国内阻燃钛合金工程化技术研究进展

阻燃钛合金的研制是防止"钛火"事故的最直接的方法。美国、英国和俄罗斯等均在积极开展阻燃钛合金的阻燃机理及其工程化技术研究,我国阻燃钛合金的基础研究起步较早,但在工程化技术开发及应用方面停滞多年,导致被发达国家拉开差距。近五年来,在材料研制单位和应用研究单位的共同努力下,Ti-V-Cr系阻燃钛合金工程化技术取得了显著进步。本文主要综述了近几年来国内阻燃钛合金工程化技术研究的最新进展;重点介绍了Ti40和WSTi3515S合金大型铸锭、大棒材及大尺寸板坯和环锻件的研制情况,并介绍了阻燃钛合金机械加工技术和摩擦点燃阻燃性能评价方法,最后对我国阻燃钛合金未来发展进行了展望。     

WSTi3515S阻燃钛合金超塑性变形行为及本构关系研究

通过电子万能试验机对具有粗大晶粒的β型WSTi3515S阻燃钛合金进行了超塑性拉伸试验,分析了热力学参数对超塑性能及力学行为的影响,建立了该合金超塑性本构关系。结果表明：WSTi3515S阻燃钛合金可在较宽的温度范围及应变速率区间内(800~920 ℃,0.000 5~0.01 s-1)实现超塑性;且在高温低应变速率条件下超塑性能良好,最大延伸率可达556%。与细晶超塑性不同,WSTi3515S合金在超塑性拉伸过程中,稳态变形阶段很短甚至不出现,变形主要集中在准稳态变形阶段,且准稳态变形阶段越长,获得延伸率越大。基于Arrhenius方程建立的本构方程精度不高,而由逐步回归法构建的本构方程误差值基本在5%以内。     

基于BP神经网络的WSTi3515S阻燃钛合金超塑性变形行为预测

以WSTi3515S阻燃钛合金超塑性拉伸试验所得试验数据为基础,基于BP (Back Propagation)人工神经网络方法,建立了该合金超塑性变形过程中流变应力的神经网络预测模型。模型的输入参数为变形温度、应变和应变速率;输出参数为流变应力;结构为3×10×12×1双隐含层的4层网络模型。结果表明,BP神经网络模型能够很好地描述WSTi3515S合金超塑性变形时各热力学参数之间高度非线性的复杂关系,可精确地预测超塑性拉伸过程中的流变应力,平均相对误差为1.08%。     

WSTi3515S阻燃钛合金热暴露性能

对WSTi3515S合金板坯试样进行550℃/100 h/AC热暴露试验后,分别在室温和100℃下测试其拉伸性能;未经过热暴露的试样,分别在从室温到550℃的不同温度点测试了其拉伸性能。结果表明:经过热暴露后的试样,受到析出相强化的作用,强度略有提高,但塑性指标均存在明显下降,其中,100℃时的拉伸强度低于室温拉伸性能,塑性有所提高,但仍比未经过热暴露的试样测试结果低;热暴露时,晶界处析出第二相是WSTi3515S合金的关键特征,也是WSTi3515S合金热稳定性能降低的原因;在试验温度提高的情况下,光滑拉伸试样强度不断降低,塑性先上升后降低;缺口拉伸试样强度持续下降,塑性没有明显变化,弹性模量持续下降。     

热处理对WSTi3515S合金组织和性能的影响

对WSTi3515S合金不同热处理和热暴露条件下的组织和力学性能进行了研究,结果表明,850℃以下热处理工艺对合金的组织和室温力学性能几乎没有影响,950℃热处理后虽然合金组织形态发生明显变化,但室温力学性能没有明显变化,表明WSTi3515S合金具有良好的组织和性能稳定性。不同热处理试样经过570℃热暴露后,合金强度升高,延伸率显著下降,热暴露过程中,析出的第二相很少,并且大都产生在晶界,这些晶界析出物是合金热暴露塑性显著降低的主要原因。     

浙江格洛斯无缝钢管有限公司成功研制和生产高精度大直径薄壁无缝钢管

<正>2012年4-6月,浙江格洛斯无缝钢管有限公司成功研制和生产出Ф864mm×27mm、Ф914mm×30mm、Ф965mm×25mm、Ф965mm×27mm、Ф965mm×30mm、Ф1118mm×31.75mm、Ф1120mm×50mm等规格的高精度、大直径薄壁无缝钢管,覆盖A106B、A106C、S355P22、S355P91等高钢级锅炉管用钢种。     

Ti40/NiCrAl阻燃涂层抗氧化性能研究

采用等离子喷涂工艺在Ti40基体表面制备厚0.2~0.4mm的阻燃涂层,并利用光学和扫描电子显微镜对钛合金基体和阻燃涂层的显微结构、截面形貌进行表征,开展了钛合金和阻燃涂层在600℃下的抗氧化性能试验研究。结果表明:涂覆阻燃涂层的钛合金试样在600℃静态空气中连续氧化100h后,其氧化增重减少76%以上,氧化速率降低92%,抗高温氧化性能提高12倍;同时,SEM观察结果显示高温氧化后阻燃涂层仍保持完好,说明该涂层与试样的结合性能以及涂层的抗氧化性能较好,适应于航空发动机防钛火阻燃涂层。     

大型复杂薄壁类钛合金精铸件的研制

介绍了采用ZTC4钛合金、热等静压和熔模精密铸造成型技术研制某飞机钛合金精铸件的过程.铸件外型尺寸为630mm×300mm×130mm,最小壁厚仅为2.5mm,为复杂的框形结构件.     

大规格TC11钛合金棒材热处理后组织与性能分布规律性研究

对规格为?200 mm×1300 mm的TC11钛合金棒材进行970℃/120 min/AC+530℃/360 min/AC热处理,分析了棒材沿长度和直径方向不同位置显微组织、拉伸性能和冲击韧性的变化规律。结果表明:大规格TC11钛合金棒材热处理后,不同位置的显微组织差异较大,沿长度和直径方向由边部至心部,显微组织中α相含量逐渐增加,晶粒长大,同时β相含量降低。大规格TC11钛合金棒材组织差异对材料的综合性能影响显著,沿不同方向由边部至心部,室温、高温拉伸强度及冲击韧性均降低。     

一种梯度钛基复合材料及其制备方法

<正>申请号：CN202310713464.6申请日：2023-06-16公开(公告)日：2023-08-25公开(公告)号：CN116637949A申请(专利权)人：西北工业大学重庆科创中心重庆三航新材料技术研究院有限公司摘要：本发明提供了一种高温高强钛合金箔材卷带制备方法，其制备过程如下：(1)对高温高强钛合金板坯进行热轧，轧制成5.0 mm厚板材，热轧过程可在线补温；(2)切取5.0mm×（400～600）mm×（400～800）mm板材进行固溶处理；     

可在400～500℃使用的TC4-B钛合金棒材研制

通过在TC4钛合金中添加Si、O、Mo、Zr、Sn合金元素,研制出名义化学成分为Ti-6Al-4V-0.3Si-0.3Mo-0.3Zr-0.3Sn-0.15O的TC4-B钛合金。并采用两种镦拔组合变形工艺,制备尺寸为?75 mm圆棒和51 mm×85.6 mm扁方棒。结果表明:经"三三一"工艺锻制的TC4-B钛合金棒材显微组织更为均匀;力学性能明显优于经常规工艺锻制的棒材,其室温拉伸强度可达1 000 MPa以上,500℃时拉伸强度可达636 MPa,伸长率为18%,断面收缩率为61%,可在400~500℃高温条件下使用。     

TA12钛合金板材成形性能试验

对航空用高温TA12钛合金板材在室温和高温条件下进行杯突和扩孔试验。结果表明：室温条件下,TA12钛合金板材的杯突值IE为3.0 mm左右,扩孔率仅为3%左右;在880℃条件下,杯突值IE增加到4.4 mm,扩孔率提高到13%左右。说明TA12钛合金板材的室温胀形能力和翻边成形性能较差,在高温条件下能够有一定的改善。     

船用钛合金研究进展(二)

舰船动力装置有大量的管路系统,需要多种规格的管材.根据用户的要求,西北有色金属研究院在船用钛合金的攻关过程中开展了Ti-75合金管材工艺试验研究.经过多次试验,采用挤压—轧制工艺加工出了(?)57mm×3mm、(?)36mm×4mm、(?)24mm×1.2mm等五种规格的新合金管     

一种新型低成本阻燃钛合金的微观组织与力学性能

研究了一种名义成分为Ti-25V-15Cr-5Mo-0.25Si-0.08C的新型低成本阻燃钛合金TF-X,通过三次真空自耗熔炼制备了φ120mm铸锭,经包套挤压得到φ25mm棒材,观察了铸锭和挤压棒材的微观组织,测试并分析了挤压棒材的室温和高温拉伸性能、热稳定性能、高温蠕变性能。结果表明：TF-X合金具有与TF550合金大致相同的微观组织;TF-X合金室温及高温拉伸强度高于TF550合金,并且具有很好的塑性;试验条件下,TF-X合金的热稳定性能低于TF550合金,熔炼过程中应该严格控制氧含量;TF-X合金在540℃/250MPa/100h条件下蠕变性能与TF550合金相当,显著高于Ti40合金。     

1000MPa级大规格宽幅高强高韧钛合金板材研制取得阶段性成果

<正>2022年8月，宝鸡钛业股份有限公司(以下简称宝钛)与中国科学院金属研究所共同承研的1000 MPa级大规格宽幅高强高韧钛合金厚板研制项目取得阶段性成果，项目团队在宝钛成功研制出单重8.7 t, 规格为55 mm×2200 mm×15 700 mm的1000 MPa级高强高韧钛合金板材。研制过程中，项目团队攻克并掌握了超大型高强高韧钛合金铸锭熔炼、大型宽幅超厚高强高韧钛合金板坯制备、宽幅超长高强高韧钛合金板材轧制等一系列关键技术，     

Ti-8Al-1Mo-1V合金薄板试制成功

Ti-8Al-1Mo-1V(Ti811)是一种近α型高强(σb>900MPa)耐热钛合金,除具有良好的焊接性能、室温及高温性能外,还具有高的杨氏模量(E>120GPa)、低的密度(ρ=4.3～4.4g/cm~3和优良的振动阻尼性能,它是很有应用前途的一种钛合金.根据使用部门的设计要求,西北有色金属研究院对厚度为0.3mm的Ti811合金薄板进行了     

热处理对X-5钛合金棒材组织与性能的影响

研究了Φ16mm的X-5钛合金棒材在不同热处理条件下的显微组织和力学性能。结果表明：采用800℃×60min／AC和850℃×10min／AC进行固溶处理,φ16mm的X-5钛合金棒材可以获得较好的显微组织和室温力学性能;在800℃×60min／AC＋500℃×8h／AC的固溶加时效制度下,Φ16mm的X-5钛合金棒材可以获得最好的强化效果,且塑性也能满足设计需要;不同的固溶冷却方式则对Φ16mm的X-5钛合金棒材的室温力学性能影响不大。     

高温钛合金制造技术研究进展

高温钛合金制造技术已成为先进航空发动机技术的核心与关键,近年来受到高度重视。在简要回顾新型高温钛合金、阻燃钛合金和Ti-Al系金属间化合物合金发展的基础上,从大规格铸锭熔炼、挤压开坯、整体叶盘模锻、环件轧制及零件机加工等方面介绍这些高温钛合金制造技术研究所取得的重要进展。最后,提出我国高温钛合金应用研究中需要重点关注的问题以及进一步发展的建议。     

浙江格洛斯无缝钢管有限公司采用旋转定径工艺成功生产出大直径特厚壁无缝钢管

<正>2012年5月,浙江格洛斯无缝钢管有限公司采用旋转定径工艺成功生产出Ф570mm×100mm、Ф610mm×100mm、Ф610mm×120mm、Ф660mm×100mm、Ф660mm×150mm等规格的大直径特厚壁无缝钢管。     

钛合金在航空领域的发展与应用

钛合金具有较高的比强度和较好的高温强度,广泛应用于航空领域飞机机身结构材料和航空发动机材料。介绍了目前钛合金在航空领域的应用现状,重点介绍了高性能钛合金的研究现状,包括高强度钛合金、高温钛合金以及阻燃钛合金。最后总结归纳了我国航空钛合金的发展趋势。