温度和轧制方向对TC1合金板材疲劳行为的影响

为了确定试验温度和轧制方向对TC1钛合金板材的高周疲劳寿命及断裂行为的影响,针对平行于和垂直于轧制方向的TC1钛合金板材在不同试验温度下进行了应力控制的拉-拉疲劳试验,并对相应的疲劳断裂机制进行了分析.结果表明,平行于和垂直于轧制方向的TC1钛合金板材的疲劳极限及其在相同外加应力下的疲劳寿命均随着试验温度的升高而降低;相同试验温度下,垂直于轧制方向的TC1钛合金板材的疲劳极限和疲劳寿命均高于平行于轧制方向的TC1钛合金板材.在应力控制的高周疲劳加载条件下,轧制态TC1钛合金板材的疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展.     

TC17高温高周旋转弯曲疲劳实验研究

本文利用高温旋转弯曲疲劳试验系统,完成了用于航空发动机的高强钛合金TC17在常温、200℃和350℃条件下的疲劳性能的实验,主要研究了温度对TC17疲劳强度和裂纹扩展率的影响. 通过测量试件在试验过程中的挠度变化,对比分析了不同温度下的疲劳裂纹扩展速率.并通过断口分析研究了裂纹萌生与扩展行为.本研究结果发现,在TC17高周疲劳破坏过程中,裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命90%以上,高温不仅促进了裂纹的萌生而且促进了裂纹的扩展.     

TC4钛合金的疲劳裂纹扩展Walker公式

为了研究不同应力比下TC4钛合金疲劳裂纹扩展特性,用Warker公式来描述不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率.按照标准试验方法,试验加载应力比分别为0.06,0.5,0.7.利用递增多项式数据处理的计算程序,绘制了铸造TC4钛合金疲劳裂纹扩展速率曲线,并对疲劳断口进行扫描分析,计算Walker公式下的材料常数.结果表明,当应力比R≥0时,疲劳裂纹扩展速率随应力比的增大而增大,表现为疲劳条带间距增大.计算得材料常数m为4.082 16,n为-0.023 91,C为6.963 04×10-7.     

300M钢在海洋大气下的疲劳性能研究

为了研究300M钢在海洋大气暴晒环境中的接触腐蚀和疲劳性能.文中将300M钢与TC18钛合金在海南进行1年和2年的海洋大气暴晒实验,通过对300M钢暴晒试样的表面腐蚀形貌及疲劳断口观察,分析其抗腐蚀性能.采用DFR法测定300M钢在不同状态下的疲劳寿命,分析了暴晒时间和装配方式对300M钢疲劳寿命的影响.实验结果表明:300M钢与TC18钛合金胶结装配在海洋大气暴晒后,在相同载荷下疲劳寿命由105降低到104,300M钢在海洋大气腐蚀环境下以点蚀为主,暴晒1年的300M钢在不装配和装配的状态下其平均疲劳寿命分别为51 947和45 487周次,暴晒2年的分别为29 801和17 376周次.     

TC11钛合金的高温变形力学行为

在G leeble-1500热模拟试验机上对TC11钛合金在温度为760~960℃,应变速率为0.001~5.0s-1,变形程度为50%条件下的高温流变应力变化规律进行了研究.在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上,依据Arrhenius方程对实验数据进行回归,得到了TC11钛合金的本构关系模型,为钛合金高温变形过程的数值模拟提供了重要计算模型.     

多轴疲劳寿命模型建立新方法

为解决多轴疲劳寿命估算问题,提出一种建立多轴疲劳寿命预测模型的新思路和新方法. 采用对单轴和多轴疲劳试验数据的共同拟合和优化方法建立多轴疲劳寿命模型,减少了对多轴疲劳损伤参数构造和疲劳试验数据类型的限制. 基于最大剪应变幅及最大剪应变幅平面上的法向应力和应变构造了一种新的多轴疲劳损伤参数. 采用ZTC4铸造钛合金、纯Ti、BT9钛合金3种材料的多轴疲劳试验数据对上述多轴疲劳寿命模型建立方法进行了评估和验证. 结果表明提出的多轴疲劳寿命模型建立方法是可行的,所建立的寿命模型对多轴疲劳试验数据的预测能力基本在2倍分散带之内.     

TC16钛合金的冷镦组织与性能

对TC16钛合金进行了冷镦试验,采用低倍观察、组织分析和显微硬度测试等技术研究了其冷镦组织与性能.结果表明:TC16钛合金经退火后具有良好的塑性和相对较高的剪切应力,能够满足其冷镦成型性能,而该合金在冷镦过程中产生的冷变形强化行为能够保证其在退火状态下满足使用要求.     

TC11钛合金应变速率和温度敏感系数

采用热模拟试验方法,对TC11钛合金在温度为850℃～930℃,应变速率为0.001～1.0,最大变形程度50%条件下的高温流变应力变化规律进行了研究.在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上,确定了TC11钛合金的高温应变速率敏感系数m=0.168 8,以及温度敏感性指数s=10 233,为钛合金高温变形过程的数值模拟提供了重要计算参数.     

缓进磨削变质层对M17高温合金疲劳寿命的影响

本文用缓进磨削、铣削、普通磨削三种不同工艺方法加工M17镍基铸造合金疲劳试件,进行对比疲劳试验,分析了表面粗糙度,冷作硬化,残余应力等疲劳寿命的影响。常温疲劳试验表明,试件表面残余压应力越大,疲劳寿命越长,冷作硬化有利于提高常温疲劳寿命,粗糙度对疲劳寿命影响不显著,缓精磨工艺加工的试件疲劳寿命最长。在高温疲劳试验中,冷作硬化层小的疲劳缓进寿命长,因此应采用缓进给精磨作为最后工序。本文是首次对M17材料在国内进行磨削表面完整性试验。     

紧固件用TC16和TC4钛合金丝材

正技术开发单位中国科学院金属研究所技术简介TC16和TC4钛合金由于具有较高的比强度、耐腐蚀性能,以及优异的疲劳性能,被广泛应用于航空、航天领域制造钛合金紧固件。此前,国产TC16钛合金丝材在剪切强度满足要求的情况下,塑性较低,难以实现冷镦,而国产TC4钛合金丝材存在强度偏低、组     

航空发动机叶轮超高周疲劳寿命预测方法

为了预测航空发动机叶轮的超高周疲劳寿命,以某型叶轮为研究对象,研究叶轮叶片在不同载荷状态下的应力和疲劳寿命. 建立叶轮的有限元模型,通过仿真分析叶轮叶片在离心、气动载荷作用下的应力变化情况;考虑叶轮叶片的表面状态,修正应力结果;基于位错偶极子模型及相关理论,建立TC4材料的超高周寿命预测模型;结合修正交变应力和寿命预测模型,实现了航空发动机叶轮的寿命预测. 对比分析现有模型和该模型下的寿命预测结果,结果表明：2种模型在低、高周范围内预测寿命的变化趋势一致;利用该模型有效解决了叶轮疲劳寿命的预测问题,预测值较贴近测试寿命;叶轮表面状态对疲劳寿命的预测结果影响较大,因为考虑了表面状态,寿命预测结果更贴近测试寿命值.     

高温超声疲劳试验系统设计及应用

温度对金属材料超高周疲劳性能有着重要影响,但是目前常用的超声疲劳试验系统无法实现高温加载。本文基于现有超声疲劳试验系统设计并配置了一套感应加热设备,可实现高温环境下加速疲劳试验。为了保证加热系统准确可靠,使用非接触式红外温度传感器对试样表面温度进行了实时动态监测,同时通过热电偶对红外温度传感器进行标定。钛合金高温疲劳试验结果证明高温超声疲劳试验系统完全满足需求且结果准确可靠。     

利用CFRP加固钢吊车梁弯曲疲劳性能试验研究

目的对利用碳纤维增强塑料(CFRP)加固钢吊车梁的弯曲疲劳性能进行试验研究,以考察贴有CFRP钢吊车梁疲劳寿命的提高情况.方法采用简支梁模型疲劳试验方法,在吊车梁模型的下翼缘外侧分别粘贴一层和两层碳纤维布加固,并进行弯曲疲劳试验.在不同CFRP层数和循环荷载等情况下,观察其疲劳性能的变化,通过回归分析方法,确定了N-S曲线中的系数.结果在一定的条件下,利用CFRP加固钢吊车梁后可以明显提高钢吊车梁的疲劳寿命.当粘贴一层时,吊车梁的疲劳寿命大约提高9%-17%;当粘贴二层时,吊车梁的疲劳寿命大约提高20%-30%.结论利用CFRP加固的方法可以提高吊车钢梁的抗疲劳性能.同时利用试验确定S-N曲线的系数,并可以利用该曲线估算吊车梁的疲劳寿命.     

PCBN刀具加工TC4钛合金的切削加工性

摘要：针对聚晶立方氮化硼（polycrystalline cubic boron nitride, PCBN）刀具材料和钛合金Ti-6Al-4V（TC4）工件材料的特点,采用单因素试验法对切削力和已加工表面粗糙度进行研究;通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）观察和能量分散光谱（energy dispersive analysis system,EDS）扫描分析,对PCBN高速切削钛合金TC4时的刀具损坏形态和损坏机理进行研究;采用对角正交回归试验法,求得PCBN刀具切削钛合金时的刀具寿命经验公式,并分析切削用量对刀具寿命的影响. 研究表明：PCBN高速切削钛合金时,粘结磨损、扩散磨损和脆性磨损是其主要损坏机理,在高切削速度、低进给量、低切削深度下PCBN刀具加工钛合金时的切削加工性最好,因此PCBN适用于钛合金的精加工.     

TC4钛合金CO2激光焊接试验研究

根据TC4钛合金的焊接特点,设计和搭建用于钛合金激光焊接专用实验平台并进行实验室焊接试验。在TC4钛合金激光焊接过程中,应控制好焊前清理和做好等离子体控制等关键环节,并通过设计和安装惰性3路气体保护装置,得到合格的焊接接头.     

高温对钛合金疲劳性能影响的研究

对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ钛合金的高温疲劳性能进行了试验研究。阐述了试验数据处理方法；重点讨论了分析了热暴露，温度及应力集中等因素对其疲劳性能的影响。统计分析结果表明，热暴露对钛合金疲劳性能影响不大。当温度高于２００℃时，温度升高会使其疲劳寿命降低。     

不同微观组织Ti-4Al-2V钛合金板室温成形极限

钛合金室温成形由于其加工成本低,受到了越来越多的关注.不同微观组织的钛合金成形性能差异很大.在钛合金板室温成形有限元仿真中,成形极限图是评价成形能力和判断材料失效的基础.然而,在获取材料成形极限时需要进行大量的试验,过程非常耗时和繁琐.为了降低实验成本、缩短开发周期,本文以材料失效点主应变二次导数变化的断裂准则,采用数值模拟与断裂准则相结合的方法获得不同微观组织的Ti-4Al-2V(TA17)钛合金板成形极限图.用单向拉伸、凸模胀形和圆杯拉深试验对有限元仿真进行对比验证,得到的试验结果和有限元结果相一致,表明有限元仿真得到的成形极限图的正确性.建立并对比了三种不同微观组织的TA17钛合金的成形极限,分析了微观组织对室温成形极限的影响,发现具有等轴组织的TA17钛合金成形极限最优.根据试样的断口形貌图也可以看出,等轴组织成形极限最优.为TA17钛合金板材冲压成形等后续工作奠定基础.对其他牌号钛合金在不同热处理工艺下得到的微观组织的成形性能研究有指导意义.     

TC4钛合金表面氧化皮去除

针对TC4钛合金在热成形过程中其表面易形成一层致密的氧化皮且氧化皮的表面形貌和厚度均受温度影响这一现象,采用先热碱洗后酸洗的工艺过程对TC4钛合金在不同温度下氧化后的氧化皮去除工艺进行了研究.采用光学显微镜对氧化皮形貌进行表征,研究了时间对去除氧化皮的影响,且通过国际上较先进的美国LECO公司RH-404定氢仪对去除氧化皮后钛合金的氢质量分数进行了测定.结果表明,通过采用先热碱洗后酸洗的过程,TC4钛合金表面的氧化皮可以完全被去除.此外,通过RH-404定氢仪测得合金中氢质量分数的变化不大.     

激光3D打印工艺对钛合金质量的影响

为了解决传统锻造方法锻造TC4钛合金时容易造成的生产效率低且锻造形状简单等问题,对TC4钛合金进行了激光3D打印,并确定了最佳激光3D打印工艺参数.利用金相显微镜和扫描电子显微镜对TC4钛合金单道打印层的成形质量、显微组织与相组成进行了分析.利用显微维氏硬度计和万能拉伸试验机测量了打印层的硬度和拉伸力学性能.结果表明,在最佳工艺参数下TC4钛合金打印成形良好,其打印层组织主要由片层状α固溶体组成.打印层的Z向拉伸强度指标低于XY向,而Z向拉伸塑性指标高于XY向,且Z向强度和塑性指标均超越了TC4锻件国家标准(GB/T 25137-2010).同时Z向和XY向拉伸断口形貌均为塑性断口.     

应力比对铸造TC4钛合金疲劳裂纹扩展特性的影响

为了研究不同应力比下铸造TC4钛合金疲劳裂纹扩展特性,采用逐级降载法测试铸造TC4疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth和疲劳裂纹扩展速率,并分析影响裂纹扩展及门槛值ΔKth的因素.结果表明,应力比R为0.06,0.5,0.7时,其门槛值分别为13.279 3 MN/m3/2,6.368 90 MN/m3/2和4.461 94 MN/m3/2,且裂纹扩展门槛值随应力比的增大而减小,裂纹扩展速率随应力比的增大而加快.