钛合金L型材电辅助热绕弯工艺仿真

针对小截面大包角钛合金型材零件的弯曲成形,提出了一种新型热绕弯成形工艺.为了研究该工艺的成形特点,基于ABAQUS软件建立了钛合金L型材电辅助热绕弯成形的有限元模型,并对TC2钛合金弯曲构件在700℃条件下的热绕弯过程进行了数值模拟,分析了侧压力、摩擦系数、成形角速度及应力松弛时间等工艺参数对成形回弹的影响规律.结果表...     

TC4钛合金型材热挤压过程坯料温度演变规律研究

采用数值模拟方法对TC4钛合金H形截面型材热挤压过程进行热力耦合分析,获得了坯料温度的分布情况及不同工艺参数对坯料温度的影响规律,结果表明:坯料温度进入稳定挤压阶段显著升高,产热与散热达到动态平衡状态;过渡圆角处坯料的温度明显高于坯料的其他部位;坯料的温升随挤压速度、摩擦因子、挤压比以及模具预热温度的增大而增大,但随坯料预热温度的增大而减小;而坯料的温降呈相反变化规律;最终获得优选挤压工艺方案。     

TC4钛合金等温锻造过程的数值模拟和实验研究

实验研究了TC4钛合金等温锻造的工艺过程,并采用DEFORM-3D有限元软件对其进行数值模拟.结果表明,采用等温锻造工艺成功地锻造出某钛合金复杂结构件,锻件轮廓清晰、表面光洁、尺寸精度高,金属流线分布合理,组织性能超过常规机加工件,其材料用量相对于常规机加工件提高到60%.通过软件模拟,了解锻件成形的应力、应变及金属流动等信息,为工艺的确定和设备的选取提供了理论依据.     

TC4钛合金扫描电子束焊接温度场数值模拟

建立了TC4钛合金扫描电子束焊接三维温度场的数学模型.采用电子束光斑半径较大的焊接工艺,开展了椭圆扫描/无扫描电子束焊接的试验和数值模拟研究.模拟结果与试验结果吻合良好.结果表明,电子束扫描可使高温熔池的深度减小、宽度增加、提前进入稳态,并且显著降低熔池最高温度和冷却速度.对加速电压为60 kV、电子束流为10 mA、焊接速度为0.9 m/min的电子束焊接工艺,频率为500 Hz的电子束椭圆扫描可使熔池最高温度降低近1900K、冷却速度每秒降低近100 K.     

TC4钛合金L型材热拉伸变形本构方程研究

钛合金型材作为力学性能良好的轻质材料,被广泛应用于飞行器框梁等骨架零件中,其成形质量直接关系到飞机的装配精度、整机气动外形和使用寿命。为探究TC4钛合金L型材的热拉伸变形行为及本构关系,在不同的温度(600~800℃)和初始应变速率(0.00033~0.0083 s~(-1))下进行了多组单轴热拉伸试验,根据应力-应变曲线特点分析了型材热拉伸变形行为,并通过采用回归处理和参数优化的方法建立其复合型唯象本构方程,该模型预测应力和实测应力的最小相关性系数R和最大平均相对误差绝对值AARE分别为0.9641和7.5%,即建立的本构模型能够高精度表征TC4钛合金L型材的热拉伸变形行为,可作为其热变形有限元模拟的准确材料模型。     

TC4钛合金叶片锻造过程中晶粒尺寸的数值模拟

采用钛合金高温变形时内变量微观组织模型,结合有限元法对TC4钛合金叶片在等温锻造过程中初生α相晶粒尺寸的演变进行了数值模拟,研究了TC4钛合金叶片在等温锻造过程中初生α相的分布及晶粒尺寸的变化.研究结果表明:初生α相晶粒尺寸随着变形温度升高而减小;压下量越大,晶粒尺寸越小;晶粒尺寸随着上模速度的增大而减小.     

钛合金蒙皮拉形数值模拟与试验

蒙皮类零件通常采用拉形工艺进行成形。基于通用分析软件Abagus对钛合金蒙皮拉形工艺过程进行了数值模拟,通过正交试验获得了较优加载轨迹组合参数,并分析了较优加载轨迹参数下零件成形效果,试验结果表明,回弹量大,成形零件不合格,需进一步控制回弹;研究了预拉与补拉对蒙皮拉形的影响,得出预拉可使板料应力均匀分布和补拉可减小回弹量的结论;利用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,模拟结果显示可以将回弹量控制在有效范围内。     

某飞机小曲率TC4薄板件热冲压及回弹研究

为减小某飞机小曲率TC4薄板热冲压成形回弹,对热冲压过程进行有限元分析.采用正交试验方法,选取成形温度和冲压速度作为影响因素,建立L16(42)正交试验表得到16组数值模拟方案,分析了板件在热冲压完成时的应力分布.结果表明:减小板件最大等效应力可有效降低其应力分布不均匀性;对最大等效应力模拟结果进行极差分析和方差分析,...     

TC4钛合金连接板抽芯铆接数值模拟

以某型高速战机的TC4钛合金蒙皮的抽芯铆接工艺为研究对象,基于ABAQUS有限元软件对TC4钛合金连接板的抽芯铆接过程进行了数值模拟,并通过抽芯铆接试验验证了有限元模型的准确性,分析探讨了抽芯铆钉和连接板的变形情况、残余应力和残余应变。结果表明：在抽芯铆接过程中,钉杆断颈槽部位、锁紧环、镦头部位和铆钉孔附近产生了明显的应力集中;越靠近镦头部位,金属材料流动越剧烈。抽芯铆接完成后,残余应力主要分布在钉杆断颈槽部位、锁紧环、镦头部位、铆钉孔附近,其中,钉杆断裂位置的残余应力最大,约为1015 MPa;残余应变主要分布在镦头部位、锁紧环、铆钉孔附近,其中,镦头部位残余应变最大,约为0.49。     

激光冲击强化TC17钛合金室温和高温拉伸性能研究

目的分析激光冲击强化对钛合金室温和高温拉伸性能的影响。方法用YAG纳秒脉冲激光器对TC17钛合金板状拉伸试样表面进行双面激光冲击强化,脉冲能量为25 J,脉冲宽度为15 ns,光斑尺寸为4.2 mm×4.2 mm,搭接率为10%,强化1次。通过室温及400℃下拉伸试验,获得强化前后试样的抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率,利用X射线衍射法测试拉伸前后试样表面的残余应力,并在扫描电镜下观察拉伸试样断口微观形貌。结果室温拉伸试验时,激光冲击强化对TC17钛合金的室温抗拉强度和伸长率几乎无影响,但强化后的室温屈服强度下降约6.1%,有/无强化试样均没有明显的屈服点,距离强化试样断裂位置10 mm的表面残余压应力较拉伸前下降约12%。400℃拉伸试验时,激光冲击对TC17钛合金的高温抗拉强度和屈服强度均影响较小,有/无强化试样均出现明显的屈服点,距离强化试样断裂位置10 mm的表面残余压应力较拉伸前下降约44%。结论激光冲击强化在TC17钛合金表面引入显著的残余压应力分布,对屈服强度具有一定程度的影响。强化后试样的屈服强度与拉伸过程中残余压应力松弛速率有关,室温拉伸过程的残余应力松弛较高温拉伸过程慢,试样内部的平衡拉应力区更容易先发生屈服。这是造成室温拉伸屈服强度小幅降低的主要原因。     

TA32钛合金高温应力松弛行为及其对应的本构方程

在不同温度（775℃,800℃,825℃）、不同初应力（150MPa、200MPa）和不同预应变（7.85%、15.7%）下进行TA32钛合金高温应力松弛实验,研究了工艺参数对应力松弛行为的影响。对实验后的试样进行微观组织观察,分析了温度对微观组织的影响。利用二次延迟函数对应力松弛曲线进行拟合,推导得到高温蠕变本构方程,进而将其应用于TA32钛合金应力松弛行为有限元模拟。结果表明：在应力松弛的前200s,应力松弛速率很快,其应力急剧下降,经过3600s后应力逐渐趋于平缓并最终达到松弛极限。应力松弛行为随着温度的升高而加快,但其松弛极限随之减小,初应力和预应变则对其影响不大。随着温度的升高晶粒发生了等轴化和长大现象,塑性增强。模拟结果和应力松弛的实验曲线有较高的吻合度,验证了此蠕变方程的可靠性。     

TC4合金等温挤压过程的有限元数值模拟

采用刚-粘塑性有限元数值技术模拟了TC4合金等温挤压成形筒形件过程，对等温挤压成形过程中需考虑的速度、温度、润滑等因素进行了探讨。     

TC11钛合金金盘等温流变形成的数值模拟及其生产应用

针对钛合金压气相盘的等温流变成形过程,应用有限元数值方法,对热加工规范许可的某一成形温度和不同应变速率下的流变形形过程进行了分析和比较,模拟结果包括一系列人机交互篡夺成的流变过程图、等效应变场、挤压力曲线及等温度场等,从数值模拟“实验”的角度,对热流变成形过程进行了不可逆过程热力学分析,并对等温流变形形件进行了低倍流线、金相组织、力学性能等的检测。     

钛合金TC4真空自耗熔炼工艺参数对宏观偏析影响

采用Fluent软件模拟了钛合金TC4真空自耗熔炼过程中温度场、流场和溶质场相互作用,研究了与铸锭直接相关的3个工艺参数(熔速、铸锭上表面温度和冷却强度)对铸锭宏观偏析的影响规律。结果表明：不同熔炼条件下,在铸锭1000 mm高度处的铁元素径向偏析均呈钟形分布,即铸锭芯部为正偏析,表面区域为负偏析,且负偏析程度均大于正偏析。熔炼速度对铸锭温度场和宏观偏析的影响最为明显：当熔炼速度由0.15 mm/s增加到0.18 mm/s时,铸锭达到稳定熔炼阶段时的高度由1200 mm增加到1600 mm,熔池深度由494 mm增加到738 mm。当距铸锭中心距离小于130 mm时,偏析随熔炼速度增加而减小,在熔炼速度为0.15 mm/s时达到最大值,为3.36%;当距铸锭中心距离大于295 mm时,偏析随熔炼速度增大而增大,在熔炼速度为0.21 mm/s时达到最大值6.23%。铸锭上表面温度和冷却强度对宏观偏析和熔池深度的影响不明显。通过正交分析得到3个主要工艺参数对宏观偏析影响程度为：熔炼速度>冷却强度>铸锭上表面温度,并得到最优工艺参数为熔炼速度0.15 mm/s、铸锭上表面温度21...     

铸态TC18钛合金热变形行为研究

采用Gleeble-3800热模拟机对铸态TC18钛合金进行高温热压缩变形实验,分析该合金在变形温度1000~1150℃、应变速率0.01~10s-1和变形量为70%条件下流变应力的变化规律。确定TC18钛合金热变形激活能,建立热加工图,并通过组织观察对热加工图进行解释。综合不同应变量下的热加工图,获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,为铸态TC18钛合金热加工工艺优化提供理论依据。     

Numerical Simulation of Controlling in Titanium Alloy Sheets Welding Residual Stress by Trailing Peening

It is a promising and new technology to apply welding with trailing peening to control welding stress and distortion of titanium alloy. Numerical simulation of conventional welding and welding with trailing peening of the titanium alloy sheet is carried out, using nonlinear finite element theory and the engineering analysis software MARC. The result shows that welding with trailing peening technology reduces longitudinal residual stress in welding joint effectively, and it is more effective to reduce residual stress to peen the weld than to peen the weld toe. It is a effective result that other technolooy and method used in welding can never achieved.     

TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究

利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。     

电流对TC4钛合金高温压缩变形显微组织的影响

为研究电场作用下升温速度对TC4钛合金高温压缩变形显微组织的影响,利用Gleeble-1500D热-力学模拟机对原始晶粒尺寸为8和20μm的TC4钛合金小圆柱体试样,分别以不同的升温速度加热至700℃进行了压缩实验。结果表明:电流作用下的高温压缩变形后,8μm的TC4钛合金晶粒更细小,等轴性较变形前好;等轴α相增多,片层β相减少;等轴α相和片层β相的分布更均匀。20μm的TC4钛合金在大电流和小电流作用下α相和β相中都出现了蜂窝状结构,且小电流作用下的蜂窝状结构比大电流作用下的蜂窝状结构明显。同等晶粒度下,电流越大,微观组织越均匀、晶粒越细小,等轴性越好。     

TC4钛合金高温氧化行为

研究了TC4钛合金在650、750、850℃的循环氧化和25~1000℃范围内的连续变温氧化的氧化行为。采用电子天平或综合热分析仪、XRD、SEM和EDS分析了合金的氧化动力学、氧化膜的物相、表面形貌、截面结构及元素分析。结果表明:650℃循环氧化和连续变温氧化动力学曲线符合抛物线规律、750℃循环氧化符合抛物线-直线混合规律、850℃循环氧化符合直线规律。氧化膜由薄而致密的Al_2O_3外层和厚而疏松的TiO_2内层组成。随氧化温度升高,氧化膜厚度增加,但出现裂纹或剥落。