高强钛合金板材的室温成形

<正>钛板材因其强度高、重量轻、结构刚性好等优点而受到广泛的认可。高强钛合金Ti-6Al-4V不仅可用于航空领域,也是汽车、化工等其它工业领域用结构件的重要候选材料。Ti-6Al-4V合金板材在室温下的可成形性非常有限,成形后的回弹很大,这给传统的冲压和压力成形带来很多问题。尽管高温下,Ti-6Al-4V合金板材的成形极限会有所提高,回弹会     

Ti-6Ta合金等离子焊焊接接头的组织与性能

采用等离子弧焊对3mm及12mm厚Ti-6Ta合金板材进行了焊接实验,通过光学显微镜和腐蚀试验研究了焊接接头的组织形貌和耐腐蚀性能,同时测试了焊接接头的力学性能和弯曲性能。结果表明：采用等离子弧进行焊接的Ti-6Ta合金,其焊接热影响区为粗大的等轴晶粒,焊接熔区晶粒组织则呈粗大的不规则形貌。并且,Ti-6Ta合金等离子焊焊接接头的强度和弯曲性能与母材相当,塑性稍有下降。此外,焊接热应力对接头的强度和弯曲性能影响较小,焊接接头在沸腾硝酸中具有良好的耐腐蚀性能,且焊接接头的耐蚀性对焊接热应力不敏感。     

汽车用新型钛合金的搅拌摩擦焊研究

进行了6 mm厚汽车新型钛合金Ti-6Al-4V-0.2Y板材的单面对接搅拌摩擦焊试验,并对接头的宏观形貌、X光无损探伤、显微组织、表面硬度和力学性能进行测试与分析。结果表明,钛合金Ti-6Al-4V-0.2Y板材的焊接接头成形好、表面光亮、无明显缺陷、力学性能较佳;接头的室温抗拉强度达到900 MPa、接头系数高达96%;接头硬度最大值位于焊核区、最小值位于前进侧热影响区。     

Ti75合金的热成形工艺研究

为了确定Ti75合金大规格椭圆形封头热冲压成形工艺参数，采用热模拟试验和高温拉伸试验的单向试样模拟板材热冲压成形工艺状态，通过对流变应力和材料力学性能分析，主要讨论了变形温度、变形速度、变形程度对性能的影响，确定热冲压成形工艺参数为：成形温度850℃、变形速率1s^-1，并由高温变形后的材料的性能曲线，模拟出板材热冲压成形后不同部位的性能状态，通过对变形后金相组织分析，可看出该工艺条件对板材成形性能有利。     

高Ta钛合金在沸腾硝酸中的腐蚀行为

对高Ta含量钛合金Ti-32Ta在8 mol/L沸腾硝酸溶液中进行了全浸腐蚀实验,研究了Ti-32Ta合金在沸腾硝酸中的腐蚀行为。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线衍射光电子能谱(XPS)等分析方法对钛合金腐蚀表面的钝化膜进行了成分、组织结构及合金价态分析。结果表明:Ti-32Ta合金在沸腾硝酸溶液中呈现均匀腐蚀行为,在介质中通入一定流量的新鲜空气对合金稳定腐蚀阶段的腐蚀速率影响不大。与Ti-6Ta合金相比,Ti-32Ta合金腐蚀后形成的钝化膜更薄更致密,耐蚀性能更好。两种合金腐蚀钝化膜中Ti和Ta的价态组成相同,Ti-32Ta合金腐蚀表面Ta及Ta2O5的含量高于Ti-6Ta合金腐蚀表面。     

钼镧合金厚板材退火工艺对其热成形性影响研究

由于钼具有室温脆性的特点,对于壁厚大于2.0 mm的钼制品无法在室温下进行冲压成形,因此需研究钼及其合金高温成形的特点,对其进行高温力学性能研究,以便制备出合格的产品,并能保证产品的性能稳定。采用传统固-液掺杂方式制备出Mo-0.8%La的合金粉末,通过粉末冶金方法压制、烧结及轧制出厚度为3.5 mm的板材,在不同的退火温度下对板材组织性能进行分析,并进行高温拉伸试验。结果表明:板材的拉伸工艺中两个比较重要的工艺点为:退火温度1 300℃、冲压温度700℃,在此条件下制备的钼镧合金板材具有较好的热成形性。     

一种新型高冲击韧性钛合金Ti-64S

为满足石油、天然气、海洋等行业开采应用需求,本文在Ti-64(Ti-6Al-4V)钛合金基础上进行成分改型,形成了一种室温拉伸性能与Ti-64合金相当,且冲击韧性明显优于原合金的新型钛合金Ti-64S。投工业化Ti-64及Ti-64S铸锭以相同锻造及挤压工艺试验了10622mm挤压管材、Φ25mm棒材及35mm×72mm扁方,并进行了室温拉伸、冲击、断裂韧性、硬度等性能测试及比对。结果表明Ti-64S合金冲击韧性及断裂韧性优于Ti-64,强度、硬度与Ti-64相当。改型合金Ti-64S可完全满足石油等行业开采用P110钢级钢材强度及冲击韧性指标要求,实现以钛材替代该级别钢材,从而大大提高设备耐蚀性能,延长设备使用寿命。     

Ti-Ta合金在硝酸中电化学腐蚀研究

以8 mol/L硝酸溶液为腐蚀介质,对Ti-6Ta和Ti-32Ta合金进行极化曲线和交流阻抗谱测试,并与TA2纯钛进行对比,研究不同Ta含量钛合金的电化学性能差异。结果表明,加入6%的Ta元素后,合金的腐蚀电流密度比TA2纯钛降低了近一半;加入了32%的Ta元素后,合金的自腐蚀电位提高,腐蚀电流密度比TA2纯钛降低了66%;Ti-6Ta和Ti-32Ta合金腐蚀后表面氧化膜均为单层结构;添加Ta元素可以极大地提高钛合金的电荷转移电阻,使相位角升高、变宽,增强耐腐蚀性能。     

生物医用β型Ti-25.6Nb-19.4Ta合金设计与微观结构的研究

利用钛合金β稳定系数Kβ设计制备了4种具有不同组元和成分的医用钛合金,4种钛合金的Kβ值均在1.0～1.5之间,属于理论上的近β型钛合金。通过X射线衍射分析和背散射电子衍射分析,从4种合金中优化出均匀合金化的3元β型医用Ti-25.6Nb-19.4Ta(%,质量分数)合金。利用硬度测试、压缩实验与透射电子显微镜(TEM)等手段对Ti-25.6Nb-19.4Ta合金在铸态、固溶态和400℃不同时间时效处理后的性能和微观结构进行了测试与分析,结果显示:Ti-25.6Nb-19.4Ta合金经过400℃时效处理后,其硬度、强度、弹性模量等随α相、ω相的析出变化明显。对这些变化的分析,揭示了合金的性能与显微结构的密切关系。     

Ti—6Al—4V合金板超塑性加工技术

目前国内用Ti-6Al-4V合金板进行超塑成型制作的最大尺寸零件是飞机大口盖,其尺寸为800(宽)mm×1400(长)mm,工艺过程是将0.8mm、1.2mm及1.0mm厚的同一宽度和长度的板材在高温及规定的应变速率下进行超塑成型扩散焊接.另外利用Ti-6Al-4V的超塑性制造飞机发动机叶轮片的工艺也在研制中,工艺关键是克服零件的复杂形状给超塑成型带来模具制作上的困难,使用的Ti-6Al-4V板材厚度为4.0～5.0mm.     

Ti—15—3合金的超塑性

测试了Ti-15-3合金板材的超塑性,为超塑成形-扩散连接件的成形提供参考数据。     

预时效对6061、6005A合金板材力学性能的影响

通过对不同预时效制度下的6061和6005A合金板材进行力学性能、延伸率、加工硬化率、电导率、组织检测等试验,研究了预时效对汽车板材成形性能和烤漆硬化性能的影响。结果表明,180℃×5 min的预时效制度可改善6061-T4和6005A-T4合金板材成形性。热处理状态为T4P+T6的6061和6005A的强度均明显高于T4+T6态。这说明预时效可以解决铝合金板材因自然时效引起的人工时效强化效果不佳的问题,有利于汽车板材的冲压成形和烤漆硬化能力的提高。     

Ti-10Mo-28Nb-3Zr-6Ta合金表面纳米氧化管的构建及生长机理分析

在Ti-10Mo-28Nb-3Zr-6Ta合金表面构建结构致密的纳米氧化管,同时探究纳米氧化管的生长机理.采用阳极氧化法,在含有1 mol/L H3PO4溶液和0.9％NaF的混合溶液中,在25 V的直流电压下,氧化处理120 min,在Ti-10Mo-28Nb-3Zr-6Ta合金表面原位生成纳米氧化管;使用XRD对纳...     

Ti-6Al-4V合金失效行为的微观模拟

Ti-6Al-4V合金具有优异的力学性能、抗腐蚀性能及生物相容性,可被用于众多领域。该合金是典型的两相钛合金,其相尺寸、体积分数和分布情况均会对其失效行为产生影响,S.Katani等人采用有限元方法模拟了微观组织形态对Ti-6Al-4V合金(含55%的α相和45%的β相)力学性能和失效机制的影响。实验选用厚度为0.7 mm、经退火处理的Ti-6Al-4V合金轧制板材,其化学成分(质量分数)为0.016 C、     

手机结构件用Ti-6Al-4V合金丝材硬度稳定性研究

采用化学成分满足ASTM B348—2010和GB/T 3620.1—2007要求的Ti-6Al-4V合金铸锭为原料,通过锻轧工序处理成丝坯,然后经过少道次大变形量控温热拉拔成2.6 mm丝材,最后采用在线退火的方式进行热处理。研究了O元素含量及退火冷却方式、加热温度和加热时间对Ti-6Al-4V合金丝材硬度稳定性的影响。结果表明,采用低氧含量Ti-6Al-4V合金(O含量≤0.12%)、高温快速加热(920℃×30 s及890℃×30 s)结合循环水急冷方式处理,丝材HV硬度值可稳定控制在280~300之间。     

基于Gurson模型的镁合金板材温热冲压成形研究

在Gurson损伤模型的基础上,采用有限元数值模拟与温热冲压实验相结合的方法,对镁合金板材温热冲压成形过程中的材料损伤过程进行了预测.考虑了板材的塑性各向异性行为,通过用户自定义材料子程序VUMAT将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS/Explicit中.采用单轴拉伸试验数据与有限元数值模拟结果进行迭代,确定了Gurson模型所需要的材料参数.使用ABAQUS模拟得到了镁合金板材温热冲压过程中微孔洞的演变及分布规律.通过扫描电子显微镜,对不同温度下的AZ31镁合金板材由孔洞增长和聚合引起的内部损伤演化进行了观察分析.研究结果表明,板材中微孔洞的分布与实验数据相吻合,说明本文所提出的方法可以应用于金属板材温热冲压成形性能预测.      

可冷加工的钛合金

美国仙童公司最近研制成一种新型钛合金,其中含有15％的钒,以及各为3％的铝、铬、锡,形成了β相结构,可以进行冷加工。与广泛使用的Ti-6A1-4V合金相比,该合金含钒量高,因而起始成本亦高,但其成形性好,革除了昂贵的色套铣削工序,抵销了含钒量高引起的成本增加。在室温下,该合金可用下列任一工艺进行加工:带材弯曲、折曲成形、液压成形、冲压、落锤锻等。     

电磁脉冲成形建筑用钛合金的组织及性能研究

采用不同工艺参数进行了建筑用Ti-6Al-4V-0.5Cr新型钛合金的电磁脉冲成形试验,同时进行了试验合金显微组织和力学性能的测试与分析。结果表明,采用电磁脉冲成形可获得性能较佳的试验合金,合金抗拉强度可达962 MPa、屈服强度可达891 MPa、断后伸长率可达14.5%。随放电电压从10 kV变大到20 kV或线圈间距从4 mm增至10 mm,试验合金的组织先细化后粗化,力学性能先提高后下降。与10 kV偏低的放电电压相比,当采用15 kV放电电压时试验合金的抗拉强度增大14 MPa、屈服强度增大11 MPa,断后伸长率减小1.2%。与线圈间距4 mm相比,采用7 mm线圈间距时试验合金的抗拉强度增大11 MPa、屈服强度增大9 MPa,断后伸长率减小0.8%。     

铍板材深冲压成形异形件探讨

冲压成形是金属板材加工异形件的最基本方式。金属材质不同,冲压成形异形件的难易程度不同,主要影响因素是冲压成形性能和冲压成形极限。文章结合铍板材的冲压成形性能和冲压成形极限,对铍板材冲压成形异形件的难易性作了探讨。     

烧结工艺对医用Ti-Nb-Ta-Zr合金微观结构及性能的影响

低模量β钛合金因具有优良的生物相容性成为目前生物医用植入材料的研究热点。其中,Ti-Nb-TaZr因含无毒元素,且具有强度高、塑性好等优点,在生物材料领域得到广泛的发展。本文采用传统粉末冶金法制备Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金,结合显微硬度分布,根据均匀性指数和硬度变化系数分析相分布均匀程度,开展烧结工艺对钛合金微观结构与力学性能的影响研究。结果表明:随烧结温度的提高和烧结时间的延长,基体小孔隙尺寸逐渐减小并消失,相组成及分布发生了相应的变化,Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金压缩弹性模量为(4.77±0.48)～(7.4±0.81)GPa,先增大后减小,接近松质骨弹性模量。在模拟体液环境下,烧结态Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金阻抗谱呈现半容抗弧特征,相位角在较宽的频域10-1～102Hz之间存在峰值,表现出较高的耐蚀性能,为医用钛合金的生物力学性能研究提供理论基础。