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.     

TA15钛合金多向锻造组织和拉伸性能研究

通过多向锻造工艺制备不同变形道次和变形温度的TA15钛合金试样,利用金相观察、EBSD、晶粒尺寸统计和准静态拉伸试验,分析变形过程中组织形貌、晶粒尺寸、相含量、晶界取向差和力学性能的变化。结果表明：TA15钛合金经700 ℃中温多向锻造后获得显著细化的等轴组织,且随着变形道次的增加,促使大角度晶界含量增加,同时晶粒尺寸逐渐减小,3道次后初生α平均晶粒尺寸细化至约为6.0 μm,变形后组织为α+β相,相比初始组织α相含量减少,β相含量增加;在800 ℃和900 ℃变形条件下晶粒尺寸增加,但小于初始试样;坯料的强度经多向锻造后有较大提升,700 ℃、3道次后材料抗拉强度为1443 MPa,延伸率为13.6%,比初始试样略有降低,900 ℃材料抗拉强度为1178 MPa,延伸率提高到15.8%,综合性能得到明显提升。     

钛合金TC4高速铣削参数对铣削力的影响研究

钛合金高速铣削因其高效率、高质量、小变形等优点,广泛应用于航空、航天、船舶、军工制造等行业。针对难加工材料TC4(Ti-6Al-4V)的高速铣削加工技术,开展了铣削深度、铣削宽度、每齿进给量、主轴转速的四因素三水平正交试验,分析各铣削参数对铣削力的影响。实验过程中将铣削力分解为切向铣削力、径向铣削力和轴向铣削力,采用多元线性回归分析法,建立了各向铣削力模型,并进行了显著性检验。为验证模型的准确性,设计了新的加工实验进行验证。实验结果表明:该模型准确度高,能够预测铣削过程中的各向铣削力。     

TA15钛合金铸锭熔炼工艺研究

通过小型铸锭熔试验和大规格铸锭生产试验研究确定了工业化生产TA15钛合金铸锭时的化学成分Ё和铸锭生产工艺.试验结果表明,所生产铸锭的化学成分均匀,冶金质量良好,满足后续工序使用要求.     

TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能分析

以CaR与MgF2的混合物为活性荆，对TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能进行了分析，并和常规TIG焊进行了比较。结果表明：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；与常规TIG焊相比，A-TIG焊HAZ较窄且组织较细，而二者的焊缝区组织基本相同；活性荆的加入并没有降低A—TIG焊接头的耐腐蚀性能。     

TA15钛合金接头补焊组织特征分析

采用光学显微镜、X射线衍射仪和电子探针等测试手段分析TA15钛合金熔焊接头补焊微观组织特征，探讨钛合金焊缝多次补焊的可行性。组织观察结果表明，钛合金接头补焊过程即是在原始焊缝基础上形成新的焊缝及热影响区的过程；补焊层焊缝与原始焊缝之间结合良好，未发现界面反应物以及气孔、裂纹、夹渣等缺陷；焊缝及母材过渡区中Ti、Al、V、Fe等元素不存在成分偏析；室温下补焊焊缝组织由α-Ti组成；随着补焊次数增加，晶粒有所粗大，出现少量锯齿状α相，补焊区显微硬度有一定降低趋势，分析结果表明TA15钛合金补焊是可行的。     

热处理对TA15钛合金棒材冲击性能的影响

研究了热处理制度对TA15钛合金棒材显微组织的影响,并测试了热处理后试样的冲击性能.结果表明:通过调整退火温度及保温时间,可改变合金的显微组织,提高TA15钛合金的冲击性能.TA15钛合金在初生a相的形状和大小基本相同的情况下,次生a相的形状和大小对冲击韧度的影响比较大.次生a为条状时的冲击值明显高于次生仅为圆形或短棒状时的冲击值.经810℃×2h,AC热处理后,可获得冲击性能良好的TA15钛合金棒材,并且冲击性能提高了35%.     

基于BP神经网络的TA15钛合金加工图

通过热压缩试验得到了TA15钛合金在不同条件下的流动应力。以温度、应变、应变速率为输入变量,以流动应力为输出变量,建立了BP神经网络。进而利用训练好的BP神经网络建立了TA15钛合金的加工图。利用Prasad判据划分出流动稳定区与流动失稳区,并通过组织观察进行验证,从而可以为实际加工工艺的制定提供参考。     

基于逐步回归法的TA15钛合金本构模型的建立

采用等温恒应变速率压缩实验研究,揭示了TA15钛合金热变形过程中变形温度、应变速率和应变对流动应力的影响规律.利用逐步回归法确定了影响流动应力的宏观可测变量(变形温度、应变速率和应变)的“最优”自变量子集,基于热压缩实验数据和部分神经网络预测数据,利用最小二乘估计算法求解模型回归参数值,建立了基于逐步回归法的TA15的材料本构模型.实验值与回归计算值的对比表明:所建立的材料本构模型描述TA15钛合金的热变形过程中所发生的动态软化过程(动态再结晶和动态回复)是合理可行的,且所建的材料本构模型形式简单,方便于应用到商用有限元软件所提供接口子程序中.     

TA15钛合金应力松弛行为研究

对TA15钛合金进行了高温单向拉伸试验,获得了试验用板材在不同温度和应变速率下的力学性能。在此基础上,开展了板材高温应力松弛试验,得到了该材料在600、650、700和750℃这4个典型温度下的应力松弛曲线。研究了温度对TA15钛合金应力松弛行为、松弛应力和松弛应变的影响,获得了应力松弛速率与时间的变化关系。结果表明:温度越高,保温时间越长,试样在卸除外载荷后,松弛应力和松弛应变较小。且温度范围700~750℃,保温时间5~8 min时,回弹消除彻底和高效,为降低回弹的较优工艺参数,研究结果可为热成形工艺、热校形工艺及紧固件的使用周期提供指导。     

钛合金螺旋铣孔切削工艺的正交优化与试验分析

目的稳健设计螺旋铣孔对难加工材料钛合金加工件的切削参数(切削深度、每齿进给量和主轴旋转速度)。方法用正交优化法制定一套试验方案并实施,使用粗糙度量仪、三坐标、显微镜等对钛合金孔表面粗糙度(Ra)、孔径精度和出口端毛刺高度进行测量和分析;在此基础上,利用试验数据分析影响因素水平极差和贡献率,优选出一组切削参数组合(主轴旋转速度2000 r/min、每齿进给量为0.07 mm和切削深度0.25 mm/r),以此为基准,对待加工钛合金工件表面粗糙度进行预测;为进一步验证预测值满足孔表面质量标准,然后对钛合金加工件试验分析。结果结果表明,孔表面粗糙度介于0.55~0.75μm,孔径精度介于H7~H9,很好地达到了航天或汽车工业对钻孔粗糙度的技术要求。结论由此可见,使用该方法,不仅可获得稳健设计切削参数,还可改善钛合金螺旋铣孔切削工艺。     

高速铣削钛合金Ti6A4V铣削力试验研究

采用涂层硬质合金刀具对钛合金Ti6A14V进行了高速铣削试验.通过分析正交试验直观图,研究了铣削参数的变化对铣削力的影响,为合理选择铣削参数提供了可靠的依据.高速铣削试验表明:采用小的轴向切削深度和每齿进给量及较大的径向切削深度和切削速度有利于减小铣削力.基于概率统计和回归分析原理,建立了铣削力回归方程,并对回归方程进行了显著性检验,检验结果表明:所建立的回归方程呈高度显著检验状态,与实际情况拟合的较好.     

基于正交试验7050-T7451航空铝合金材料铣削力的研究

高速铣削广泛用于航空铝合金材料的加工,本文以7050-T7451铝合金材料为试验对象,综合运用正交试验方法和单因素试验法分析研究了铣削该铝合金材料时,铣削速度、铣削深度、铣削宽度和每齿进给量四个因素对铣削力的影响规律,并通过多元线性回归分析得出铣削力的经验公式。研究结果发现铣削深度对铣削力影响最大,其次为每齿进给量和铣削宽度,而影响最小的是铣削速度。铣削力随铣削深度的增大而显著增大,而随着铣削速度的增大,铣削力的变化不明显。     

基于正交试验的6061铝合金铣削工艺研究

建立铣削参数中主轴转速、进给速度、切削深度对6061铝合金铣削粗糙度影响的单因素试验方案,通过绘制铣削单因素对表面粗糙度的影响趋势曲线,分析各因素对粗糙度的影响规律及成因;再通过正交试验的极差、方差分析3个因素对6061铝合金表面粗糙度影响的强弱关系,最终确定粗糙度最优的因素组合。     

钛合金铣削加工表面残余应力有限元仿真

为了分析铣削工艺参数对钛合金已加工表面残余应力的影响,根据金属切削有限元分析的相关理论,以钛合金Ti6Al4V为工件材料,建立了铣削加工的有限元模型。采用正交试验设计法对钛合金Ti6Al4V铣削仿真的工艺参数进行优化,并用极差法分析不同的铣削速度、铣削深度、铣削路径对钛合金Ti6Al4V工已加工表面残余应力的影响。研究表明:在钛合金Ti6Al4V铣削过程中,对工件已加工表面残余应力影响因素由小到大依次为:铣削深度<铣削路径<铣削速度,切削深度对已加工表面残余应力影响较小,铣削速度对已加工表面残余应力影响最大;在研究范围内,随着铣削速度的增大,已加工表面残余应力逐渐增加。     

TA15钛合金高温变形过程的介观模拟计算

以多晶体位错滑移及塑性流动机制为基础,探究了TA15钛合金在高温变形过程中介观层次上形变不均匀性和力学响应。基于率相关晶体塑性理论,建立了描述体心立方结构金属力学行为的本构模型,同时考虑了主滑移系和次滑移系的运动;确定了合理的材料本构参数,高温压缩实验与模拟得到的真应力-应变曲线基本一致。通过对TA15钛合金高温变形模拟结果进行分析,包括应力和应变分布、滑移系开动情况和晶界面积变化,得出:(1)由于晶粒几何及取向的随机性造成应力和应变分布非均匀性;(2)晶粒间相互作用的复杂性会导致各个滑移系开动的差异性;(3)形变程度越大,晶粒密度越大,晶界面积变化率越大。模拟结果为相变等显微组织演变及多尺度同步耦合提供了参考。     

基于BP神经网络的TA15钛合金热变形工艺-性能预报

将经过热约束变形的TA15钛合金进行力学性能测试,获得了工艺(温度、应变、应变速率及冷却方式)、性能(抗拉强度、延伸率)参数数据,利用BP人工神经网络建立起其间的关系网络模型.研究表明:所建立的网络可以很好地反映出本材料的工艺-性能之间的关系并且具有一定的精度,网络模型可以用来预测不同变形条件下TA15钛合金的性能.     

铝合金6061-T6三维铣削加工有限元仿真及实验

为了获得6061-T6铝合金材料在铣削过程中铣削参数对铣刀切削性能的影响,使用有限元软件AdvantEdge建立有限元模型,研究了铣削深度、铣削宽度和主轴转速对切削力及温度的影响。根据仿真结果分析可得,铣削参数对切削力的影响铣削深度﹥铣削宽度﹥主轴转速;对温度的影响铣削宽度﹥铣削深度﹥主轴转速。通过实验对比,发现仿真结果与实验结果误差不超过30%,且切削力的走向基本一致,说明仿真结果是可信的。     

面向钛合金微细铣削的等离子体电解氧化膜层的制备与性能分析

目的 降低TC4钛合金微小零件的铣削难度,提高表面加工质量和加工效率.方法 采用以NaAlO2为主要成分的电解液,借助等离子体电解氧化(Plasma Electrolysis Oxidation,PEO)作用,在TC4钛合金表面原位生长厚度约为20μm的疏松多孔氧化膜层.分别使用扫描电子显微镜、X射线能谱仪对氧化膜层的结构和组成进行表征,采用测力仪、白光干涉仪对氧化膜层微细铣削时的切削力和表面粗糙度进行测量.结果 氧化膜层为TC4钛合金原位生长所得,厚度较为均匀,约为20μm.结构疏松多孔,孔隙率高,孔洞分布较为均匀,与基体结合力差.与TC4钛合金相比,氧化膜层的弹性模量和硬度分别降低了79.8％和75.0％;相同切削参数下,三向铣削力分别降低了91.90％、78.13％和42.62％,表面粗糙度Ra值减小了52.6％.结论 该氧化膜层较传统膜层而言,有更加疏松多孔的结构,强度更低,可明显降低微细铣削的三向力,加工表面粗糙度明显降低,且无明显的顶部毛刺.该方法显著降低了TC4钛合金微细铣削的加工难度,有效改善了加工表面质量,验证了等离子体电解氧化的方法用于辅助铣削TC4钛合金的可行性.