德科学家“软化”钛合金

为降低钛合金加工成本 ,德国不伦瑞克大学的材料科学家在材料金属结构上做文章 ,他们先设法将钛合金软化 ,并对其进行加工 ,然后再将材料的特性复原。钛合金强度大、重量轻、耐热性能好 ,适用于船只、汽车、航空航天工业 ,被人们视为未来材料。新型波音 777客机采用了约 9%的钛合金材料。然而 ,钛合金的加工难度极大 ,如加工一个船用涡轮压缩机轮需要 5 0h ,而加工一个铝合金的同样部件仅需 5h。不伦瑞克的科学家采用了一种专门热处理方法 ,将氢原子渗入材料 ,渗氢的钛合金相对软化。对软化的钛合金进行切削加工证明 ,这时加工设备所承受的…     

“软化”钛合金的新方法

为降低钛合金加工成本,德国不伦瑞克大学的材料科学家从金属材料结构上着手,先设法将钛合金软化,并对其进行加工,然后再将材料的特性复原。钛合金强度大、质量轻、耐热性能好,适用于船只、汽车、航空航天工业,被人们视为未来材料。然而,钛合金的加工难度极大,为此科学家采用一种专门的热处理方法,将氢原子渗入材料,掺氢的钛合金相对软化。对软化的钛合金进行切削加工证明,此时加工设备所承受的机械和热负载明显降低,切削力仅为过去的50%,大大降低了加工成本。加工完后,再经热处理工序,使材料的特性回到原先状态。□“软化”钛合金的新方法…     

置氢TC17钛合金组织演变规律及高温变形行为

为了改善了TC17钛合金热加工性能,对TC17钛合金进行了置氢处理,通过金相观察和X射线衍射分析,研究了置氢后TC17钛合金的微观组织及相转变规律,在变形温度800～860℃、应变速率0.001～0.1 s^-1的条件下,对置氢TC17钛合金进行了高温压缩试验,研究了置氢TC17钛合金的热变形行为,并对其热变形激活能进行了计算分析。结果显示,TC17钛合金原始组织为典型的网篮组织,由α+β相组成,随着氢含量的增加,针状α相数量减少,β相增多,当氢含量超过0.40%(质量分数)时,钛合金中依次出现了γ氢化物和δ氢化物。置氢TC17钛合金不仅是温度敏感型材料、速率敏感型材料,也是氢含量敏感型材料,在氢含量0.2%时,峰值应力达到最小值,与原始合金相比,变形温度可降低40℃,应变速率可提高1个数量级。同时,氢含量0.2%的TC17钛合金变形激活能也达到最小值162 kJ/mol,其热变形软化机制为动态回复。     

置氢对TB8钛合金室温压缩性能的影响

通过热氢处理技术在钛合金中引入临时元素氢,可以改变钛合金的相组成,进而改变钛合金的力学性能和加工性能。文章采用压缩实验研究置氢对TB8合金室温压缩性能的影响,并利用OM、XRD和DTA等方法研究固态置氢后TB8钛合金微观组织和相变的演变过程。结果表明,氢降低了TB8合金的β相转变温度,在氢含量为0.7wt%时组织完全转变成β相,置氢后合金中生成了δ氢化物和ω相;氢对TB8合金的塑性影响较小,但由于β相的软化作用,使置氢后合金的屈服强度低于原始合金,应变硬化能力随氢含量的增加而逐渐增强,主要是由氢原子及氢化物对位错的阻碍作用所致。     

钛合金热氢处理技术及其应用前景

钛合金热氢处理技术是利用氢致塑性、氢致相变以及钛合金中氢的可逆合金化作用以实现钛氢系统最佳组织结构、改善加工性能的一种新体系、新方法和新手段，利用该技术不仅可以改善钛合金的加工性能，而且可以提高钛制件的使用性能，降低钛产品的制造成本，提高钛合金的加工效率。综述了钛合金中氢对改善压力加工、扩散加工、机械加工和铸造钛合金变质加工的组织、力学性能和加工性能的作用，简要分析了其改性机理，展望了钛合金热氢处理技术的应用前景。     

钛合金电火花诱导可控烧蚀及车削修整复合加工试验研究

根据钛合金在一定温度和氧气压力条件下发生快速氧化燃烧现象,在电火花诱导放电所提供的高温热源和助燃氧气作用下,对钛合金进行电火花放电诱导可控烧蚀,同时通过车刀对形成的烧蚀及软化层进行在线机械修整,提高表面质量。对TC4钛合金进行常规电火花加工、电火花诱导可控烧蚀加工和电火花诱导可控烧蚀及车削修整复合加工对比试验,结果表明:电火花诱导可控烧蚀及车削修整复合加工具有加工速度快、电极损耗低等优点,并分析了氧气压力、工件转速、电极材料等对加工效果的影响。     

钛合金自锁螺帽冷挤压模具设计及制造

分析了钛合金自锁螺帽冷挤压成形工艺及制订,介绍了钛合金的材料特性,毛坯软化热处理和表面润滑处理。阐述了该制件的模具结构设计,模具材料及主要模具零件的加工技术要求。     

钛合金电解加工的吸氢

一、前言钛合金是一种氢敏感的合金,一旦钛合金含氢量增加,就会增加其脆性,疲劳强度和冲击韧性急剧降低。当钛中氢超过150ppm时,容易造成白点、绂纹等缺陷,有的甚至导致材料的氢脆断裂,因此,钛合金在应用或加工工艺中,严格控制钛合金中氮的含量对保证产品质量有着十分重要的意义。     

超声波对Ti-6AI-4V合金电火花加工特性的影响

钛合金是比强度高、耐蚀性、耐热性具佳的轻金属材料。在航空、汽车、深海潜水艇、生物体用材等方面有广泛应用。 然而,钛合金的导热率仅为铜的六十分之一,切削加工时易产生热量集中,导致工具磨损加剧,是典型的难切削加工材。 电火花加工时,工具电极与被加工物体不接触,故对材料的机械性能几乎没有影响。可作为难切削加工材料钛合金的加工     

去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响

在井式空气炉内按GJB 3763A—2004标准的最高温度和最长保温时间对TC18和TC21钛合金进行了去应力退火,研究了空气炉去应力退火对TC18和TC21钛合金吸氢含量的影响。结果表明:与去应力退火前相比,TC18钛合金经空气炉去应力退火后氢含量有所增加,而TC21钛合金氢含量反而降低。经去应力退火后,TC18和TC21钛合金的氢含量分别为0.0029%和0.0025%,远小于材料规范要求的氢含量(＜0.015%);随表层至中心(深度变化),氢含量未见明显的规律性变化,里层氢含量与表层氢含量相差不大。从吸氢量考虑,该两种钛合金均可采用空气炉进行消除应力热处理。     

热氢处理对Ti600钛合金组织和性能的影响

针对近α型Ti600钛合金热加工抗力大、变形困难等问题,通过对实验样品分别进行5种不同氢含量的置氢处理和真空退火除氢,研究热氢处理过程中Ti600钛合金的组织结构演变和高温力学特性,探讨热氢处理对钛合金组织和高温力学行为等热加工工艺塑性的影响规律。研究表明,对于Ti600钛合金,热氢处理后合金出现不同程度的组织细化,置氢量在0.1%～0.5%范围内,热氢处理可有效提高Ti600近α型合金的热加工工艺塑性。     

热氢处理炉真空加热温度场数值模拟与分析

钛合金热氢处理技术是利用氢在钛合金中的可逆化作用,改善钛合金微观组织与机加工性能的一种新技术.其中,热氢处理炉是钛合金加热渗氢、脱氢的重要设备,加热均匀性和加热效率是加热室设计过程中需考虑的关键技术,会直接影响钛合金热氢处理过程中的效率和质量.针对适用于钛合金的热氢处理炉进行真空加热过程温度场数值模拟分析,建立真空加热...     

钛合金Ti-6Al-4V的电火花加工试验研究

对钛合金Ti-6Al-4V进行了电火花加工试验研究,以加工极性、脉宽、峰值电流为试验因素,探讨其对TC4钛合金的材料去除率、电极相对损耗及工件表面微裂纹的影响规律。结果表明:占空比一定、采用正极性或负极性加工时,增加峰值电流皆可提高其材料去除率,且负极性加工影响更为显著;同时,负极性加工可获得较低的电极相对损耗。无论选用何种加工极性,增大峰值电流与脉宽,都会导致TC4钛合金加工表面出现显著的微裂纹,且负极性加工时的工件表面微裂纹密度大于正极性加工;同时,TC4钛合金加工表面皆有TiC生成,使电火花加工TC4钛合金时的材料去除率降低。     

车-铣组合切削在钛合金加工中的应用研究

针对钛合金产品加工困难的问题,通过分析钛合金的切削加工性能,分别从刀具材料、刀具角度、切削用量及切削液等方面论述了钛合金产品车削加工工艺的优化策略,提出了采用楔形刀具和车-铣组合切削方式改善钛合金切削加工条件和提高加工效率的新思路,解决了传统切削加工钛合金产品的技术难题,对进一步研究钛合金的切削加工工艺具有一定的参考价值和生产指导意义。     

脱合金法在TC4钛合金磁粒研磨光整加工中的应用

为解决TC4钛合金表面材料的定量去除问题,提高TC4钛合金磁粒研磨光整加工的效率,采用电化学脱合金法对不同浓度的Na OH溶液进行分析,得出最佳电解液浓度为1.5 mol/L;利用动电位和恒电位极化确定脱合金临界电压为2.1 V。在1.5 mol/L NaOH溶液中,2.1 V电压下进行脱合金试验,TC4钛合金表面获得连续均匀的纳米多孔结构。脱合金3、6、9 h后,工件表面纳米多孔层的维氏硬度分别降低29.4%、39.5%、46.7%。摩擦磨损试验中,磨球穿透纳米多孔层的时间分别为11、21、35 min,纳米多孔层厚度分别达到2.2、3.8和6.2μm。对TC4钛合金和脱合金工件进行磁粒研磨光整加工,研磨加工165 min后,TC4钛合金表面6.2μm厚度的磨痕得到有效去除;研磨加工45 min后,脱合金工件表面6.2μm厚度的纳米多孔层被有效去除,研磨效率提升72.7%。使用脱合金-磁粒研磨复合加工的方法,实现了TC4钛合金表面材料的定量去除,而且降低了表面材料的维氏硬度,提高了磁粒研磨的加工效率。     

氢对TC4钛合金电子束焊接头疲劳断裂特性的影响

采用统计分析的方法研究了固溶氧对TC4钛合金电子束焊接头疲劳寿命的影响,并对接头试样的疲劳断裂位置和疲劳断口形貌进行了观察与分析.结果表明,氢显著降低了TC4钛合金试样的疲劳寿命,氢含量0.028％(质量分数)的钛合金的疲劳寿命仅为未充氢试样的一半,当氢含量增大到0.120％时,疲劳寿命降到了未充氢的五分之一.疲劳试样多数断于接头的热影响区,造成这一结果的主要原因是热影响区的组织不均匀性和氢含量相对较高.断口的形貌特征表明,氢促进了疲劳裂纹的萌生和增加了裂纹扩展的速度,导致钛合金电子束焊接头的疲劳寿命显著降低.     

热氢处理对TC4钛合金切削加工性的影响

采用热氢处理技术对TC4钛合金进行了渗氢处理,对不同氢含量试件进行车削试验,测量切削力、表面粗糙度以及观察切屑形貌,研究氢对TC4钛合金切削加工性的影响.结果表明:渗入一定量的氢后,TC4钛合金的切削加工性得到改善;并且在所研究的氢含量范围0～0.45%内存在一个最佳切削氢含量范围,为0.30%～0.40%,其中最佳切削氢含量为0.32%.此时,切削力降低约10%,表面粗糙度减小约38%,切屑由带状变为节状,可切削加工性最好.     

置氢对TB8钛合金组织及硬度的影响

利用OM、SEM和XRD等方法研究固态置氢对TB8钛合金微观组织及相变的影响,并且研究置氢后合金的硬度变化规律。结果表明:随着氢含量的增加,合金中β相逐渐增多,并且氢的加入降低了生成ω相的临界冷却速度;TB8钛合金的显微硬度随氢含量的增加先增加后降低,这是由置氢后生成硬化相ω,氢化物δ,软化相β以及氢的固溶强化共同作用的结果。     

TC4合金蜂窝冰固持低温铣削研究

广泛应用于航天领域的低刚度薄壁钛合金蜂窝材料,在铣削加工中面临卷曲、开焊、塌边等缺陷,需改进其固持和加工方法。材料通过冰固持方法处理,并进行高速深冷铣削加工;分析了蜂窝铣削性能和加工缺陷产生原因,提出了冰固持超低温铣削机理。结果表明,相比于传统固持加工方式,经冰固持低温铣削的钛合金蜂窝表面质量有很大提高,加工缺陷被有效抑制;切削深度对表面质量影响较大。切削参数对铣削力影响顺序:切深最大,可提高约3倍,其次是主轴转速,进给速度影响最小。冰固持低温方法提高了蜂窝强度,实现了超低温切削,改变了断屑方式。结论:冰固持低温切削为面内径向等效强度小、低刚度薄壁钛合金蜂窝材料高效加工提供了新方法。     

氢对Ti-2Al-2.5Zr钛合金疲劳性能的影响

研究了4种含量的氢对Ti-2Al-2.5Zr钛合金疲劳性能的影响。结果表明，自然含氢量的材料具有最好的疲劳性能。而当疲劳载荷大于材料的屈服强度时，氢含量对疲劳寿命基本没有影响；低于屈服强度后，疲劳寿命随着氢含量的升高而和。认为固溶的原子氢导致驻留滑移带软化，裂纹萌生提前，造成在较大△σ时充氢试样的疲劳寿命降低；而材料中氢化物对驻留滑移带（PSB）的阻碍作用导致氢化物与基体分离 而成为裂纹源，是小△σ下疲劳寿命降低扩要原因。