平面应力条件下TA15钛合金超塑性

采用受平面应力变形的锥形件和盒形件的气压胀形实验,研究TA15钛合金在不同温度的变形能力,通过显微组织观察和力学性能测试,分析变形过程中的组织变化和性能变化。结果表明,940℃时,材料达到最佳超塑性,锥形件最大高度为94.4mm,最小壁厚为0.1mm,且盒形件的力学性能较原始板材略有提高。在温度940℃和980℃变形时均有β相析出,且随着应变的增大,α相体积分数先减少后增加,组织粗化是导致材料失效的主要原因。     

减少TA12A钛合金锻造过程表面开裂工艺研究

针对TA12A在两相区锻造时易开裂的情况,开展了石棉包覆工艺研究。结果表明,采用石棉包覆能有效减少坯料表面温降,避免坯料表面与砧子直接接触,对减少坯料表面开裂具有显著作用。通过采用石棉包覆工艺显著提升了TA12A锻造成品率,平均锻造成品率由原63.29%提升至71.45%,平均锻造成品率提高约8.16%。TA12A在两相区锻造时采用石棉包覆工艺,生产过程较未包覆石棉时更加稳定,产品批次稳定性提高。     

TA15钛合金超塑成形/扩散连接的可行性研究

采用厚度为2、4 mm的TA15钛合金板材,通过超塑成形/扩散连接的方法制备TA15钛合金重要承力壁板。经宏观及显微镜观察、超声波无损检测发现,该壁板质量良好。制备与超塑成形/扩散连接壁板的材质、厚度、成形工艺及成形过程完全一致的试验件,考核其拉伸性能、疲劳性能、剪切性能。结果表明,采用该种工艺制造的TA15钛合金壁板的力学性能满足设计要求,同时也指出TA15钛合金超塑成形/扩散连接的工艺参数有待进一步优化。     

TA7钛合金板材高温拉伸变形

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对板厚为4 mm的TA7 ELI材料在变形温度为800、850、900、950和1000℃,应变速率为0.01 s^-1和0.001 s^-1下进行高温拉伸实验,获得材料发生超塑性变形的温度区间和应变速率范围。采用炉中高温拉伸实验对Gleeble实验结果进行验证。得出在950～1000℃范围内,应变速率低于0.001s^-1时,TA7 ELI钛合金高温拉伸会出现超塑性变形。伸长率最高可达260%。在应变速率0.001 s^-1、800℃时,TA7钛合金的断口组织中有动态再结晶现象。1000℃时,断口出现较为粗大的层片状α组织和明显的晶粒长大现象。m和n值都随着温度的升高而增大,在950℃时到达最大值。硬化现象能够有效的抑制颈缩,变形温度为950℃时,材料的硬化和软化达到较好的平衡,易获得较大的伸长率。     

热处理对TA12A钛合金微观组织和力学性能的影响

通过改变热处理温度和冷却方式,研究了热处理对TA12A钛合金棒材微观组织和力学性能的影响。研究表明:随着TA12A钛合金热处理温度的升高,初生α相含量减少,次生α相含量和尺寸逐渐增加,但初生α相和次生α相的总含量变化不大。炉冷会抑制次生α相的析出。片层α相会产生较多的相界面,从而产生强化作用,同时也会阻碍裂纹的扩展。当热处理温度为1 000℃、冷却方式为空冷时,TA12A钛合金棒材组织中片层α相较多,初生α晶粒和片层α束域尺寸较小,其综合性能最佳。     

工艺参数组合对TA7钛合金拉伸性能的影响

通过对TA7钛合金拟水平正交实验和对室温拉伸性能检测结果的方差分析,获得了具有较好性能匹配的变形工艺参数组合:即坯料加热温度1040℃,应变速率0.05s-1,变形量50％.金相观察及断口形貌的研究表明,TA7钛合金在高于相变点温度始锻易获得尺寸稍大的初生α和尺寸小的再结晶α混合的双套组织,这种组织在拉伸过程中α颗粒易在原子密排面被拉脱.     

TA32钛合金板材的超塑性能研究

研究了真空环境中TA32钛合金板材在温度950℃、应变速率5. 32×10~(-4)～2. 08×10~(-2)s~(-1)条件下的超塑性变形行为。结果表明,在不同应变速率条件下,合金的流变应力曲线特征和显微组织演变显著不同。在应变速率较低(5. 32×10~(-4)～3. 33×10~(-3)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的合金中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率(8. 31×10~(-3)s~(-1)～2. 08×10~(-2)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直至试样断裂,合金变形过程中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸较低应变速率条件下显著细化。950℃时,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%～519%之间;当应变速率为5. 32×10~(-4)s~(-1)时,具有最佳的超塑性,拉伸延伸率可达519%。断裂区形貌分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。     

TA32钛合金高温连续氧化行为研究

本文采用增重法研究了表面有/无喷涂高温润滑剂的TA32钛合金在热成形温度750℃~850℃范围内氧化10min-240h的氧化行为,通过SEM和EDS等微观分析方法对氧化层的表面形貌和成分、截面厚度和成分进行分析,并对氧化机理进行探讨。结果表明,750℃-850℃内的氧化行为均符合直线-抛物线规律,800℃～850℃内氧化速率迅速增加,氧化程度剧烈,温度是TA32钛合金氧化行为的重要影响因素之一。750℃时,氧化膜基本没有脱落,800℃时氧化膜部分脱落,温度升高到850℃时,氧化皮大块脱落。750℃-850℃内,随着保温时间的增加,氧化膜逐渐增厚,氧化物由颗粒状变为短棒状和针状,氧化皮逐渐由致密变得疏松多孔,抗氧化能力逐渐下降。TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在800℃下氧化240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在850℃下氧化240h时,表层氧化膜完全脱落。表面无喷涂试样和表面喷涂氮化硼的试样氧化规律一样,均符合直线-抛物线规律,但表面无喷涂试样的单位面积增重、氧化速率高于表面喷涂氮化硼的试样,氧化膜厚度也更厚,说明氮化硼有很好的抗氧化性能。表面喷涂氮化硼的TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/Ti₃Al/基体。     

TA7钛合金高温变形行为研究

为了分析TA7钛合金的热变形工艺参数,通过高温压缩试验对TA7钛合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1123~1273K,应变速率为0.001~1s_-1。此外,提出了一种修正并联本构模型用来分析应变速率、变形温度及应变对流动应力的影响。然后,基于动态模型,建立了TA7钛合金的热加工图,并通过微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。结果表明,TA7钛合金合理的工艺参数为变形温度1223K,应变速率0.001s_-1,而其非稳态区域位于低温高应变速率区。     

TA15钛合金高温变形多晶体塑性有限元模拟

通过晶体塑性有限元与电子背散射衍射(EBSD)技术相结合的方法,实现TA15钛合金相变点以上高温压缩变形的晶体塑性有限元模拟。采用元胞自动机方法获得了晶粒的初始形貌,通过用户子程序UMAT将基于率相关晶体塑性本构方程嵌入到软件ABAQUS中。模拟结果显示,TA15合金热压缩变形组织呈明显的形变不均匀特征,模型中晶粒内部应力应变分布不均匀。不同晶粒滑移系的开动不同,即使在同一晶粒内部,也存在滑移系开动不同步的情况。采用电子背散射衍射(EBSD)技术对TA15钛合金的热压缩变形组织的变形不均匀特征进行了验证。     

TA16和TA17钛合金在高温高压水中的腐蚀行为研究

研究了TA16和TA17钛合金在高温高压中性水质中的电化学行为、均匀腐蚀行为和应力腐蚀行为.结合SEM和XPS分析技术,分析了腐蚀后合金表面形貌和氧化膜的组成.研究结果表明:在高温高压中性水质中,两种钛合金具有很好的耐腐蚀性能,TA16钛合金的钝化性能、抗均匀腐蚀和抗应力腐蚀性能均优于TA17合金,腐蚀后两种钛合金表面生成了表层由TiO2组成、内层由TiO2、Ti2 O3和TiO组成的致密氧化膜.     

TA12钛合金电子束焊接组织性能及残余应力分析

采用电子束焊接TA12钛合金薄板焊缝表面成形良好,焊缝区以马氏体组织为主,细小的稀土相呈均匀弥散分布状态;随着距焊缝距离的增加,稀土相尺寸逐渐增大,数量逐渐减少,并逐渐趋于球形,沿接头呈一定的规律性分布.小孔法残余应力测试结果表明,垂直于焊缝方向残余应力以纵向应力主,应力呈梯度分布,横向应力较低;焊缝区为纵向拉应力区,应力峰值低于其屈服强度,横向应力为较小的压应力;沿焊缝试板中心区(±20 mm范围内)焊接残余应力分布趋于稳定.     

显微组织对TA11钛合金棒材力学性能的影响

通过对TA11钛合金不同组织状态的棒材进行组织、性能检测分析,研究了初生α相含量和尺寸对TA11钛合金室温拉伸性能、热稳定性能、蠕变性能的影响。研究结果表明,初生α相含量对TA11钛合金的拉伸性能影响较小,但对合金的抗蠕变性能影响明显:初生α相含量在50%~90%范围内时,合金的室温拉伸性能、热稳定性能随初生α相含量的增加变化不明显,抗蠕变性能随初生α相含量的增加而提高;初生α相尺寸对TA11钛合金的拉伸性能、蠕变性能具有一定的影响,随着组织粗大程度的增加,拉伸强度降低,抗蠕变性能提高。     

Influence of deformation parameters on microstructure and mechanical properties of TA 15 titanium alloy

The influence of deformation parameters including deformation temperature, degree and speed on the microstructure and mechanical properties of TA15 titanium alloy was studied. The volume fraction, size and aspect ratio of primary a phase in deformed TAI 5 titanium alloy were quantitatively characterized. With increasing deformation temperature, the volume fraction and size of primary α phase decrease. The aspect ratio of primary a phase decreases with increasing deformation temperature. The tensile strength of TA15 alloy deformed at 0.1 mm/s is higher than that at 0.3 mm/s. After therlnoforming at 960℃, 0.1 mrn/s, the tensile strength is the highest up to 1 035 MPa and the elongation is 13.5%. When the thermoforming temperature is 1 050℃, the strength and elongation are both relative low, because the microstructure is Widmanstaten structure.     

TA18钛合金导管的内径滚压连接工艺

针对TA18钛合金导管开展了内径滚压连接工艺研究,研制了基于扭矩控制的滚压连接专用设备,实现了难变形钛合金导管的内径滚压连接成形;同时掌握了成形扭矩与连接件管端伸出量和连接件内径的关系,指出管端伸出量和连接件内径与成形扭矩呈线性递增关系,确定了最佳成形扭矩;采用痕迹法作为连接组件配合面密接度的检测试验方法,检测结果表明,管套与堵头之间的密封面沿圆周无间断,密接度达到100%。所研制的钛合金导管内径滚压连接件通过了配合面密接度检测和28 MPa液压系统性能验证,达到了28 MPa液压系统的性能要求。     

多次加热成形对TA15钛合金复杂锻件组织性能的影响

研究了TA15钛合金复杂锻件多次加热成形时,小变形/无变形区的组织性能变化。结果表明,同一温度下,随加热次数增加,试验件强度塑性略有下降,加热次数对拉伸性能的影响不明显;加热温度对试验件性能影响明显,温度增高,强度降低。多次加热时,变形量大的试验件强度低于变形量小的试验件。为保证大型复杂锻件组织性能均匀性,多次锻造加热温度不宜高。     

TA15钛合金A-TIG焊试验分析

从焊缝成形、焊缝气孔、接头力学性能、微观组织、接头抗腐蚀性能等方面对TA15钛合金A-TIG焊进行了试验研究,并和常规TIG焊进行了比较.结果表明,A-TIG焊能够有效减小熔宽、增加熔深;A-TIG焊能够有效减少气孔数量,提高接头的抗拉和抗弯性能;和常规TIG焊相比,A-TIG焊HAZ较窄且组织较细,而两者的焊缝区组织基本相同;活性剂的加入并没有降低A-TIG焊接头的抗腐蚀性能.总之,TA15钛合金A-TIG焊比常规TIG焊具有明显优势.     

TA2纯钛板的成形极限

为了探究TA2纯钛板的成形极限,通过电化学腐蚀方法印制网格,在室温下使用BCS-50AR板材试验机分别对厚度为0.5和0.8 mm的TA2纯钛板进行了Nakizima胀形试验.通过网格分析系统采集网格的畸变,获得材料的主、次应变,并绘制了TA2纯钛板在室温下的成形极限图.根据单位体积塑性功相等的原理改进了Hill48屈...