乙醇对TC4钛合金超高周疲劳性能的影响

利用超声疲劳试验方法分别对室温下医用酒精(体积分数75%)中浸泡5min、医用酒精浸泡5min后再在生理盐水中浸泡24h、直接在生理盐水中浸泡24h、分析纯乙醇(体积分数99.9%)中浸泡6h、医用酒精中浸泡6h等处理条件下退火态Ti6Al4V(TC4)钛合金的超高周疲劳性能进行了研究,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察疲劳断面形貌,分析了TC4钛合金的疲劳断裂特性。结果表明:在104~109周次范围内,经医用酒精处理后TC4钛合金的S-N曲线呈现一次阶梯下降型,而未用医用酒精处理的TC4钛合金的S-N曲线呈现缓慢下降型;在300~700 MPa应力范围内,医用酒精浸泡过的TC4钛合金试样疲劳寿命快速下降;医用酒精处理后的TC4钛合金的超高周疲劳断裂全部从表面发生、断面较光滑且瞬断区面积占比极小,不同于未接触医用酒精的TC4钛合金试样的穿晶塑性断裂。     

稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响

为探讨稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响,熔炼制备出稀土元素Y含量(质量分数)为0.3%、0.6%、0.9%的TC4-Y钛合金,然后分别检测TC4-Y钛合金的致密度、硬度、室温拉伸性能及高温拉伸性能。结果表明,随着Y元素含量的升高,合金的致密度、硬度、强度及塑性先升高后降低。当Y含量为0.3%时,TC4钛合金的硬度最高;当Y含量为0.6%时,TC4钛合金的致密度最高,强度及塑性最好。在钛合金中加入稀土元素Y后,钛合金的晶粒尺寸迅速降低。综合考虑,当稀土元素Y的含量为0.6%时,TC4钛合金的力学性能最佳。      

低温对TC4脉冲激光焊接接头组织和性能的影响

在-120~25℃温度范围内对TC4钛合金薄板脉冲激光焊接接头进行了拉伸试验,并对拉伸断裂后的显微组织进行了观察,研究了低温对TC4钛合金脉冲激光焊接接头组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着温度的降低,TC4钛合金脉冲激光焊接接头的显微组织并未出现明显变化,拉伸强度升高而延伸率下降,呈延性断裂模式。在低温拉伸过程中,TC4钛合金脉冲激光焊接接头母材区域的α相中有滑移带形成,预示变形机制仍然是位错滑移机制。     

应变速率循环法构建TC4-DT钛合金本构方程

采用应变速率循环法在超塑拉伸机上对TC4-DT钛合金进行三组高温超塑性拉伸实验,变形温度为850~890℃,应变速率为3.3×10-5~3.3×10-3s-1。通过对拉伸实验数据的分析计算出TC4-DT钛合金动态再结晶激活能,并利用Arrhenius模型构建TC4-DT高温条件下的超塑性本构方程。结果表明:TC4-DT钛合金的流动应力对变形温度较为敏感,随着温度的升高,流变应力逐渐减小,软化机制愈发明显,870℃附近的超塑性较好,伸长率达到554%。     

热处理制度对TC4钛合金风扇盘组织和性能的影响研究

随着国产大飞机及其发动机的自主研制,TC4钛合金被用来制造发动机风扇盘,该风扇盘锻件尺寸大、结构复杂,且为工作时承受很大载荷的转动件,对TC4钛合金锻件综合力学性能要求苛刻。为提高风扇盘锻件的组织与力学性能水平,需要对其热处理工艺进行系统的研究。研究了不同热处理制度对TC4钛合金风扇盘锻件组织和性能的影响。采用光学显微镜分析了锻件的显微组织,测试了锻件的拉伸性能、断裂韧度和应变控制的低周疲劳性能等力学性能。试验结果表明:与普通退火相比,固溶时效处理后具有更好的组织均匀性和综合力学性能;固溶温度升高,室温、400℃拉伸强度增加,但室温应变控制的低周疲劳性能和断裂韧度稍微有所降低;固溶后的冷却速率增加,室温、400℃拉伸强度增加,室温应变控制的低周疲劳性能和断裂韧度稍微降低;TC4钛合金风扇盘锻件最佳的热处理制度为T_β-(40~60)℃/2 h,WQ+700℃/2 h,AC。     

激光熔覆修复对TC4钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

为了研究激光熔覆修复对TC4钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响,采用激光熔覆技术,通过逐层堆积TC4钛粉,对TC4钛合金板表面凹槽进行修复。利用光学显微镜和扫描电镜分别观测试样的微观结构和疲劳断口,采用疲劳裂纹扩展实验测定试样裂纹长度与循环次数,利用修正的七点递增多项式拟合法获得每组3个试样在相同裂纹长度下的疲劳裂纹扩展速率。实验结果表明:激光修复区由β晶粒和沿晶界连续分布的α相组成,属于典型的魏氏组织,热影响区由等轴的α晶粒和β转变组织组成,属于典型的双态组织;同母材相比,激光熔覆修复件疲劳裂纹扩展速率显著降低。TC4钛合金熔覆修复件抗疲劳裂纹扩展能力的提高归因于魏氏组织断裂韧性高和双态组织优异的综合力学性能。     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的损伤容限性能

针对TC4-DT钛合金厚截面锻件开展了电子束焊接工艺实验和接头力学性能测试与分析.结果表明,TC4-DT钛合金不仅具有良好的焊接工艺特性,而且电子束焊接接头具有高的损伤容限性能.接头的断裂韧性优于母材并且比母材有更高的疲劳裂纹扩展抗力.     

高温条件下基于虚场法的钛合金弹塑性参数识别与提取

目的 准确表述TC4钛合金的力学性能,对TC4钛合金进行了单轴热拉伸实验,使用虚场法识别和提取不同高温条件下TC4钛合金的弹塑性参数。方法 在不同试验温度(650、700、750℃)下,选用TC4钛合金(Ti-6Al-4V合金),按轧制方向以应变速率为0.1 s^-1进行热拉伸试验。采用立体数字图像相关系统(DIC)测量试样的真实应变,得到真实应力-应变曲线,并捕捉热拉伸过程中的随机点,计算出试样的真实应变场。通过虚场法(VFM)在试件的弹性阶段设置不同虚拟位移场,建立虚场方程组以识别不同试验组中的弹性模量和泊松比,利用JC本构模型建立适合试件塑性变形阶段的虚场方程,使用K-Means聚类算法提取模型中的塑性参数。结果 在考虑计算误差的情况下,使用VFM识别出的弹性模量、泊松比与参考数值的加权相对误差分别在4.8%、6.4%以下;提取出的塑性参数可以用于建立JC本构模型,弹塑性参数的识别和提取均符合预期。结论 使用VFM可以有效识别出TC4在不同高温条件下的弹性参数,K-Means聚类算法在提取塑性参数方面的效果较为显著。     

双重热处理对ZTC4铸造钛合金材料组织及性能的影响

研究了ZTC4铸造钛合金材料在铸造状态和双重热处理状态下的性能和微观组织。试验结果表明,该合金经双重热处理后,强度、硬度降低,塑性提高,力学性能数据分散度有所降低。     

TC1钛合金的腐蚀加工及其对基体性能影响

探讨了TC1钛合金腐蚀加工速度和质量的影响因素,测试了腐蚀加工后TC1钛合金的力学性能。氢氟酸浓度增加,加工速度提高;硝酸浓度较低时,腐蚀溶解占主导地位,浓度较高时,钝化起主要作用,当硝酸与氢氟酸的体积比为2时加工速度达到最大值;钛合金腐蚀加工速率与温度基本呈线性关系,加工时温度控制范围为28~30℃。复配添加剂可降低界面张力,它们的协同效应能够提高过渡区圆角质量、表面光亮度和腐蚀均匀性。腐蚀加工对TC1钛合金拉伸性能影响较小。腐蚀加工后的疲劳性能优于机械加工后的疲劳性能,其疲劳裂纹起源于加工面R圆角根部区域。