基于BP神经网络的TC4钛合金超塑性变形后组织及性能预测研究

分别用Visual Fortran语言和MATLAB软件建立了TC4钛合金超塑性变形时变形参数与其力学性能和晶粒尺寸之间的BP神经N络模型，通过用较少的力学性能和晶粒尺寸的试验数据进行训练，进而对其性能进行预测。结果表明，BP神经网络用于材料超塑性变形后的力学性能及晶粒尺寸预测是可行的，其预测误差小于7%。     

TC4钛合金热变形行为研究

为了研究TC4钛合金丝材的拔制过程,对TC4合金进行了高温拉伸变形实验。研究了应变速率0. 1 s~(-1)时,不同温度(800℃、840℃、880℃、920℃和960℃),以及温度为920℃时,不同应变速率(0. 01 s~(-1)、0. 1 s~(-1)、1 s~(-1)和10 s~(-1))对TC4钛合金真应力-应变曲线及显微组织的影响。结果表明:当应变速率为0. 1 s~(-1)时,随着实验温度的升高,动态回复和动态再结晶出现,材料的流变应力逐渐降低。其显微组织表明,随着温度升高,α相变得粗大,并由原先的长棒状变为短棒状,β相的含量逐渐增多。当实验温度为920℃时,随着应变速率的增加,加工硬化速率变快,位错增殖,晶粒运动受阻,硬化不能及时消除,畸变能增大,导致峰值应力增大,流变应力峰值升高。其显微组织表明,随着应变速率增加,α相沿拉伸方向变细变长,逐渐趋于同向排列。     

TC6钛合金盘等温锻造时晶粒尺寸的数值模拟

在变形温度为800～1040℃，应变速率为O．001～50s^-1和高度压缩量为50％的条件下，实验获得了TC6钛合金的流动应力，并在相同变形条件下定量研究了α相晶粒尺寸的变化。分析实验研究结果，建立了TC6钛合金在高温变形时的本构关系，并给出了表征TC6钛合金高温变形时α相晶粒尺寸演变的Yada模型。应用FEM模拟了TC6钛合金蜗轮盘在等温锻造过程中α相晶粒尺寸的变化。研究了变形工艺参数(压下量、变形温度、变形速度和摩擦因子)对零件内部α相晶粒尺寸的影响。     

TC4钛合金电塑性车削表面质量试验研究

为提高TC4钛合金车削工件表面质量,提出基于电塑性效应的新型辅助加工方法。通过对比普通车削(CT)与电塑性车削(ET)两种不同加工方法下的切削力和表面粗糙度,验证了电塑性车削的优越性,获得了脉冲电流参数对工件表面粗糙度和切削力的影响规律。与普通车削相比,电塑性辅助车削加工的工件表面质量得到明显改善且切削力显著降低。为了获得较高的表面质量及较小的切削力,钛合金电塑性切削宜选用较高的放电电压及较低的放电频率。     

钛合金加工过程中晶粒尺寸的模拟与分析

基于晶体重结晶理论对TC4加工过程中晶粒细化进行模拟和分析。利用ABAQUS建立了TC4正交切削有限元模型,并通过正交切削试验获得的切削形态和切削力对仿真模型的可靠性进行了验证。利用JMAK模型,借助Fortran语言和Microsoft Visual编程环境编写晶粒细化子程序(Vumat)。通过ABAQUS提供的用户子程序接口,将程序嵌入到正交切削模型中对TC4加工过程中晶粒细化进行了模拟。结果表明:切屑晶粒细化主要发生在剪切区和第二变形区,剪切区晶粒细化程度大于第二变形区;已加工表面晶粒细化层深度小于塑性变形层深度和温度影响层深度;塑性变形和切削温度对晶粒细化均有影响,塑性变形对晶粒细化起主要作用。     

TC11钛合金在900℃的超塑性变形行为

对TC11钛合金在900℃、0.000 1～0.4 s-1叫应变速率条件下的拉伸变形行为进行了研究,并用光学显微镜和透射电镜对拉伸试样的显微组织进行了观察和分析.结果表明:当应变速率不大于0.04 s-1时,TC11钛合金呈现出超塑性,且应变速率越低,超塑性越好,当应变速率为0.000 1 s-1时,伸长率达到1 215%;拉伸试样横截面上的α相基本上是等轴状的,而纵截面上的α相随应变速率的降低由长条状变成等轴状,变形过程中存在动态再结晶和扩散蠕变;超塑性变形过程中α/β相界面存在滑移,且α相和β相均发生变形;变形模型为等应变速率模型和等应力模型的混合型.     

金属间化合物大晶粒超塑性行为

在所研究的Fe3Al、Fe3Si、FeAl、Ni3Al、NiAl和TiAl等金属间化合物中均发现大晶粒超塑性。研究发现，超塑性变形过程中最大流变应力随温度升高而减小，随初始应变速率增大而增大；超塑性变形过程中的应变速率敏感因子不是一项重要指标。激活能的分析表明，不同种类金属间化合物大晶粒超塑性变形的控制速率可能不同。金相分析表明，超塑性变形过程中原始大晶粒逐步细化，最终获得明显细化的显微组织。     

刀具角度对TC4钛合金切削力的影响

基于Deform建立了硬质合金刀具切削TC4钛合金时的仿真模型,通过切削试验对仿真模型的主切削力进行了验证,并利用该模型对刀具角度与切削力之间的关系进行了研究。研究结果表明:仿真所得到的主切削力与试验测得主切削力相差小于10%,仿真模型可靠性较高,可用于TC4钛合金切削力的研究。通过仿真研究得到,在一定范围内,随着刀具前角的增大,主切削力和进给力明显减小;刀具后角的增大对主切削力影响不明显,但对进给力的影响比较明显。     

选择性激光熔化成形TC4钛合金开裂行为及其机理研究

裂纹是选择性激光熔化(Selective laser melting, SLM)成形Ti6-Al-4V(TC4)钛合金过程中最常见、破坏性最大的一种缺陷。采用逐行交替的扫描策略制备TC4钛合金试样,利用扫描电子显微镜及X射线能谱分析等检测方法,研究SLM成形TC4钛合金过程中裂纹的开裂行为及其形成机理。结果表明,SLM成形TC4钛合金所产生的裂纹为冷裂纹,具有典型的穿晶开裂特征。采用逐行交替扫描策略成形的TC4钛合金,其组织为网篮状马氏体组织。SLM成形过程中高温度梯度导致制件内部存在较高的残余应力,抗裂强度较差的马氏体组织在残余应力的作用下而产生裂纹,粗大的裂纹最终分解为较小的裂纹而终止扩展。进一步分析认为,通过调整成形工艺参数,可以改变制件组织,同时削弱残余应力,从而达到减弱或消除裂纹的目的。     

TC4钛合金高温胀拉成形实验研究

钛合金钣金件质量轻,高比强度,高低温力学性能好,耐腐蚀,广泛的应用于航空航天、汽车、舰船等领域。通过高温胀拉成形实验探究TC4钛合金板材在高温条件下的成形性能,得到TC4高温成形极限曲线图。结果表明,TC4钛合金板材在加热状态下,塑形明显提高,成形性能显著提升。     

基于复合喷雾冷却的TC4钛合金切削温度的研究

钛合金是一种典型的难加工材料,其热传导率低,切削过程温升大而易加剧刀具磨损。本文通过对TC4钛合金的车削试验,研究了在干切削和复合喷雾冷却条件下切削温度随切削速度、切削深度和进给量的变化情况。结果表明:切削温度随着切削速度、切削深度和进给量的增大而增大;采用复合喷雾冷却技术可在TC4钛合金车削过程中取得较好的冷却效果,切削温度明显低于干切削条件下的切削温度。     

钛合金TC4放电加工电极损耗研究

针对钛合金TC4在火花油中放电加工电极损耗大的问题,以蒸馏水和火花油为工作介质,进行了钛合金TC4的放电加工试验,分析比较了两者的电极绝对损耗量和相对损耗率的差异,并从加工波形和加工后电极的表面微观形貌及主要成分等几个方面研究了电极损耗机制。结果表明:蒸馏水的绝缘性较差,而流动性和冷却性好,消电离较充分,改善了极间状态,加工稳定,使加工效率大大提高;另外加工过程中产生的少量氧化钛和从工件飞溅的蚀除产物附着在电极表面,形成覆盖层,有效抑制了电极损耗。其电极绝对损耗与火花油加工时相差不大但相对损耗却大大降低。     

TC4钛合金板料激光冲击成形过程的有限元仿真

激光冲击成形集板材成形和材料改性于一体,利用激光诱导高幅冲击波的力效应使板料产生塑性变形,是一种无模、柔性成形新工艺。本文使用商业有限元分析软件ABAQUS进行了钛合金板料激光冲击成形过程的仿真研究,分析了钛合金板料厚度、激光能量、约束孔径、激光光斑间隔四种因素对材料变形量和应力应变的影响。研究表明:随着板料厚度的增加,板料变形范围逐渐减小,变形量先减小后增大;随着激光能量的增大,材料的变形量线性增加;激光约束边界孔径越大,板料变形量越大;适当的光斑间隔并不会对零件成形精度造成较大影响,在满足精度要求的条件下,为提高效率可以考虑采用间隔光斑进行冲击成形。     

喷丸对TC4钛合金材料叶片的影响研究

文章主要通过试验的方式,研究喷丸对钛合金材料(Ti-6Al-4V)长叶片的疲劳寿命、表面粗糙度、表面完整性、渗入Fe元素含量等的影响,为确定合理的钛合金材料长叶片喷丸方式提供一定的帮助.     

TC4钛合金深槽插铣加工

针对钛合金深槽开槽加工效率较低的问题,对TC4钛合金深槽进行插铣开槽试验研究,并对其已加工表面形貌、切屑形态、刀具磨损及切削效率进行了分析。结果表明:插铣加工表面粗糙度较大,铣刀的端面刃为主切削刃,刀具磨损主要发生在铣刀的端面刃。对于钛合金深槽的开槽加工,插铣加工切削过程平稳,具有比层铣更高的切削效率。     

TC4钛合金焊接过程温度场分析与受力模拟

焊接过程中由于温度场作用,导致工件内部存在残余应力,从而使工件产生变形,加工精度受到影响。本文对焊接温度传导过程以及受力情况进行分析,总结了影响焊接质量的相关因素,并以TC4钛合金为例,对其在进行激光—MIG焊接时的温度场变化及应力变化进行数值模拟,为分析焊接时失稳变形以及变形控制方法的研究提供理论参考。     

TC4钛合金表面黑色转化膜的制备与性能

利用表面改性技术,研究了黑色转化膜制备工艺。用扫描电镜分析了膜层的形貌,用显微硬度计、TPE盐雾试验箱等检测了膜层的硬度、耐蚀性能。结果表明,获得的黑色转化膜的膜层是均匀、稳定、多孔性的。与基体相比,显微硬度和耐腐蚀性能有显著提高,满足了武器装备中钛合金附件表面改性处理的要求。