真空保温杯常用材料放气特性研究北大核心CSCD

材料放气是真空保温杯真空度保持和寿命的重要技术指标。本文利用新型基于转换气路法材料放气率测试系统,对钛合金钢、304不锈钢和银等三种真空保温杯常用材料在室温、200℃、400℃真空条件下的放气率和放气成分等特性进行了研究。结果表明,室温下三种材料的放气率由小到大依次为钛合金钢、304不锈钢和银,放气成分均主要以H2分子和H2O分子为主;在温度升高过程中,三种材料放出的H2O分子含量均会缓慢减少,但是放出的H2分子含量的变化趋势却有所不同,304不锈钢和银的H2分子含量随温度升高呈现先增大后减小的趋势,而钛合金钢中H2分子含量则快速增大。因此,在真空除气工艺中,304不锈钢和银的烘烤温度设置400℃以下即可,而钛合金钢内部H2分子含量较高,较难除去,除气工艺应高于400℃。     

真空保温杯常用材料放气特性研究

材料放气是真空保温杯真空度保持和寿命的重要技术指标。本文利用新型基于转换气路法材料放气率测试系统,对钛合金钢、304不锈钢和银等三种真空保温杯常用材料在室温、200℃、400℃真空条件下的放气率和放气成分等特性进行了研究。结果表明,室温下三种材料的放气率由小到大依次为钛合金钢、304不锈钢和银,放气成分均主要以H_2分子和H_2O分子为主;在温度升高过程中,三种材料放出的H_2O分子含量均会缓慢减少,但是放出的H_2分子含量的变化趋势却有所不同,304不锈钢和银的H_2分子含量随温度升高呈现先增大后减小的趋势,而钛合金钢中H_2分子含量则快速增大。因此,在真空除气工艺中,304不锈钢和银的烘烤温度设置400℃以下即可,而钛合金钢内部H_2分子含量较高,较难除去,除气工艺应高于400℃。     

莫斯科大学研究用聚合物替代航空合金材料获得突破

正莫斯科大学的物理学家们最近合成出一种新型聚合物复合材料,强度远超航空铝钛合金,为建造超轻型飞机和卫星提供可能。目前,广泛使用的聚合物复合材料耐受温度范围在150℃以内,耐热材料也不超过250℃。新开发的这种材料耐热温度高达450℃,相比常用的环氧树脂更易加工。     

不同温度下等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

采用等离子渗氮技术提升TC4钛合金的耐磨性并探究最优渗氮温度。利用LDM 1-100型等离子渗氮设备,在650,700,750,800,850℃和900℃温度下对TC4钛合金进行渗氮处理,保温时间均为10 h。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对不同温度渗氮试样的微观组织结构、表面形貌、表面粗糙度、相结构和硬度进行表征。利用CETR UMT-3型多功能摩擦磨损试验机测试等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦学性能。结果表明:TC4钛合金表面显微硬度和粗糙度随温度升高而增大,在900℃渗氮后TC4钛合金表面显微硬度达到了1318HV 0.05,约为基体(360HV 0.05)的4倍。硬度的升高是由于渗氮后试样表面形成了硬质氮化物相(TiN和Ti2N相),且随着渗氮温度升高氮化物的含量增加。相较于低温渗氮(低于750℃)的试样,850℃和900℃渗氮试样的承载能力显著提升。与原始TC4试样相比,渗氮处理后试样的磨损体积显著降低。当渗氮温度为850℃时,试样磨损体积为未处理试样磨损体积的1.2%(1 N),3.0%(3 N)和62.2%(5 N),试样的耐磨性提升更为显著。     

600 ℃高温钛合金发展现状与展望

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能和低温性能好、热强度高等优点,是航空航天工业中重要的结构材料。同时,相比于铝、镁轻合金,钛合金高温性能优异,因而在航空发动机耐高温部件中也有着相当大的应用潜力。1954年,美国研发出了第一种实用型高温钛合金Ti-6Al-4V,高温长时使用温度为300～350℃,综合性能良好,在之后的很长一段时间内被广泛使用。随着航空航天工业的不断发展,尤其是航空发动机的发展,其他各国也都相继研发出了一些使用温度更高的高温钛合金,直至1984年,英国开发出了世界上第一个使用温度达600℃的高温钛合金IMI834。IMI834的典型特点是在原有的近α型高温钛合金Ti-Al-SnZr-Mo-Si体系中加入了0.06%C,扩大了两相区的加工窗口,优化了组织。在此之后,美国于1988年在原有高温钛合金Ti-6542S的基础上通过调整一些合金元素的含量也获得了一种实用温度为600℃的高温钛合金Ti1100。1992年,俄罗斯在BT18Y的基础上用5%的高熔点W代替1%Nb也开发出了一种达600℃的高温钛合金BT36。而国内高温钛合金起步相对较晚,前期以仿制为主,后逐渐形成了以添加稀土元素为特色的高温钛合金体系,典型的有中科院金属研究所和宝钛集团研发的Ti60和西北有色金属研究院自主研发的Ti600,它们的实际使用温度均为600℃,综合性能优异。总体来说,目前高温钛合金的使用温度很难突破600℃,主要是由于使用温度高于600℃时合金的热强性与热稳定性难以匹配协调,并且合金的抗氧化性急剧下降,表面氧化严重,导致合金热稳定性以及疲劳性能下降,甚至可能使航空发动机高压压气机部位的零部件存在"钛火"的风险。本文综述了国内外600℃及600℃以上的高温钛合金的发展现状。重点介绍了美国的Ti1100、英国的IMI834、俄罗斯的BT36、中国的Ti60、TG6和Ti600(600℃高温钛合金)以及中国的Ti65和Ti750(600℃以上高温钛合金)。总结了各国发展高温钛合金的思路,指出了限制高温钛合金向更高使用温度发展的瓶颈并提出了可能的解决途径。从控制α2相大小、形态、含量以及改善热加工工艺的角度对未来高温钛合金的发展进行了展望,以期为进一步提高高温钛合金的使用温度、优化高温钛合金性能提供指导。     

高推重比航空发动机用新型高温钛合金研究进展

综述了我国航空发动机用高温钛合金材料体系的发展状况。针对未来高推重比航空发动机对新型轻质耐高温结构材料的需求,重点介绍了TiAl合金和SiC纤维增强钛基复合材料2种关键的新型高温钛合金国外研究进展和应用情况。目前我国航空发动机主要应用的是α+β型钛合金,工作温度均在500℃以下,在更高温度使用的近α型钛合金(如600℃高温钛合金)尚处于研发阶段。国外对TiAl合金的研究已近20年,在航空发动机领域已公开报导了10多种TiAl零部件,并且完成了地面装机试验,试验结果非常理想。SiCf/Ti复合材料在航空发动机上的典型应用是叶环类和轴类零件,美、英等国均研制出了多个零部件,并进行了发动机考核试验。TiAl和SiCf/Ti复合材料将是新一代高推重比航空发动机用的2种关键结构材料。     

钛合金富氧α层的形成与测定方法研究

采用显微硬度测试法,结合微观组织观察分析,对TC2和TA15钛合金板材热处理富氧α层深度随热处理温度和时间的变化规律进行了实验研究,得出了TC2和TA15钛合金在600～1 000 ℃范围内不同温度热处理的富氧α层深度的显微硬度测试方法.为钛合金热成形过程的工艺控制和表面质量检验提供参考依据.     

碳含量对铀—钛合金高温拉伸性能的影响

测试了铸态高碳和低碳铀－钛合金从室温－800℃温度范围内的拉伸性能。结果表明,室温下低碳铀－钛合金的拉伸性能优于高碳铀－钛合金。随着温度升高,两种合金的强度下降;逆性在低于500℃时变化不大,高于500℃后随温度上升而增加,在700℃附近,高碳铀－钛合金的 性明显降低,而低碳铀－钛合金的逆性增长减缓,这是由于在该温度下,合金中产生了β相,此外,高碳铀－钛合金中存在较多的碳化钛夹杂物,也是导致其晶间强度下降的一个因素。     

应变速率循环法构建TC4-DT钛合金本构方程

采用应变速率循环法在超塑拉伸机上对TC4-DT钛合金进行三组高温超塑性拉伸实验,变形温度为850~890℃,应变速率为3.3×10-5~3.3×10-3s-1。通过对拉伸实验数据的分析计算出TC4-DT钛合金动态再结晶激活能,并利用Arrhenius模型构建TC4-DT高温条件下的超塑性本构方程。结果表明:TC4-DT钛合金的流动应力对变形温度较为敏感,随着温度的升高,流变应力逐渐减小,软化机制愈发明显,870℃附近的超塑性较好,伸长率达到554%。     

一种低成本钛合金相变点的测定方法

目的获得一种低成本钛合金Ti12LC准确的相变点。方法采用差热分析法和连续升温金相法,对钛合金的相变温度进行了测定。首先通过差热分析,初步确定了该钛合金相变温度范围,接着采用连续升温金相法,进一步精确分析钛合金的相变点。通过分析DSC曲线中的吸热、放热现象,对该合金的相变温度范围进行研究,再通过试样淬火后的金相分析,研究α相和β相的数量及分布。结果确定了Ti12LC钛合金的相变温度在880~890℃之间,而连续升温淬火金相法测得Ti12LC钛合金的相变温度为885℃。结论由于淬火温度间隔小,两种分析方法下,该相变温度的测定较为准确。     

热处理温度对选择性激光熔化TC4钛合金板不同成形面组织和性能的影响

通过热处理试验、金相检验、扫描电镜观察、X射线衍射分析和硬度测试,分析了热处理温度对选择性激光熔化TC4钛合金板不同成形面的相组成、显微组织和硬度的影响。结果表明：随热处理温度由750℃升高至950℃,选择性激光熔化TC4钛合金板顶面和侧面的针状马氏体α′相不断减少;当热处理温度为850℃时,针状α′相完全转变为α+β相,当热处理温度(950℃)超过α相转变温度时,β相含量升高;钛合金板顶面基本没有柱状β相,形成了等轴状β相,其侧面仍存在柱状β相;钛合金板顶面和侧面的硬度随着温度的升高呈先减小后增大的趋势。     

热暴露对TA19钛合金锻件拉伸性能的影响

分别测试了固溶时效处理TA19钛合金锻件经400℃和500℃热暴露100h后的室温和高温拉伸性能,研究了热暴露对其拉伸性能的影响。结果表明:TA19钛合金锻件经400℃和500℃热暴露100h后,其表面形成的脆化层对合金强度影响不大,合金没有产生热暴露效应,表明TA19钛合金的热暴露效应起始温度大于500℃。     

热等静压工艺参数对ZTC4钛合金力学性能的影响

为了使ZTC4钛合金铸件具有较优的力学性能,系统地研究了热等静压温度、时间、压力等工艺参数对ZTC4钛合金铸板力学性能的影响.结果表明:热等静压工艺参数变化对ZTC4钛合金室温拉伸性能、弯曲性能都有影响,其中对ZTC4钛合金伸长率的影响最为明显,但对冲击性能影响不显著.综合考虑各因素,在920℃/125MPa/2h热等...     

β型钛合金相变温度的新型金相测试方法

根据钛合金的相变理论,建立了β型钛合金材料相变温度的新测试方法。首先对合金试样进行预热处理,在理论相变温度以上30～50℃保温40min炉冷至650℃后空冷。然后按照GB/T 23605-2009测试相变温度,晶界板条α体积分数小于1%和等于0%的温度区间即为β型钛合金相变温度区间。TC18,TB6,TB3,TB8钛合金相变温度的测试结果表明该方法切实可行,弥补了标准测试法方法的不足。     

TC1钛合金板材热加工性能研究

目的 研究新一代飞机用TC1钛合金板材在不同温度和应变速率下的热塑性变形行为,进行热变形本构建模,构建热加工图。方法 在Gleeble-3500热模拟试验机上开展TC1钛合金板材在温度为500～650℃、应变速率为0.01～0.0001 s^-1条件下的等温恒应变速率单向拉伸试验,利用应变补偿的双曲正弦模型进行热变形本构拟合,绘制热加工图。结果 在同一温度下,TC1钛合金的流动应力随应变速率的减小而降低,但伸长率增加,最大断裂应变增大;变形温度在500℃时,加工硬化占据主导地位,随着温度升高至550、600、650℃,硬化阶段变短,应力达到峰值后很快下降,发生软化,此时热软化占主要地位。结论 建立的应变补偿的双曲正弦本构模型能够有效描述TC1钛合金板材在不同温度和应变速率条件下的热塑性变形行为;根据建立的TC1钛合金板材热加工图,可以确定其热加工工艺窗口为600～650℃、0.000 1～0.001 s^-1,为TC1钛合金板的热加工提供科学指导。     

钛合金(TC4)化学光整的工艺研究

采用NH4HF2-HNO3光整液对钛合金(TC4)进行化学光整研究,利用台阶仪测得粗糙度值或测定样品反射率来确定表面质量,分析了化学液组成、光整温度、光整时间和添加剂选择及用量对光整质量的影响,获得了较合理的工艺参数:NH4HF2 (16％)5mL、H2O2 (40％)11mL、C6H12N4 (16％) 2mL、HNO3 (65％～80％) 11mL、添加剂1mL.光整时间为2.5min,光整温度为20℃.通过极化实验和PBS浸泡实验验证钛合金光整前后的耐蚀性能,结果表明在提高钛合金表面质量的同时也增强了其抗腐蚀性能,采用此工艺可对结构复杂的医用钛合金表面进行光整加工.     

微量铈对ZT-3铸造钛合金机械性能和微观组织的影响

一、前 言 ZT—3合金(Ti—5Al—5Mo—2Sn—0.25Si—0.02Ce)是根据航空部门的要求,结合我国资源,自行研制的500℃下长期使用的铸造钛合金。目前在我国航空工业中,广泛应用的铸造钛合金使用温度均在300～350℃以下,而ZT-3的推广使用。就可把使用温度从350℃提高到500℃,它的应用有很大的实际意义。     

固溶和时效温度对7715D钛合金组织和性能的影响

研究了固溶和时效温度对7715D高温钛合金轧棒室温和600℃高温拉伸性能的影响。结果表明,低温固溶材料室温强度高,但高温强度低;低于600℃时效时材料的室温屈服强度和塑性变化不大;高于600℃时效,室温强度略有上升,高温强度降低。组织和拉伸断口分析表明,室温强度与β转变组织大小相关,高温强度受初生α相和β转变组织的相对强度影响更大。建议7715D钛合金在高的固溶温度和适当的时效温度进行热处理,推荐980℃/2 h+600℃/2 h。     

固溶温度对TA19钛合金组织及性能的影响

采用5种不同固溶温度和相同时效温度的热处理制度对TA19钛合金进行固溶时效处理,研究不同固溶温度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对TA19钛合金显微组织的初生α相含量影响显著;经相变点以下10℃到50℃固溶保温1 h后风冷,再经595℃时效保温8 h后空冷,获得的室温和高温力学性能均能满足AMS 4975标准的要求;固溶温度选择相变点以下10℃时,TA19钛合金的室温和高温力学性能及蠕变性能匹配最好,对应的显微组织中初生α相含量为15%~18%。     

钼钨含量和热处理对一种高温钛合金拉伸性能的影响

研究了具有不同β相稳定化元素(Mo,W)含量的TMW-1(K_β=5.5)钛合金和TMW-2(K_β=3.5)钛合金,经不同双重和三重退火处理后的室温和650℃高温拉伸性能。结果表明:经适当的热处理,在不损害室温塑性的情况下,TMW-1钛合金和TMW-2钛合金在650℃的拉伸性能均能达到近α钛合金在600℃的拉伸性能。为了保证合金650℃的拉伸性能,合金中β稳定化元素(Mo,W)含量应使β稳定化系数K_β保持在3.0-3.5为宜。