TC4钛合金焊接结构连续非线性疲劳损伤

文中从TC4焊接结构在船舶舰艇领域的使用特性出发,根据第四强度理论对现有的连续非线性损伤模型进行修正,提出更符合工程实际的非线性损伤模型,并根据疲劳试验数据测算出其模型参数.然后通过疲劳卸载试样SEM观察分析,验证所修正的损伤模型.再通过非线性损伤修正模型和线性损伤模型及试验数据的对比.结果表明,线性损伤模型在中小载荷下的寿命相对保守,而非线性损伤模型则更接近试验值,证明了修正模型的工程应用价值.     

TC4钛合金外物损伤后疲劳行为研究

针对发动机一级盘用材料冲击损伤后的高周疲劳性能需求,对TC4钛合金在外物损伤后的疲劳行为开展研究.采用空气炮法制备含3种不同程度外物损伤的TC4钛合金试样并统计损伤尺寸,对无冲击损伤和含外物损伤的试样进行疲劳试验,获得S-N曲线,观察疲劳裂纹萌生位置.结果表明:更快的冲击速度和更大的弹丸直径会形成更大的FOD损伤;外物...     

DP780高强双相钢激光拼焊接头GTN损伤模型参数标定

为了获得DP780高强双相钢激光拼焊接头的模拟参数,根据混合法则对激光拼焊接头进行区域细化,采用ABAQUS有限元仿真软件对母材、焊缝和纵向接头的拉伸实验以及极限拱顶高度实验进行了有限元建模,依据拉伸实验的工程应力-工程应变、拉伸试样断裂位置及拼焊板断裂失效模式结果并结合有限元反推法,确定了接头各区域的GTN损伤模型参数,从而对横向接头的拉伸实验和极限拱顶高度实验进行了模拟。结果表明：不同热输入下接头的拉伸实验曲线与模拟曲线、模拟断裂位置与实际断裂位置较吻合;拼焊板失效时的极限拱顶高度值与实验值相接近;拼焊板失效模式与实验结果相一致。     

基于修正GTN模型的双相钢断裂失效判据研究

在屈服函数中引入剪切损伤参数对GTN模型进行修正,对较广应力三轴度的失效进行预测;设计不同切口的剪切试验,并将修正的GTN模型以及双相钢DP780的材料参数和损伤参数编入VUMAT子程序,用ABAQUS进行仿真,获得双相钢失效时的临界应力三轴度T与其对应的剪切损伤,拟合出极限剪切损伤值与应力三轴度的函数关系曲线;然后结合颈缩断裂时的临界孔洞体积分数与应力三轴度的关系,建立适用于较广应力三轴度的DP780断裂失效细观判据;设计了拉弯成形试验并带入ABAQUS中进行仿真,证明得出的细观断裂判据能预测双相钢在冲压成形过程中出现的不同断裂现象。     

TC4钛合金高温锻造本构模型的实验研究

通过大量Ｇｌｅｅｂｌｅ－１５００热模拟实验机上压缩实验,求出ＴＣ４钛合金生产条件下的本构模型。指出试制备、设备控制以及数据修正方法,给出实验结果数据,为指导钛合金锻造生产提供必要依据。     

TC11钛合金热锻成形过程中延性损伤演化模型的建立

基于连续损伤理论,考虑了变形温度与应变速率的影响,将与变形温度和应变速率相关的Zener-Hol-lomon参数作为一个修正函数A(Z)引入损伤演化模型,通过TC11钛合金在高温下的单向拉伸实验,确定了模型中的系数,建立了TC11钛合金高温塑性变形的损伤演化模型。通过高温压缩实验对模型进行了验证,结果表明,该模型可以很好地对TC11钛合金在低应变速率下的损伤行为进行预测。     

TC16钛合金室温变形特性研究

对TC16钛合金的室温变形特性进行了研究，分析组织与室温拉伸性能、冷镦成型性、冷镦头变形特点等相互之间的关系。冷镦头剧烈变形能力与合金组织、塑性和剪切强度关系较大。     

TC4钛合金薄板及焊缝低周疲劳的损伤规律

对TC4钛合金薄板母材及其激光焊缝进行了低周疲劳损伤规律的理论分析和试验研究。在对应力疲劳不同周次后试样的拉伸性能进行测定及分析表明,残余伸长率对该材料的疲劳损伤较为敏感,可以作为表征其低周疲劳损伤的有效物理参量。结果表明,对TC4钛合金薄板母材,以残余伸长率定义的损伤变量初始值D0为0.037,损伤变量D随着循环周次的增加缓慢增加,当循环周次达寿命的90%后才进入快速增加阶段。连续损伤力学理论分析结果可以很好的解释TC4薄板的低周疲劳损伤规律,理论模型与实验结果吻合很好。而激光焊接接头试样中由于存在组织不均匀性及焊接缺陷,使得焊缝的低周疲劳损伤规律偏离了理论模型,由于焊缝中有气孔等缺陷的存在使得焊缝试样循环到寿命的1%时,初始损伤变量值即达到0.4,而且由于焊缝中心晶粒粗大使得循环周次达寿命的50%时损伤变量即开始快速增加。     

GTN损伤参数对DP780钢板成形极限曲线的影响

为研究DP780钢板的成形性能,在室温下对DP780钢板进行了静态拉伸实验,获得了其应力-应变曲线.用ABAQUS有限元仿真软件中的GTN损伤模型对钢板进行了数值模拟,根据最大凸模力和应变突变两个准则获得了成形极限曲线,通过与NAKAZIMA胀形实验和理论预测结果对比,证明了GTN损伤模型预测DP780钢板成形极限的准...     

提高TC4钛合金惯性摩擦焊接头塑性的研究

研究了惯性摩擦焊工艺参数对ＴＣ４钛合金焊接接头塑性的影响。结果表明．选择适当的焊接工艺参数可以使焊接接头在不降低强度的前提下，塑性有明显的提高，并得到了最佳焊接工艺参数。     

TC4钛合金CO2激光深熔焊接头非线性损伤研究

针对TC4钛合金CO2激光深熔焊接接头具有组织性能非线性大梯度特征,并对其塑性损伤行为产生影响的科学问题,采用多试样拉伸试验法研究其非线性塑性损伤行为,提出采用金相法检测的微孔洞体积分数以表征塑性损伤程度。结果表明:TC4钛合金激光深熔焊接头的塑性损伤过程表现为微孔洞的产生与聚合;微孔洞体积分数沿焊接接头从焊缝、热影响区(HAZ)至母材呈非线性分布;激光焊接接头的焊缝、HAZ和母材的微孔洞长大规律和施加应力与显微组织有关,在应力较小时,粗大的晶粒尺寸使得焊缝损伤大于HAZ损伤,而在应力较大时,晶内微孔洞使得HAZ损伤大于焊缝;而且随着施加应力的增大,HAZ中的微孔洞体积分数增长速度比焊缝快。     

损伤容限型TC4-DT钛合金性能

研究了热处理制度对损伤容限型TC4-DT钛合金组织和性能的影响,对比分析了不同热处理制度与力学性能之间的内在关系,深入研究不同冷却速率对TC4-DT合金断裂韧性的影响。结果表明：不同热处理制度可以调节显微组织的参数,包括初生α含量、β晶粒尺寸以及片层α的尺寸等,从而对合金性能产生影响,从理论上分析了影响合金性能的关键因素,并通过断口分析了裂纹扩展方式     

TC4钛合金与Nb—W—Mo—Zr铌合金的真空电子束焊接工艺研究

采用真空电子束焊对TC4钛合金和Nb—W—Mo—Zr铌合金进行了成功焊接,焊接的基本工艺参数为：炉室真空度≤3．0×10^-2 Pa,枪室真空度≤1．5×10^-3 Pa,焊接电压56-60kv,束流20～25mA,工件的移动速度为550～600mm／min。用扫描电镜对焊接组织进行了观测,并作了X射线无损探伤。结果表明,热影响区和熔合区组织致密,焊缝熔透性好,无气孔。熔合区主要为胞状束凝固结构,基本无枝晶出现。X射线探伤结果得出,焊缝质量满足国家一级标准。焊接组件在室温下的力学性能为：Rm=595MPa,Rp0.2=482MPa,A=20％,Z=63％。     

TC4钛合金的微动疲劳行为研究

研究了TC4钛合金在柱面-平面接触条件下的微动疲劳行为.通过观察微动区的磨损特征和截面形貌,分析了微动疲劳损伤机制,探讨了磨屑的形成与演变过程及其对微动疲劳行为的影响,考察了摩擦系数随时间的变化.结果表明,TC4钛合金微动区的损伤机制以粘着磨损、磨粒磨损和接触疲劳为主,并伴有氧化磨损.磨屑是基体材料脱落、破碎、氧化形成的,磨屑中的硬质氧化物颗粒促进了合金表面的磨粒磨损,加速了疲劳失效.     

TC4钛合金等离子弧焊接工艺研究

介绍了等离子弧焊接技术在钛合金连接中的应用，提出了等离子弧焊接钛合金的工艺及条件。     

TC4钛合金等离子弧焊接工艺研究

介绍了等离子弧焊接技术在钛合金连接中的应用,提出了等离子弧焊接钛合金的工艺及条件。     

TC4钛合金异形型腔电解加工实验研究

通过分析钛合金电解加工时金属基体表面点蚀、钝化过程,研究了NaNO_3电解液、NaCl电解液及其混合电解液对TC4钛合金的电化学溶解特性的影响。对比分析不同成分电解液中的工件表面质量和加工效率,最终选用质量分数为10%NaNO_3和20%NaCl的混合电解液进行TC4钛合金异形型腔电解加工工艺实验。结果表明:采用混合电解液可实现TC4钛合金异形型腔的高效加工,稳定加工速度可达2.8 mm/min;当阴极进给速度为2.4 mm/min时,型腔一致性较好。     

接触载荷对TC4钛合金微动磨损行为的影响

目的在不同的载荷和位移幅值下,结合微动图研究微动接触状态、滑移状态、损伤体积三者对微动摩擦磨损的影响以及不同微动接触状态和滑移状态下材料的损伤机理,为机械构件的微动磨损防护设计提供一定的理论支持。方法在相对湿度为50%、干摩擦条件下,运用SRV-V摩擦实验机,采用球/平面接触形式研究了TC4钛合金/GCr15钢球摩擦副的微动摩擦磨损行为。实验后,用原子力显微镜、纳米压痕仪、三维光学轮廓仪、场发射扫描电子显微镜及其自带的EDS,测试TC4试样的表面形貌及粗糙度、弹性模量与硬度、磨损体积与截面形貌和显微结构及磨斑、磨屑形貌成分等。结果在较低法向载荷下,完全滑移(GSR)占主导地位。磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损以及疲劳脱层是主要的损伤机理。另一方面,在较高法向载荷下,混合滑移(MSR)、部分滑移(PSR)占主导地位。损伤机制是由于高的应力集中,导致疲劳裂纹。此外,不同的微动运行条件下和材料损伤区域也不相同。完全滑移条件下,损伤主要集中在磨斑中心,而部分滑移条件下,损伤主要集中在磨斑边缘。结论切向摩擦力、微动振幅是影响微动磨损的重要因素。小位移幅值下,磨屑可以减缓接触面钛合金基体材料的微动磨损;而大位移幅值下,磨屑会加剧接触面基体材料的微动磨损。     

TC4钛合金铜镀层的性能*

传统的氰化物镀铜工艺会对环境造成极大的危害,钛合金无氰镀铜技术具有较高的研究价值。采用无氰化物硫酸盐镀铜技术在TC4钛合金表面制备铜镀层,利用扫描电子显微镜和能谱仪对其镀层形貌、成分、结合力、磨损形貌进行分析,并利用电化学方法和摩擦磨损试验研究其抗蚀性与耐磨性。结果表明:无氰化物镀铜技术在TC4钛合金表面电镀铜可获得表面均匀致密,结合力良好的镀层;TC4钛合金表面电镀铜后,摩擦因数由0.520降至0.381,可见钛合金表面铜镀层通过减摩作用能有效的改善和提高其耐摩擦磨损性能。TC4钛合金镀铜和未镀铜表面均存在钝化区,两者维钝电流密度分别为1×10-2 A/cm2和4×10-5 A/cm2,均有较好的抗腐蚀性能,TC4钛合金镀铜后的表面抗腐蚀性能较基体有所降低。     

TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究

利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。