Ti-6Al-4V钛合金高速切削锯齿化灵敏度仿真分析

为了研究高速切削Ti-6Al-4V钛合金时锯齿形切屑的形成过程,基于ABAQUS有限元分析软件建立了Ti-6Al-4V钛合金高速正交切削过程的有限元模型,应用Johnson-Cook材料本构模型和剪切损伤准则,对高速切削钛合金过程中锯齿形切屑的形态进行了模拟,并通过对比实验结果验证了模型的有效性。提出了锯齿化灵敏度分析方法,分析了切削工艺参数对切屑锯齿化程度的影响大小。研究结果表明,Ti-6Al-4V钛合金高速切削过程中切削速度对切屑锯齿化程度影响最大,刀具前角的影响次之,切削深度的影响最小,该研究有助于深入理解钛合金高速切削切屑形成机理。     

置氢Ti-6Al-4V合金的切屑形成过程与机制

利用金相显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜对置氢Ti-6Al-4V合金的微观组织和相组成及切屑形貌进行了观察分析,采用分离式Hopkinson压杆试验测试置氢Ti-6Al-4V合金的动态力学性能,研究氢对Ti-6Al-4V切屑形成过程及切屑形态的影响,探讨置氢Ti-6Al-4V合金的切屑形成机制。结果表明:置氢后Ti-6Al-4V合金切屑的收缩系数增加,表面层片结构尺寸减小,切屑锯齿化程度减轻;氢含量低于0.4%(质量分数)时,局部材料热塑失稳是形成锯齿切屑的主要原因,随氢含量增加,钛合金切屑的绝热剪切现象减轻,随着氢含量的进一步增加,锯齿切屑的形成是由微裂纹而致。     

马氏体相变加速亚稳β钛合金变形晶粒细化（英文）

利用重复冲击变形技术对比研究了α钛合金Ti-2Al-2.5Zr和亚稳β钛合金Ti-10V-2Fe-3Al变形过程中的微观组织演化及纳米晶的形成机制。金相形貌、X射线衍射及透射电镜观察显示,对于Ti-2Al-2.5Zr合金,塑性变形先后经历了形变孪生、位错活动、剪切等3个过程。与之相反,对于Ti-10V-2Fe-3Al合金,马氏体相变主导着合金的变形。相变分割、剪切及逆向马氏体相变持续贡献于合金的晶粒细化。同时发现,尽管变形到应变量1.2时两类合金组织内均出现纳米晶,但是大量的透射形貌观察显示Ti-10V-2Fe-3Al合金中生成的纳米晶晶粒尺寸更小,纳米晶区域更大。这表明,变形过程中激活马氏体相变可加速材料的晶粒细化。     

Enhanced Grain Refining Efficiency Assisted by Martensitic Transformation in Metastable β-Titanium Alloy

利用重复冲击变形技术对比研究了α钛合金Ti-2Al-2.5Zr和亚稳β钛合金Ti-10V-2Fe-3Al变形过程中的微观组织演化及纳米晶的形成机制。金相形貌、X射线衍射及透射电镜观察显示,对于Ti-2Al-2.5Zr合金,塑性变形先后经历了形变孪生、位错活动、剪切等3个过程。与之相反,对于Ti-10V-2Fe-3Al合金,马氏体相变主导着合金的变形。相变分割、剪切及逆向马氏体相变持续贡献于合金的晶粒细化。同时发现,尽管变形到应变量1.2时两类合金组织内均出现纳米晶,但是大量的透射形貌观察显示Ti-10V-2Fe-3Al合金中生成的纳米晶晶粒尺寸更小,纳米晶区域更大。这表明,变形过程中激活马氏体相变可加速材料的晶粒细化。     

高速切削Ti6Al4V锯齿形切屑形成的表征

深入研究锯齿形切屑的形成过程及表征有利于工业生产中的切屑控制。用锯齿频率、锯齿化程度及绝热剪切带间距来对锯齿形切屑进行表征。鉴于Ti6Al4V在加工过程中易于形成锯齿形切屑,因此选择Ti6Al4V作为工件材料,通过高速切削Ti6Al4V实验,收集不同切削速度和每齿进给量下的锯齿形切屑;将获得的锯齿形切屑进行抛磨及腐蚀后,在VHX-600 ESO数码显微镜下观察切屑形貌,计算不同切削条件下锯齿频率、锯齿化程度及绝热剪切带间距。结果表明:随着切削速度的提高,锯齿频率及锯齿化程度增大,绝热剪切带间距减小;随着每齿进给量的增大,锯齿频率减小,锯齿化程度及绝热剪切带间距增大。锯齿化程度可以作为普通切削、高速切削及超高速切削的判据。     

钛合金在汽车上的应用和展望

综述了近三十年来国外汽车用钛合金的研究开发现状汽车用钛合金包括Ti-5Al-2Cr-1Fe,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-4V,Ti-3Al-2.5V,Ti-6Al-4V/TiB,Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Mo-Si/TiB,Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo4Zr,Ti-6V-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si,Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si,Ti-3Al-2V-0.2S-0.47Ce-0.27La,Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si/10TiB,Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al/10TiB,Ti-6Al-2Fe-0.1Si等.估计到2001年,全世界汽车用钛合金将达到6000t.     

β-CEZ合金和Ti-6Al-4V合金疲劳性能和断裂性能的比较

近来由于飞机高强框架和喷气发动机元件用β-Ti合金取代α β钛合金。因此，德国的J.D.PETERS和他的老师G.LUTJERING教授比较了高强β-CEZ钛合金和α β的Ti-6Al-4V合金的疲劳和断裂特性，β-Ti合金如Ti-17(Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr)和Ti-10V-2Fe-3Al已分别被用作喷气发动机压缩机和起落架材料，主要是因为它们的强度高于Ti-6Al-4V合金。他们首先比较了喷气发动机常用的Ti-6Al-4V合金和新近研制的β-CEZ(Ti-5Al-2Sn-4Zr-4Mo-2Cr-1Fe)合金的疲劳和断裂特性，以及屈服强度等性能，由于断裂韧性是压缩机和起落架构件设计…     

钛合金的加氢处理

[日刊《铸锻造与热处理》报道]美国人L·莱温提出,粉末冶金钛合金,经烧结加压成形后,于β温区进行固溶、加氢、脱氢处理能细化组织,提高合金的疲劳强度。他认为,这种方法适用于α型的Ti-5Al-2.5Sn,近α型的Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo,α+β型的Ti-6 Al-4V、Ti-6Al-6V-2Sn,近β型的Ti-10V-2Fe-3Al,β型的βⅢ(Ti-11.5Mo-6Zr-4.5 Sn)等合金。莱温的这项科研成果已取得了美国专利。     

喷丸对Ti-10V-2Fe-3Al钛合金拉-拉疲劳性能的影响

研究了高强度钛合金Ti-10V-2Fe-3Al表面喷丸强化所产生的表面形貌、表面粗糙度、表面残余应力和表面层残余压应力场变化及喷丸对其拉-拉疲劳性能的影响.结果表明:喷丸强化可使Ti-10V-2Fe-3A钛合金的表面粗糙度减小和表面层产生一定深度的残余压应力场,喷丸强化引起的表面完整性的改善显著提高了疲劳性能.疲劳试验结果证实了喷丸强化不仅可以显著延长高强度钛合金Ti-10V-2Fe-3Al的拉-拉高周疲劳寿命,而且可使1×107周次下的疲劳极限提高约30%,且表面喷丸强化后疲劳裂纹源由多个变为一个.     

新功能钛合金

日本住友金属工业公司为所有工业领域提供了形态广泛的钛产品及材料,这家公司独自开发了多种新功能钛合金,下面介绍几种新型钛合金.1 冷态加工用β型钛合金(命名为SAT-2041CF)普通β型钛合金Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al和Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zn是冷加工性能优越的材料.但是,经过冷锻等恶劣加工,其变形阻抗是普通钢的1.5倍,金属铸型有时也会损坏,这家公司开发的新合金(Ti-20V-4Al-1Sn)极限压缩率达到80%.     

BT16合金中以铁代钒和钼的可能性

钛合金之所以价格较高不仅是因为钛本身的价值较高 ,而且还由于使用了一些稀贵的 β稳定剂作合金元素。最便宜的 β稳定剂是 Fe,俄罗斯的一些传统钛合金中加入了少量的 Fe,如 AT类合金、BT3-、BT2 3、BT2 2等。其它国家的钛合金以前很少用 Fe作合金元素 ,因为钛与铁可能形成共晶而降低合金的塑性和耐热性。但还是有一些 α+ β的钛合金添加了 Fe,如 Ti- 6 Al- 6 V- 2 Sn- 1 .7Cu-1 .7Fe,Ti- 5Al- 1 .2 5Fe- 2 .75Cr,Ti- 5Al-2 .5Fe等。一些含 Fe的近 β合金 ,如 Ti-1 0 V- 2 Fe- 3Al,Ti- 8Mo- 8V- 2 Fe- 3Al,Ti-6 .8Mo- 4.7…     

时效温度对Ti-10V-2Fe-3Al合金的组织和断裂韧性的影响

近似β型铁合金——Ti-10V-2Fe-3Al与以往应用较多的Ti-6Al-2V合金相比,强度、韧性、疲劳强度高、锻压性优良,因而被应用于宇宙航空仪器。该合金能通过制造工艺以控制组织从而控制其断裂韧性。本文研究了不同时效温度条件下,原β粒子、晶界α相的宽度和基体针状α相的宽度与断裂韧性值的关系,结果表明,这些组织与断裂韧性值相关。     

Ti-10V-2Fe-3Al合金的再结晶

Ti-10V-2Fe-3Al合金是七十年代问世的高强高韧近β钛合金。本文从金相和真应力-真应变曲线两个方面研究该合金在热变形过程中及随后冷却过程中的再结晶特性。     

导热系数对钛合金切削绝热剪切影响的有限元模拟

利用ABAQUS/Explicit有限元软件,建立了硬质合金刀具-Ti6Al4V钛合金正交切削有限元模型,并对Ti6Al4V钛合金正交切削过程进行了有限元模拟。基于对Ti6Al4V钛合金正交切削实验,通过对比试验及仿真的切削力以及切屑形态对有限元模型进行了验证。利用所建立的有限元模型研究了导热系数的改变对Ti6Al4V钛合金切屑形态、温度分布以及切削力的影响。结果表明:随着导热系数的增加,切削力逐渐增大,剪切区的温度逐渐降低,绝热剪切程度减小。证明了在Ti6Al4V钛合金切削过程中,工件材料较低的导热系数是导致在剪切区产生绝热剪切现象的重要原因。     

Ti-6Al-4V合金绝热剪切敏感性与临界破碎速度关系研究

利用应力塌陷发生的临界应变作为参量对比了Ti-6Al-4V合金的4种典型组织的绝热剪切敏感性,同时利用Taylor杆实验技术测定了其临界破碎速度,分析了钛合金绝热剪切敏感性与临界破碎速度关系.结果表明:不同组织的Ti-6Al-4V合金绝热剪切敏感性存在差异,实验涉及到的4种组织中双态组织最难于发生绝热剪切破坏;在Taylor杆高速冲击条件下,4种不同组织的Ti-6Al-4V合金均由于发生绝热剪切变形而导致破坏,并且临界破碎速度与应力塌陷临界应变成正比.     

β相稳定性对Ti-10V-3Fe-3Al合金变形模式及压缩性能的影响

金属的变形有以下几种不同机制:孪生、变形诱发马氏体、位错滑移,或其综合作用。变形机制与基体状态密切相关,一方面与启动位错滑移或孪生的临界应力有关,另一方面与亚稳定基体转变成马氏体的能力有关。迄今为止,对亚稳定β钛合金变形机制的研究很少,对于含有α相的亚稳定β钛合金,也仅研究了β-CEZ(Ti-5Al-2Sn-5Zr-4Mo-2Cr-1Fe)和Ti-10V-2Fe-3Al合金的变形机制。研究表明     

初始组织对Ti-6Al-4V合金高温变形机制影响研究

研究了两种不同初始组织(魏氏组织、马氏体组织)Ti-6Al-4V合金在温度区间为700~750℃,应变速率为10~(-3)~1s~(-1)之间的高温变形行为。结果表明:初始组织对Ti-6Al-4V合金高温变形行为有着重要影响,初始魏氏组织Ti-6Al-4V合金主要发生了绝热剪切变形,在试样内部形成了绝热剪切带,绝热剪切带的密度随着温度上升和应变速率下降而减小;α′马氏体组织Ti-6Al-4V合金主要发生了稳态变形,在试样内形成了晶粒尺寸在亚微米级甚至纳米级的超细晶组织,晶粒尺寸和组织均匀性随着温度升高和应变速率减小而增大。α′马氏体组织的晶粒细化机制主要是连续动态再结晶,α′/α+β相变过程为再结晶的发生提供了重要的驱动力。     

Ti-10-2-3合金的等温模锻

Ti-10V-2Fe-3Al是一个亚稳定β型钛合金,通过室温快速淬火能够维持高温β相。不同温度和时间的时效又导致ω相或α相析出。由于这样的热处理行为,可以在很宽的数值范围内控制其机械性能。不过,这种不稳定性意味着不能在高温下应用。该合金热处理后的屈     

Super—TIX系列钛合金的性能和应用

20世纪 90年代日本开发了低成本民用钛合金 ,合金不用高价的β元素 ,仅使用廉价的 Fe,O,N(一部分合金加 Al)。设计的Super- TIX系列分两大类 ,一类是 Ti- Fe- Al系合金 ,另一类是 Ti- Fe- O- N系合金。下面主要介绍 Ti- 5.5Al- 1 Fe,Ti- 3.5Al- 1 Fe,Ti-1 Fe- 0 .35O- 0 .0 1 N ( Super- TIX80 0 ) ,Ti- 1 Fe-0 .3O- 0 .0 4 N( Super- TIX80 0 N)的主要特性、应用及注意事项。1　Ti- 3.5Al- 1Fe及 Ti- 5.5Al- 1Fe( 1 )拉伸性能　 Ti- 3.5Al- 1 Fe以及 Ti-5.5Al- 1 Fe是为了代替 Ti- 3Al- 2 .5V及 Ti-6 Al- 4V而提出…     

动高压加载条件下Ti-6Al-4V和Ti-47Nb合金层裂微结构特征与断裂机理

利用平板撞击实验和样品软回收技术,结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等微观分析手段,研究了动高压加载条件下Ti-6Al-4V和Ti-47Nb 2种不同类型钛合金的层裂微结构特征与断裂机理。结果表明:Ti-6Al-4V合金的抗层裂破坏能力强于Ti-47Nb合金,其原因在于Ti-6Al-4V合金的高强度。Ti-6Al-4V合金层裂微孔洞大多在α/β两相界面处形核并沿相界扩展,而Ti-47Nb合金中的微裂纹是通过微孔洞直接连通形成。随后汇合的大空洞或大裂纹间形成的绝热剪切带(ASB)加速了试样层裂破坏的产生,Ti-6Al-4V与Ti-47Nb合金均表现出了韧性断裂特征。