等温锻造钛合金技术研究新进展

钛合金强度高、密度低、耐热耐腐蚀、韧性好,是良好的现代工业和航空航天材料。采用等温锻造工艺的钛合金变形均匀,微观结构较好,加工余量小,机械性能高于常规锻造。文中介绍了近10年等温锻造钛合金材料研究及产品开发进步现状,总结了温度和应变速率在钛合金等温锻造中的影响效果。同时结合新材料和新工艺分析了今后钛合金等温锻造研究的发展方向。     

锻铝合金叶片等温温(精)锻

本文叙述了等温锻造新工艺的特点和运用液压设备对锻铝合金叶片进行等温温(精)锻的要点,并对叶片的等温锻造温度、润滑、成型试验等作了叙述,同时确定了等温温锻工艺参数。最后分析了等温锻造中保压时间对金属变形的影响、变形速度和温度对变形抗力的影响。     

TC4合金叶片精锻过程的二维数值模拟

采用刚塑性有限元法对钛合金精锻叶片的锻造过程进行了二维有限元数值模拟。在数值模拟过程中 ,考虑了摩擦边界的作用和畸变网格的局部重划分。根据数值模拟结果 ,研究了不同锻造工艺参数 (变形温度、变形速率、压下量等 )对叶片锻造过程中的变形力、应力和应变变化的影响规律。     

某航空发动机拉杆锻造工艺研究

钛合金抗力大、塑性低,锻造温度范围窄,如工艺不当,锻件会产生各类缺陷.某航空发动机拉杆的原材料采用TC4特钛合金,是一种典型的长轴类锻件,锻件验收技术条件较高,为保证锻件质量,并展了自由锻和模锻的工艺试验.针对模锻后出现的局部未充满缺陷,制定了减少坯料转移时间、改进模具预热方式等措施,通过试制验证了措施的有效性,获得了满足设计图样规定的锻件,确定了锻造工艺参数.     

钛合金复杂构件等温锻造实验研究

钛合金复杂构件通常采用机加工成形,导致成本高、材料利用率低,而且常规的锻造工艺很难满足外形复杂、使用性能要求高的钛合金复杂构件成形过程。提出钛合金复杂构件的新工艺,即先等温锻造成复杂构件形状,然后辅以机械加工的方法成形;通过实验研究,结合力学性能测试和超声波探伤,提出非对称变截面钛合金复杂构件等温锻造成形工艺。实验结果表明,采用该等温锻造成形工艺获得的钛合金复杂构件完全满足系统要求,并可替代机械加工产品;按新工艺加工成形的某钛合金复杂构件,不但降低成本,缩短机加工时间,而且材料利用率也提高到60%以上。     

TC11钛合金β锻造变形程度及其锻后热处理对组织性能的影响

研究了钛合金β段造时，通过控制变形程度及锻后矫正热处理温度来改善ＴＧ１１钛合金组织及性能的途径。接近８０％的变形程度及锻后水冷，ｔβ－５５℃矫正保温１．２ｈ，５３０℃×６ｈ空冷可使β锻造塑性指标较５０％变形程度标准双重退火工艺的提高７．３％，对高温锻造所引起的塑性下降有一定改善。     

TC11钛合金β锻造工艺、组织和性能的关系

从变形程度、冷却速度和热处理规范等因素出发 ,研究了 TC1 1钛合金 β锻造的组织和性能 ,结果表明 β锻造采用大变形量、锻后水冷及转炉等温处理可以获得良好的综合性能     

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。     

不同锻造工艺对TC10钛合金组织和性能的影响

TC10钛合金由于具有优异的耐蚀性和良好的综合性能,广泛地应用于海洋石油开采和潮湿环境中,市场前景广阔。但由于钛合金锻造温度较窄,变形量不好控制。研究了不同的锻造工艺对TC10钛合金组织和性能的影响,铸锭经β相区开坯后,中间锻造分别执行工艺A和工艺B,在各工序中取样做金相组织,并做成品棒材的力学性能分析,结果表明:镦拔次数较多、锻比较大的试样金相组织更加均匀、细小,性能各向异性较小,棒材强度较高。     

马氏体组织Ti-6Al-4V钛合金多向等温锻造组织演变及力学性能强化研究

将铸态Ti-6Al-4V钛合金经过β相区热处理水淬之后获得马氏体组织,经过两步多向等温锻造之后获得了平均晶粒尺寸为1.5 μm的均匀等轴细晶组织,其室温拉伸屈服强度为906 MPa,抗拉强度为954 MPa,伸长率为16.7%,相比铸态Ti-6Al-4V钛合金,其室温力学性能得到了极大提升。研究表明,获得马氏体组织对钛合金晶粒细化有着巨大促进作用。第一步等温锻造之后的钛合金坯料组织并不均匀,存在变形区和“变形死区”,在变形区域内,心部位置应变量最大,组织细化最为明显,从心部到两端应变量逐渐减小,片层组织变形量相应减小;经过90°换向后的第二步等温锻造之后,钛合金坯料组织内的片层组织基本全部细化,形成了均匀的等轴晶组织,从心部到两端,随着应变量的减小,晶粒取向变化相应减小。     

国产7075铝合金的锻造工艺研究

通过多种试验确定7075铝合金的过烧温度,绘制出动载塑性图、再结晶立体图、不同温度下延伸率δ曲线、断面收缩率ψ曲线及变形抗力曲线,并对其进行分析和研究,为7075铝合金锻件锻造工艺参数的确定提供了依据。     

航空发动机齿轮某锻件成型工艺分析及数值模拟

以航空发动机齿轮某锻件为研究对象,根据零件图制定其锻造工艺,并运用有限元Deform-3D软件对锻造过程进行数值模拟。对不同坯料温度及上模运行速度对变形抗力的影响以及金属流动分布规律进行模拟分析,并得到较优的成型工艺参数。     

等温锻造对TC6钛合金组织和性能的影响

为确定（α＋β）两相区内等温锻造工艺参数对TC6钛合金组织和性能的影响,分别在不同温度和速度条件下对TC6钛合金进行了等温锻造。研究结果表明,在所选择的参数范围内,得到的组织均为双态组织;组织性能对锻造温度较为敏感;锻造速度和温度对TC6钛合金室温力学性能影响较小。     

Nb微合金化高强耐候角钢的变形抗力行为研究

变形抗力是表征金属塑性变形难易程度的指标,其量化研究对于改善加工控制精度和提升加工设备使用寿命具有重要意义。利用Gleeble-1500热模拟试验机和光学显微镜对Nb微合金化高强耐候角钢进行连续冷却转变规律和再结晶规律研究,进一步分析不同变形温度、变形速率和变形程度对变形抗力的影响规律。结果表明,当变形温度和变形程度一定时,变形抗力随着变形速率的增加而增大;在高变形温度和低变形速率下,Nb微合金化高强耐候角钢才发生动态再结晶,变形抗力随着变形程度的增加而增大,出现峰值后,变形抗力则逐渐减小;在低变形温度和高变形速率下,变形抗力则随着变形程度的增加不断增大;在低变形温度和低变形速率下或者高变形温度和高变形速率下,变形抗力与变形程度关系较为复杂。     

薄壁钛合金材料零件旋压的热处理工艺

钛合金密度小,比强度高,比模量高,结构性能优异,然而钛合金材料价格昂贵。掏空钛合金棒料制成薄壁壳体类零件,不仅材料利用率低,加工周期长,而且刀具磨损快,加工成本居高不下。旋压成形技术能很好地解决薄壁钛合金材料加工成本高、效率低等问题,但钛合金材料在常温下塑性差,变形抗力大,不易旋压成形。本文针对此难题,提出了钛合金材料旋压过程的热加工方法,得出了钛合金材料旋压成形的热处理参数。     

超塑性成形技术的应用

一、概述超塑性成形工艺是近十余年中发展起来的一种少无切削加工和精密成形技术的锻压新工艺。它借助于金属材料的超塑特性使毛坯成形,得到形状复杂及尺寸精确的零件。近年来,在宇航飞行器及其发动机生产中,高温合金和钛合金的使用不断增加。这些合金的特点是:流变抗力高、可塑性低、难于机械加工、成本高昂,并具有不均匀变形所引起机械性能各向异性的敏感性.如采用普通热变形锻造,则机械加工的金属损耗达80％左右,且机械加工的零件性能很差,往往不能     

BT22双相钛合金等温锻造工艺的确定

采用热模拟试验机对BT22双相钛合金在热变形温度为750850℃、应变速率为0.0011s-1的条件下进行了压缩试验,研究了合金的热变形行为,建立了合金的热加工图,并确定了对其进行等温锻造的最佳工艺范围。结果表明:BT22双相钛合金的真应力-真应变曲线呈现明显的动态再结晶特征;热加工图中有两个主域较为稳定,这两个主域的中心分别位于(750℃,0.001s-1)和(850℃,0.001s-1)处,最大功率耗散率均超过50%;试验合金等温锻造的最佳工艺范围是温度为750850℃、应变速率为0.01~0.001s-1的区域。     

锻造温度对TA15钛合金显微组织及抗拉强度各向异性的影响

在(α+β)相区对TA15钛合金棒进行锻造,研究了t_β-15℃、t_β-30℃和t_β-50℃(t_β为β相变温度)3种锻造温度对合金显微组织和抗拉强度各向异性的影响。结果表明：随着锻造温度降低,TA15钛合金中初生α_p相含量增加,片层状α相含量减少,厚度和长宽比减小,抗拉强度提高;TA15钛合金在t_β-50℃温度锻造后沿流线方向的抗拉强度可达973 MPa, 3个方向抗拉强度的极差随锻造温度的降低而减小;TA15钛合金锻造后的拉伸断口均为韧性断口,锻造温度越低,初生α_p相含量越高,断口韧窝越深,而含有较多较细长片层状α相时,断口韧窝较浅。     

钛合金复杂件等温锻造研究

针对TC4钛合金非对称变截面复杂件在加工过程中锻造温度范围窄、充型能力差、容易产生皱褶等问题,研究了TC4钛合金等温锻造的工艺过程,并采用DEFORM 3D有限元软件进行了数值模拟。结果表明:采用等温锻造工艺,成功的锻造出了某钛合金复杂件,且该锻件轮廓清晰,表面光洁,尺寸精度高;该锻件金属流线分布合理,组织性能超过了常规锻件;该锻件材料用量相对普通锻件材料用量可减少60%。通过软件模拟,了解锻件成形的应力应变及行程载荷等情况。     

冷镦钢ML40Cr盘条的热变形抗力

采用Gleeble-3800型热模拟试验机和单道次压缩试验对ML40Cr冷镦钢金属塑性变形抗力进行了研究。结果表明：在一定的变形程度下,塑性变形的ML40Cr冷镦钢仍存在强化,变形抗力随变形程度的增加而增加,在低应变速率下,温度大于1000℃时发生动态再结晶;变形抗力随着变形速率的增加而增大;多数情况下,变形温度增高,变形抗力降低,只有在两相区低应变速率下出现相反的情况。同时建立了ML40Cr冷镦钢变形抗力数学模型,为冷镦钢低温轧制计算轧制力提供了理论依据。