TC18钛合金模锻件锻造成形工艺仿真

采用Deform-3D有限元软件对TC18钛合金模锻件锻造成形过程进行了数值模拟仿真,研究比较了锤锻和液压机模锻两种成形方式的不同.研究结果表明:TC18钛合金模锻件锤锻变形时过热倾向更加明显,锤锻锻件的最高温度比液压机模锻高70℃左右,必须严格控制锻造过程中的温升;锤锻的有效应力分布很不均匀,锤锻锻件的平均有效应力比液压机模锻大30MPa左右,并且存在严重的应力集中区域,而液压机模锻的有效应力变化较为平缓;相比液压机模锻,锤锻锻件的最大和最小有效应变的差值减小了26％,锤锻锻件的变形均匀性得到了改善.     

TC25G钛合金整体叶盘锻件的组织和力学性能研究

研究了TC25G钛合金两相区等温锻造整体叶盘的组织分布和力学性能。结果表明:锻件能顺利成形,应变分布基本均匀,没有缺陷产生。整体叶盘各部位组织均匀,呈现等轴α与片状α的双态组织形貌,初生等轴α含量约为10%,片状α相均匀地分布在β转变基体上,受两相区变形影响,α相晶界不连续,呈弯折、断裂状,可观察到部分再结晶β晶粒。TC25G钛合金整体叶盘力学性能优异,盘件各部位力学性能均满足要求,而且拉伸性能、断裂韧性、高周疲劳性能均具有较大的富余量。     

TC4钛合金薄壁高筋构件近等温锻造技术研究

研究了TC4钛合金薄壁高筋构件的近等温模锻工艺,合理设计了锻件的尺寸与模具结构,同时利用有限元模拟软件Deform3D对闭式模锻与开式模锻下的预制坯锻造方案以及不同长度的圆棒锻造方案下锻件的成形过程进行了有限元模拟分析,从而对锻造工艺参数进行合理选取。基于近等温锻造工艺,通过多火次、增量变形的方法成形出了质量良好的TC4钛合金精密模锻件。微观组织分析表明,锻件各区域的微观组织均为既存在等轴初生α相,又存在片状β相的双态组织,且晶粒大小比较均匀。相对于原始坯料,经过近等温锻造的锻件的断裂伸长率略微下降,屈服强度变化不大,而抗拉强度与弹性模量比坯料略微上升,力学性能良好。     

TC4钛合金盘轴锻件的成形工艺研究

使用多火次正挤压工艺试制了TC4钛合金盘轴锻件。采用二维有限元软件对锻件成形过程进行模拟,合理分配了变形火次,将工艺优化为三火次成形。结果表明该锻件典型部位的组织为等轴组织,初生α相含量在35%～40%,室温拉伸和高温拉伸值较高。这表明该工艺是合理的。     

损伤容限型钛合金的等温锻造温度研究

研究了TC21钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率、40%变形程度条件下,等温锻造温度变化对锻件组织和性能的影响。结果表明:TC21钛合金显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,并且随着变形温度的提高,初生等轴α相的含量逐渐减少,晶粒尺寸增大;在相变点温度锻造时得到网篮组织;在相变点以上温度锻造时得到片状组织。室温拉伸强度和断裂韧性随锻造温度的升高呈现增加趋势,室温拉伸塑性明显降低。在965℃等温锻造时,显微组织为较细的片状组织,强度、塑性和断裂韧性达到较佳匹配,获得较好的综合力学性能。965℃为较佳等温锻造温度。     

TC17合金整体叶盘等温锻造过程数值模拟及工艺参数影响

采用二维有限元模拟软件Deform-2D对TC17钛合金整体叶盘锻件的等温β模锻过程进行数值模拟,分析了整体叶盘不同部位的应变场。根据有限元模拟结果对TC17钛合金整体叶盘锻件的荒坯尺寸及工艺参数进行优化,并进行了TC17钛合金等温锻造成形工艺试验。试验结果表明,等温β模锻工艺可使TC17钛合金组织中粗大原始β相晶粒得到充分的形变,晶界析出弯曲、断续的细小α相,晶内析出交错、细小的次生α相,呈现理想的网篮组织;当应变达到0.75时,可使得整体叶盘锻件的强度、塑性及断裂韧性实现理想匹配。     

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.     

大角度盆状TC6钛合金锻造成形研究

介绍了通过饼坯+胎模成形大角度盆形锻件的近净成形锻造方案,并对方案进行了模拟验证、生产试制。试验结果表明：对于大角度盆形锻件采用饼坯+胎模成形的近净成形方案,可获得流线及组织性能良好的锻件。检测结果表明：锻件内部未见缺陷及清晰晶,流线沿锻件外形分布,无穿流和涡流,高倍组织为典型的等轴组织,β相基体均匀分布初生α相,初生α相含量约为40%,晶粒细小且均匀,各项性能检测结果均满足要求且有一定富余量。该方案的生产验证了TC6大角度盆形锻件的生产新模式,既能保证产品质量又能节约生产成本,还能充分挖掘设备生产能力,创造更好的经济效益,对类似产品成形有一定的指导作用。     

对击锤上GH4169合金盘件锻造过程数值模拟

根据能量守恒定律,开发了针对1MJ对击锤打击成形的有限元计算模块.将开发的计算模块引入商品化有限元软件,完成了GH4169合金盘件的锻造过程数值模拟,并进行了相关实验验证.最后,对比分析了对击锤和液压机模锻盘件内热力参数分布情况.结果表明,所开发的对击锤打击计算模块的计算结果与试验结果相当符合,为合理制定对击锤上盘件模锻工艺和分析锻件缺陷提供了技术支持.     

TC4-DT钛合金锻件组织与拉伸性能研究

对3种工艺生产的TC4-DT钛合金锻件组织与拉伸性能展开了系统研究,结果表明:锻造火次影响锻件的均匀性,锻造火次增加,锻件的组织和拉伸性能均匀性增加;锻件显微组织中残余一定量的初生α相有利于拉伸性能提高;锻造温度升高,锻件拉伸强度增加。     

TG6合金等温变形条件下组织演变与性能的研究

采用不同的等温锻造火次和相同的总变形量,改变TG6合金锻件的加热时间和每火次变形量,对该合金等温锻件的显微组织演化与拉伸性能进行研究。结果表明：随等温锻造火次增多,组织中初生α相含量增多,片状次生α相长度和亚β晶粒尺寸先减小后增大,而片状α相的厚度递增。室温和高温拉伸强度随锻造火次的增加呈现先减少后增加的趋势,塑性则先增加后减小。1火次成形时变形量较大,锻件产生温升造成组织中初生α相较少,同时较多且细长的次生α相增加了该锻件的拉伸强度。3火次成形时由于合金中各相再结晶程度不同,使组织中亚β晶界处产生较多细小等轴α相,该相增加了锻件的塑性。5火次锻造时,锻件加热时间较长,造成组织中α相的聚集长大。TG6合金等温锻造多火次成形时,每火次变形量存在一临界范围,处于该范围内每火次锻后空冷时合金发生部分再结晶,形成较为细小的等轴α相,阻碍亚β晶界的迁移,致使亚β晶粒尺寸较小,同时也造成组织中等轴α相尺寸的不均匀     

TC11钛合金棒材显微组织等轴细晶化工艺研究

本文对TC11钛合金棒材显微组织不均匀缺陷产生原因及消除途径进行了研究。结果表明,由于铸锭最初锻造温度在β相区,随后两相区锻造变形量不大且分布不均匀,致使部分晶界α和二次α聚集并粗化呈块状,或沿主变形方向拉长呈条状,或遗留下原晶界α。若采用(α+β)中间形变热处理+β处理、水冷+再结晶退火、空冷的工艺,可完全消除晶界α,拉长α和块状α相,获得均匀细小等轴α组织,初生等轴α相的平均直径可细化至1.9μm。     

TC11钛合金棒材显微组织等轴细晶化工艺研究SCIEI

本文对TC11钛合金棒材显微组织不均匀缺陷产生原因及消除途径进行了研究。结果表明,由于铸锭最初锻造温度在β相区,随后两相区锻造变形量不大且分布不均匀,致使部分晶界α和二次α聚集并粗化呈块状,或沿主变形方向拉长呈条状,或遗留下原晶界α。若采用(α+β)中间形变热处理+β处理、水冷+再结晶退火、空冷的工艺,可完全消除晶界α,拉长α和块状α相,获得均匀细小等轴α组织,初生等轴α相的平均直径可细化至1.9μm。     

大规格TC4钛合金厚板研制

采用经三次真空自耗电弧熔炼、多向锻造得到的TC4钛合金板坯为原料,以热模拟试验所获得的热加工图为参考,利用西部钛业有限责任公司2 800 mm四辊热轧机成功制备出了宽度为2 300 mm,厚度达到40~70 mm的大规格TC4钛合金厚板,研究了热轧工艺对其组织和室温力学性能的影响。结果表明,轧制温度、道次变形率和应变速率是制备大规格TC4钛合金厚板的关键工艺因素。所制备的TC4钛合金厚板的显微组织为双态组织,由平均晶粒尺寸为25μm的等轴初生α相、拉长的次生α相及晶间β相组成,其室温抗拉强度为925~960 MPa,屈服强度为870~910 MPa,延伸率为12.0%~14.5%。     

锻造工艺对TC4风扇叶片动态性能的影响

采用不同的制坯和模锻工艺,研究了锻造工艺对TC4钛合金风扇叶片锻件的组织和动态力学性能的影响。研究结果表明：在T_β-30℃~T_β-50℃锻造温度范围内,初生a相含量越多,材料在局域化变形区域的协调变形能力越好,绝热剪切敏感性越小,动态强度相当,而动态塑性更高。制坯温度高于模锻温度时,在锻件中会产生两套初生a相,在初生a相总含量相当时,此种组织在高应变率下的协调变形能力较常规双态组织差,即动态力学性能较差。因此,对于TC4风扇叶片锻件,应保证制坯温度低于模锻温度的前提下,采用较低的模锻温度,进而获得抗动态冲击能力最好的组织。     

电子束熔丝成形的TC4钛合金的组织与性能研究

研究了采用电子束熔丝成形(EBRM)技术制造的TC4钛合金件的组织特征及力学性能,结果表明:经EBRM技术得到的TC4钛合金件宏观组织为异常粗大的β柱状晶。经热处理后,显微组织由片状初生α相、β转变组织及晶界α相组成;室温拉伸性能呈现明显的各向异性,但各方向的强度和塑性均满足AMS 4999A—2011标准要求,其中,x、y向抗拉强度与自由锻件实测水平相当;室温冲击韧度达到70 J/cm2,约为自由锻件及铸件实测值的两倍;光滑试样轴向加载高周疲劳性能优于经β热处理的锻件;轴向加载低循环应变疲劳性能与锻件相当,但优于铸件。     

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.     

锻造工艺对TC21钛合金模锻件组织及性能的影响

主要研究了锻造加热温度及锻后冷却方式对TC21钛合金模锻件显微组织及室温、高温力学性能的影响。研究发现,采用近β(在β/(α+β)转变点下10～15℃加热、变形)锻造工艺生产的TC21钛合金模锻件,可获得由少量等轴α相和大量细小的网篮条状α相及少量残留β相组成的的三态组织,这种组织可在获得优异高温性能的同时保持良好的室温性能。     

TC11钛合金热压缩变形时微观组织演变规律研究

在变形温度1030~1120℃,应变速率0.001~1.0 s-1,最大变形程度50%时对TC11钛合金进行了高温压缩热模拟试验。分析了TC11钛合金高温流变应力—应变曲线变化规律;分析了变形温度、应变速率和变形程度对组织性能的影响规律。结果表明:在应变速率较小时,TC11钛合金的α相被拉断,在原始晶界处出现细小的晶粒;在应变速率较高时,α相晶粒呈细小的等轴晶;变形温度越低,初生α相的含量越多。     

连续点式锻压激光快速成形TC11钛合金的组织和力学性能

采用连续点式锻压激光快速成形技术进行了TC11钛合金厚壁零件成形实验,利用OM、SEM等手段研究了连续点式锻压激光快速成形TC11钛合金的组织和力学性能。结果表明,TC11钛合金试样内部的等轴晶晶粒尺寸均匀,平均晶粒尺寸48.7 mm。等轴晶的晶界α相连续,晶内是初生α相板条+β转变组织组成的双态组织。在连续点式锻压激光快速成形过程中,连续点式锻压时,TC11钛合金厚壁零件的表层变形区深度约为1.5 mm,变形量为20%。在连续点式锻压冷变形TC11钛合金上表面沉积新层过程中,当激光束扫描经过时,熔池热影响区中约1 mm厚(4层)冷变形TC11钛合金被加热到钛合金β转变温度之上,并在0.86 s内完成再结晶。力学性能结果表明,与TC11钛合金锻件相比,连续点式锻压激光快速成形的TC11钛合金的强度高,而塑性低。断口形貌分析表明,晶间断裂是导致TC11钛合金塑性差的主要原因。