ti75和Ti31无明显应力腐蚀倾向的最负阴极极化电位(相对于Ag/AgCl电极)分别为-0.77 V、-0.73 V和-0.73 V。     

TC17钛合金激光冲击温强化的数值模拟研究

目的掌握激光冲击温强化温度对强化效果的影响规律方法通过有限元模拟的方式,对TC17钛合金激光冲击温强化温度对残余应力和塑性变形的影响进行了初步研究。结果随着温度的增加,残余应力先增加后减少,当温度为200℃时,表面和深度方向的残余应力最大,此时基体最大残余应力达到-238 MPa。随着温度的增加,塑性变形先增加后减少,当温度为200℃时,塑性变形量达到最大。不同冲击顺序会影响材料的流动方向,后冲击的激光使材料向先冲击激光留下的凹坑运动,从而影响材料的表面形貌。仿真分析与验证实验的最大残余应力相差5%,从侧面证明了仿真结果的准确性。结论温度是影响激光冲击温强化效果的重要因素。TC17钛合金在200℃时的强化效果最好,所研究的模拟方法为激光冲击强化温度仿真提供了一种新思路。     

Ta涂层对CVD单晶金刚石焊接强度的影响

目的 提高金刚石的可焊性,促进金刚石与异质合金的连接。方法 采用双辉等离子体表面合金化(DGPSA)技术在CVD单晶金刚石表面沉积Ta涂层,然后利用Ag–Cu–Ti(Ti的质量分数为2%)钎料合金将Ta涂层单晶金刚石与硬质合金(WC–Co)在真空钎焊炉中进行焊接。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析Ta涂层及焊后截面的物相组成、表面微观形貌、截面微观形貌、元素分布。使用万能试验机对有Ta涂层和无Ta涂层的焊后样品进行剪切断裂试验,对焊接后样品的界面结合强度进行探究。结果 在合金化温度为850 ℃下,随着沉积时间(5、15、30、60 min)的延长,Ta涂层的厚度从0.35 μm增至7.96 μm,晶粒由纳米晶转变为柱状晶,整个涂层由沉积层Ⅰ和扩散层Ⅱ组成,且在金刚石/Ta涂层界面处生成了2种力学性能良好的金属型碳化物,即TaC和Ta2C。焊接接头的剪切强度随着Ta涂层沉积时间的延长,呈先增大后减小的趋势。结论 当沉积时间为30 min时,Ta涂层的厚度为3.47 μm,与WC–Co焊接后其剪切强度达到最大值(115.6 MPa),且大于无Ta涂层焊接样品的剪切强度(75.6 MPa),证明Ta涂层对单晶金刚石的可焊性有明显的促进作用。     

显微组织对BT20钛合金应力松弛行为的影响

利用弯曲应力松弛方法研究了魏氏组织和等轴组织BT20钛合金的应力松弛行为和应力松弛过程中的塑性应变速率和应力的关系.研究表明,在200℃应力松弛的时候,BT20合金等轴组织具有较好的抗松弛性能;在400℃和600℃时BT20合金魏氏组织具有较好的抗松弛性能.     

SP700钛合金热压缩失稳变形数值模拟研究

利用SP700钛合金在Gleeble-3800型热模拟试验机下进行等温恒应变速率压缩得到的实验数据,构建出基于Prasad失稳准则的失稳图,得到在变形温度为700 ~ 950 ℃、应变速率为0.001 ~ 1 s_^-1时SP700钛合金的热压缩失稳变形的边界条件,并以此为基础结合Deform-3D有限元软件对SP700钛合金在热压缩过程中失稳变形区域的分布及变化情况进行有限元数值模拟研究。结果表明：热压缩实验得到的SP700钛合金微观组织与有限元数值模拟结果的吻合度较高,即通过Deform-3D有限元软件可以有效模拟预测出SP700钛合金热压缩过程的失稳变形区域的分布及变化情况。     

钛合金阀门抗冲击性能分析

以角型截止阀为例,采用响应谱分析方法对其模态和抗冲击性能进行分析,得到钛合金阀门的模态频率和三向应力,采用试验方式对其抗冲击性能进行验证。同时针对同一结构的角型截止阀,采用不同类型的常用材质进行抗冲击分析,得到不同材质对阀门抗冲击性能的影响。结果表明:响应谱数值分析方法可为阀门的抗冲击性能提供有效的参考;模型受冲击作用时,应力分布受结构影响较大,受材料影响较小,最大应力值受材料影响较大;相同结构不同材质的阀门抗冲击性能由高到低依次为TA31、TA2、QAl10-5-5和06Cr19Ni10。采用模拟分析和试验验证的方式对阀门的抗冲击性能进行分析研究,为该类阀门的工程化设计提供参考。     

基于计算机模拟的钛合金铸件充型过程分析与优化

以结构复杂的ZTC4合金铸件为研究对象,借助计算机仿真技术对铸件的充型过程进行分析;预测铸件中铁豆和缩孔等缺陷出现的部位。预测结果与实际铸造情况吻合。根据分析和试验结果,对铸造工艺进行优化,消除了铸件缺陷。     

钛合金表面激光重熔高温抗氧化涂层温度场仿真

利用ANSYS有限元软件,综合考虑了材料的物性参数、换热系数、相变潜热以及激光的热源模型,建立了TC4钛合金表面激光重熔NiCoCrAl-Y2O3涂层连续移动三维温度场有限元模型.在不同的激光工艺参数下,通过数值模拟,所得到的模拟结果和实验结果相吻合,表明所建立的计算模型是正确可靠的.并且所得到的数值模拟结果可为制备高性能的NiCoCrAl-Y2O3涂层优化工艺参数提供依据.     

钛合金表面离子渗钼及耐磨性研究

采用离子渗金属技术对Ti6Al4V(TC4)钛合金进行了离子渗钼,并用扫描电镜、X射线衍射、能谱分析、显微硬度和磨损试验等对渗层的组织、相组成、成分、显微硬度和磨损性能进行了研究。结果表明,TC4合金经离子渗Mo后,表面可形成MoTi相合金层,使材料的硬度有较大的提高,表面常温干摩擦的摩擦因数比基体的低,磨痕比基体的窄,表现出较好的耐磨性能。     

Ti40合金热压缩变形过程的开裂行为研究

用渗流铸造法制备了3种特殊孔结构(宽孔径范围孔结构、层状梯度孔结构、层状周期孔结构)的Al-Si12泡沫,对其吸声性能进行了研究.结果表明,相同厚度下,层数多的层状梯度孔径结构泡沫铝的吸声性能优于层数少的梯度孔径结构泡沫铝;层数多的层状周期孔结构泡沫铝的吸声性能比层数少的周期孔结构泡沫铝的吸声性能略有提高;具有4层周期孔结构的Al-Si12泡沫铝样品具有较好的吸声性能,其平均吸声系数为0.82,比常规单一孔径结构的泡沫铝的平均吸声系数提高了0.21,其原因与扩张室结构、流阻及微型谐振腔有关.     

多元Nb—Ti—Al合金的热压缩模拟

对多元Nb-Ti-Al合金热压缩后的屈服曲线和显微组织进行了研究.结果表明:合金在室温低应变速率条件下不存在屈服软化现象;在高温大变形速率条件下存在屈服软化现象,且随着试验温度的降低和应变速率的增大,软化程度增大.其中在950℃时发生的屈服软化主要是由组织中溶质的再分配引起;而1050℃和1150℃时的屈服软化主要是由动态再结晶引起.     

钛合金弹性性质的多尺度模拟

钛合金弹性性质因其组成成分以及组织结构的差异而不同,如高纯Ti的弹性模量约为93 ~ 120.5 GPa。本文基于多尺度弹性响应本构模型,以双相α+β钛合金为例,理论预测了钛合金载荷作用下的等效弹性响应,理论计算了不同相含量的钛合金等效弹性性质,如等效弹性模量E ?、等效体积模量K ?、等效剪切模量G ?以及等效泊松比ν ?,揭示了相含量对钛合金弹性性质的影响机制。与不同细观力学模型以及实验测量值的比较表明,双相钛合金E ?受α相的影响较大,且α相的降低,近似从111.11 GPa逐渐降至87.49 GPa;K ?、G ?以及ν ?受β相的影响较大,随β相的增加,K ?近似从104.12 GPa增至117.21 GPa,G ?从42.02 GPa降至31.81 GPa,ν ?从0.322增至0.376,模型预测值与实验测量值大致相当,从而证实了该模型的准确性。     

钛合金电磁铆接数值模拟

为了更深入地认识钛合金铆钉成型时镦头内温度场的变化及其对绝热剪切带形成的影响,在ABAQUS平台上建立了3D有限元模型,综合考虑了材料的应变硬化、应变率硬化、热软化效应及摩擦和结构的非线性.计算表明:剪切带内应变高度集中,温升高达500℃,高温区域与剪切带基本重合,最高温度超过了其再结晶温度.     

TC4钛合金的显微组织及其抗冲击韧性

对TC4钛合金采用不同的热处理工艺,获得了马氏体组织、粗大网篮组织、针状组织、魏氏组织、蠕虫状组织和等轴状+块状双态组织的组织状态,采用夏比冲击试验,对其抗冲击韧性进行分析.结果表明:不同组织状态的TC4钛合金,其抗冲击韧性存在较大差异,原始态TC4钛合金为粗大的魏氏组织,抗冲击韧性很差,Akv2可达20 J;热处理后,等轴状+块状双态组织的冲击功最高,Akv2可达60 J,抗冲击韧性较好;马氏体组织、针状组织、粗大篮网状组织和魏氏组织的冲击功较低,Akv2可达40J,抗冲击韧性较差;蠕虫状组织冲击功最低,Akv2约为30 J,抗冲击韧性最差.