钛合金等温锻造技术研究进展

等温锻造技术是国际上一种先进的近成形／近净成形工艺，本文重点介绍了钛合金等温锻造技术的特点、工艺设计、模具设计与制造以及钛合金等温锻造技术的应用现状和发展前景。     

钛合金粉末热等静压近净成形成本分析

采用粉末冶金热等静压近净成形（NNS-PM-HIP）技术制备了几种典型的钛合金结构件,利用技术成本模型分析了NNS-PM-HIP工艺制备钛合金构件的经济性,并与其他成形工艺进行了对比。结果表明：随着工件尺寸的加大、复杂程度的提高,包套/模具的制作以及热等静压成为影响采用NNS-PM-HIP技术制备钛合金构件成本的主要因素。有限元模拟仿真的介入和工件的批量化生产使得NNS-PM-HIP工艺的成本显著降低。与锻造等工艺相比,工件越复杂、尺寸越大,以及原材料成本占总成本比例越低,NNS-PM-HIP工艺成形钛合金构件的优势越发突出。     

BT25钛合金压气机盘等温精锻件的研制

采用等温锻造工艺成功地试制出BT25钛合金精密锻件，锻件的各项性能指标全部满足技术条件的要求，且锻件的加工余量小、材料的利用率高、组织和性能稳定。     

航空钛合金锻造技术的研究进展

今年国内外都开始关注于航空钛合金锻造技术的研究和运用,主要通过等温锻造、精密碾轧、大型复合构件整体成型、锻造工艺模拟等各种工艺方式开展航空钛合金锻造生产加工工作,取得了良好的成绩。针对于此,下文分析航空钛合金锻造技术的研究进展,旨在为相关生产加工工作的高质量、有效性开展提供一定的帮助。     

3D打印钛合金薄壁构件的研究进展

钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。     

我国将建世界最大模锻压机

等温模锻液压机是航空、航天、宇航及其他重要机械生产重要锻件的关键设备。大型模锻压机主要用于铝合金、钛合金、高温合金、粉末合金等难变形材料进行热模锻和等温超塑性成形。其锻造特点是通过大压力、长保压时间、慢变形速度改善变形材料的致密度，通过细化材料晶粒提高锻件的综合性能，提高整个锻件的变形均匀性，使难变形材料和复杂结构锻件通过等温锻造和超塑性变形来满足设计要求，并可节约材料40％。     

中钢开发出热轧结构钢酸洗及退火新工艺

中碳、高碳和合金钢因为经热处理后具有高的强度和耐磨性已经被广泛用于机械构件、齿轮、齿形板、园艺工具制造行业。由于材料的机加工性能和可成形性比较差,因此大部分的机械部件均经铸造、锻造或刨削工艺而成。为了简化制造工序、降低生产成本,近来在机械行业中经济效益高的精密冲裁和挤压成形工艺已有逐步取代传统的铸造和机加工的趋势。为了追求更低的价格和更高的竞争力,     

航空航天用钛合金盘件开发与应用

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀、耐高温等优良性能,在航空航天、舰艇、化工等领域得到日益广泛的应用.阐述了航空航天用钛合金盘件的研究现状,重点介绍了高性能钛合金盘件的制备工艺,包括粉末冶金热等静压成形和超塑性等温锻造成形.分析了钛合金盘件在航空航天领域的应用现状,并探讨了航天航空用钛合金盘件的发展趋势.     

钛及钛合金粉末近净成形技术研究进展

钛及钛合金因具有优良的综合性能,在航空航天、能源化工、医疗等领域得到了日益广泛的应用。采用粉末冶金方法生产钛制品材料利用率高,是低成本制备高质量钛合金件的实用技术。综述了热等静压成形、金属注射成形、激光快速成形、温压成形、高速压制等钛及钛合金粉末冶金近净成形技术的研究进展,通过对比各项成形工艺的优缺点,提出了未来的发展趋势;并根据攀枝花地区钛资源的特点,提出了发展粉末冶金钛及钛合金材料的优势。     

钛合金整体叶盘等温锻造技术

对TC17合金整体叶盘的锻件图、锻造毛坯的形状和模具结构及等温锻造工艺进行了研究，结果表明采用等温锻造工艺可生产出表面光洁、外形尺寸精确的钛合金整体叶盘等温锻件，锻件将叶盘和叶片作为一个整体，达到了设计减重的要求。锻件金属流线分布合理，组织、性能满足要求。     

Ti60合金等温锻造工艺研究

Ti60合金是我国自主研制的一种近α型高温钛合金。研究了等温锻造温度对Ti60合金显微组织、室温拉伸性能的影响,对比分析了合金600℃热暴露前后的性能变化规律。结果表明:随等温锻造温度的升高,Ti60合金锻态组织中初生等轴α相含量逐渐减少,β转变组织所占比例增多;两相区低温锻造的合金塑性最好,而β锻造的合金强度和塑性均较低,近β锻造的合金具有最佳的热稳定性能;在600℃经100 h热暴露后,合金均表现出强度略有升高,而塑性大幅降低的现象。     

钛合金特大型锻件生产的新途径

随着航空新技术的发展,钛合金锻件大型化是必然趋势.在各种锻造方法中,等温锻造技术的高质量、低成本优势明显地优于其他方法.在成功生产大型钛合金等温锻件的基础上,建立更大的压机和配套设备生产特大型钛合金锻件,等温锻造是一条很好的新途径.     

制备工艺对大型TC4钛合金环件组织和性能的影响

应用马架扩孔、马架扩孔+环轧和完全环轧三种工艺制备TC4钛合金大型环件,分析不同制备工艺下合金的显微组织和力学性能。研究结果表明,不同制备工艺获得的TC4钛合金大型环件的显微组织几乎没有差别,无论哪种工艺制备的TC4钛合金环件都呈现等轴组织,且不同部位的显微组织一致均匀。综合考虑三种工艺获得的环件的室温和高温性能,推荐采用马架扩孔+一火次环轧的制备工艺,通过该工艺获得的环件的室温和高温力学性能均可达到较好水平。     

Integrated modeling for the manufacture of Ni-based superalloy discs from solidification to final heat treatment

Process models of the various stages of gas-turbine disc manufacture have been integrated to simulate the physical and microstructural transformations occurring within a nickel-based superalloy throughout the entire manufacturing route. Production of these critical rotating structural components requires several distinct processing stages: vacuum-induction melting (VIM), vacuum-arc remelting (VAR), homogenization heat treatment, cogging, forging, final heat treatment, and machining. During the course of these consecutive manufacturing stages, the various thermal and thermomechanical processes lead to significant changes in both the microstructural characteristics and internal stresses in the alloy. Although separate models have previously been developed to simulate the individual processing stages, this article describes how these models, which are explicitly expressed in terms of the initial and evolving microstructure, can be integrated to simulate the entire manufacturing process from secondary melting through to the final forging and heat treatment. The grain structure predicted for one stage is explicitly transferred as the initial conditions for the model, which simulates the grain evolution during the next step. This information also provides the basis of microstructure-explicit constitutive equations describing the material behavior. Industrial-scale manufacturing trials associated with the production of an INCONEL alloy 718 aeroengine turbine disc were used to validate the integrated model for grain size. The model also allows intrinsic or extrinsic defects entrained within the material during the initial solidification stage to be tracked through the subsequent processes. This provides a basis for calculating the areas of discs likely to be vulnerable to such defects and whether they might be removed during machining. It was shown that the microstructure of the alloy changes significantly throughout the process chain, the final microstructure and defect distribution at each stage being related to those formed in the previous stages. There was good agreement between the model predictions and experimental observations for both the intermediate and final processing stages. The implications of such integrated modeling for quality assurance through process control are discussed.     

基于钛合金丝材的增材制造技术研究进展

金属增材制造技术自诞生以来,经快速发展,已在诸多领域得到了广泛的应用,被列入决定未来经济的十二大颠覆性技术之一。基于丝材的金属增材制造技术由于其沉积效率高、制造成本低、制造周期短和材料利用率高,近年来成为国内外研究和应用的热点。本文以钛合金丝材为原材料,针对广泛采用的电弧/等离子弧熔丝、电子束熔丝和激光熔丝增材制造技术,分别从成形工艺参数优化、宏微观组织结构分析、后热处理组织性能调控及专用原材料开发等方面所取得的最新研究成果进行了详细论述。在此基础之上,介绍了基于钛合金丝材的增材制造在工程化应用及相关标准规范的制定情况。最后,指出钛合金丝材增材制造技术在组织和性能等方面存在的固有不足,提出了采用锻造+增材复合成形复合后处理和专用丝材研制等方法,并建立有别于传统锻造和铸造的新标准体系,有助于推广其在各领域的大规模应用。     

直接热等静压粉末Udimet 720合金的组织与性能

铸锻U720合金已被广泛用作发动机涡轮盘材料.最近研究发现挤压加等温锻的粉末冶金U720也有很好的性能.本文研究了热等静压加热处理(即直接热等静压状态)粉末U720合金的拉伸、持久及低周疲劳性能.研究表明,直接热等静压粉末U720合金的性能与变形(挤压加锻造)合金的相当,可用于发动机涡轮盘.这种不需要挤压和锻造的近净尺寸成型工艺正适应了目前不断降低成本的要求.     

钛合金等温锻后冷却方式对组织和力学性能的影响

本文通过等温锻压机对TB6钛合金进行等温锻造,锻造完成后锻坯采取水淬和空冷不同的冷却方式,冷却完成后水淬的锻坯进行时效处理,空冷的锻坯进行固溶时效处理。研究TB6钛合金等温锻后不同的固溶时效制度对钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,TB6钛合金等温锻后水淬的α相尺寸小于等温锻后空冷的α相尺寸,水淬的钛合金β基体上无感生α相,空冷的钛合金β基体上有感生α相形成。水淬的钛合金经时效后析出的次生α相比空冷的钛合金经固溶时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金等温锻后水淬经时效的强度和塑性与等温锻后空冷经固溶时效的水平相当,但断裂韧度前者高于后者。     

TB6钛合金等温锻后热处理工艺研究

采用等温锻压机对TB6钛合金方棒进行等温锻造,锻造完成后对锻件进行水淬和空冷2种不同方式的冷却,再对水淬的锻件进行时效处理,空冷的锻件进行固溶+时效处理。研究了等温锻后热处理工艺对TB6钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,等温锻后水淬,α相尺寸较小,等温锻后空冷,α相尺寸较大;水淬后β基体上无感生α相,空冷后β基体上有感生α相形成;水淬+时效后析出的次生α相比空冷再经固溶+时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金经等温锻后水淬+时效处理,其强度和塑性与等温锻后空冷至室温再进行固溶+时效的水平相当,且平面应变断裂韧度更高。     

6061铝合金锻件等温锻造的工艺设计

介绍了6061铝合金刹车踏杆锻件的生产工艺,针对该项锻件的材料特性、结构特点及技术要求,确定了等温锻造生产工艺,为该铝合金锻件的生产提供试验依据．     

FGH96镍基粉末高温合金氧化物夹杂的计算机断层扫描研究

利用计算机断层扫描技术（computed tomography,CT）研究了FGH96镍基粉末高温合金内部Al₂O₃、SiO₂及莫来石三种氧化物夹杂对不同工艺（热等静压工艺、热等静压+热挤压+等温锻造工艺及热等静压+等温锻造工艺）的敏感程度。结果表明:热等静压+等温锻造工艺能显著减小Al₂O₃夹杂物的尺寸和其在合金中的含量,采用热等静压+热挤压+等温锻造工艺最能有效减少SiO₂夹杂物在合金中的含量,而莫来石夹杂对热等静压+热挤压+等温锻造工艺和热等静压+等温锻造工艺均较为敏感,且两种工艺对莫来石夹杂的作用效果类似。夹杂物在实际盘件中呈油饼状,极大地恶化了合金低周疲劳性能,且夹杂物越接近试样表面,试样的低周疲劳性能恶化越显著。热等静压+等温锻造工艺对减小三种夹杂的尺寸均有良好效果,这为人们选取合适工艺消除合金中氧化物夹杂提供了重要参考。