钛合金熔炼技术的进展

钛及钛合金具有密度低、比强度高、高温性能好及耐腐蚀性能好等优点,逐渐成为一种优异的航空航天结构材料.本文概述了钛合金熔炼技术的发展现状.     

钛合金真空自耗电弧熔炼技术发展

目前,生产钛及钛合金铸锭的基本方法仍为真空自耗电弧熔炼方法。讨论了真空自耗电弧熔炼钛合金的常见铸锭缺陷和预防措施。回顾了近代真空自耗电弧熔炼（VAR）技术的发展。较详细地介绍了为获得更高质量的铸锭,当前对VAR熔炼过程控制技术所作的努力及取得的进展。指出了未来真空自耗电弧熔炼控制技术的发展方向。     

钛合金整体叶盘叶型精密振动电解加工实验研究

针对钛合金整体叶盘叶栅通道狭窄、叶片型面复杂、扭转角度大等特点,采用片状电极对叶片型面进行双面同步精密振动电解加工。分析了电解加工参数对叶片加工精度和表面质量的影响,通过正交试验确定了合理的工艺参数,实现了整体叶盘的叶片叶身型面、根部R角及叶间流道的一次电解成形,型面误差为-0.023~0.040 mm,表面粗糙度为Ra0.53μm,达到了设计要求。对电解加工叶片型面试件的组织形貌进行扫描电镜观察,未发现晶间腐蚀和选择性腐蚀造成的点蚀现象。     

Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金的研究进展

对高温钛合金研究主要包括3个方面,一个是Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系的近α合金,一个是Ti-Al金属间化合物以及钛基复合材料。主要就Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α高温钛合金,从合金设计原则、各国主要的高温钛合金、600℃高温钛合金的特点、发展高温钛合金的问题及解决的途径、高温钛合金合金化探讨等5个方面进行了综述。     

采用增材制造技术制备的钛合金的高温氧化行为研究进展

钛合金具有良好的力学和化学性能,在航空航天、生物医学和化工等领域得到了广泛应用.介绍了耐热钛合金的发展现状,采用传统工艺和增材制造技术制备的钛合金的抗氧化性能的研究现状,以及近年来对提高钛合金抗高温氧化性能的合金化和表面改性等技术手段的研究进展.展望了进一步改善采用增材制造技术制备的钛合金抗高温氧化性能的研究方向.     

600℃高温钛合金的研究进展

钛合金具有比强度高、热强度高、耐腐蚀性能和高温性能好等优点,成为航空航天飞行器的主要结构材料之一。随着航空发动机性能的提升,对钛合金的使用温度提出了更高的要求。到目前为止,世界上成熟使用的高温钛合金的最高使用温度为600℃,如美国的Ti1100合金,英国的IMI829、IMI834合金及俄罗斯的BT18Y、BT36合金等。重点介绍了国际上几种典型的高温钛合金的性能特点,以期为我国高温钛合金的研发和应用提供一些思路。     

线性摩擦焊技术研究进展

线性摩擦焊是20世纪80年代发展起来的一种新型固相焊接方法,其焊接质量高,而且节能环保,在航空发动机整体叶盘设计与制造过程中取得巨大成功.文中总结了线性摩擦焊的原理及其工艺过程,分别从设备制造、工艺试验研究、数值模拟以及工程应用等方面,综述了国内外线性摩擦焊技术的研究进展.     

钛合金高温防护涂层制备技术研究进展

钛合金具有比强度高、抗蚀性优异、中温性能稳定等优点,但在高温下的氧化和氧脆严重影响了其热稳定性。重点介绍了化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、离子束辅助沉积（IBAD）、搪瓷涂层等技术在钛合金表面制备高温防护涂层的原理、特点及研究成果,指出了各种技术存在的问题,并提出了下一步研究重点。     

高温钛合金的热稳定性研究进展

高温钛合金主要用于制作航空发动机压气机叶盘、叶片、机匣等耐高温部件,在应用环境中其热稳定性是最重要的特性指标之一。介绍了近些年来高温钛合金在使用过程中热稳定性的研究进展,并从合金元素的选择与添加原则、热加工及热处理3个方面对高温钛合金组织稳定性和力学性能的影响进行论述,最后对高温钛合金的研究方向进行了展望。     

β热模锻TC17钛合金整体叶盘的显微组织与力学性能

采用β热模锻工艺生产了某型号航空发动机压气机用TC17钛合金整体叶盘,分析了整体叶盘的显微组织并测试了力学性能。结果表明,β热模锻工艺生产的整体叶盘具有典型的网篮组织,原始β晶粒沿变形方向拉长,无明显再结晶;晶界α相呈弯折断续分布,晶内针状α相呈网篮状编织。这种网篮组织的TC17钛合金β锻造整体叶盘具有较优的综合力学性能,室温拉伸、高温拉伸、蠕变、断裂韧性和高周疲劳性能均符合设计要求,且有较大的富裕量。     

高温钛合金及TiAl金属间化合物的精密铸造技术及应用前景

本文对高温钛合金及TiAl金属间化合物的发展趋势进行了概述,介绍了钛合金及TiAl金属间化合物水冷铜坩埚真空感应熔炼(ISM)熔模精密铸造技术的研究现状.最后,介绍了高温钛合金及TiAl金属间化合物在航空航天领域与民用领域中的应用和发展前景.     

铸态TC21钛合金高温变形行为研究

以铸态TC21钛合金为研究对象,在Gleeble3500热模拟试验机上对TC21钛合金在开坯温度1000～1150℃、应变速率0.01～10 s-1的高温变形行为进行了研究.结果表明,铸态TC21钛合金流动应力随应变速率的提高和温度的降低而升高,具有温度和应变速率敏感性;β区变形激活能为196.277 kJ/mol,变形机制以动态回复为主;低应变速率下(ε≤0.1 s-1),流变曲线呈稳态流动特征,拉长的β晶粒晶界呈锯齿状,晶界处发生连续再结晶;高应变速率下(ε≥1 s-1),拉长的β晶粒晶界平直,为典型动态同复;高应变速率且温度相对较低(ε=10 s-1,T≤1150℃)时,流变曲线呈流动软化特征,原因是局部温升效应及局部塑性流动.     

TC18钛合金高温变形行为与加工图

采用Gleeble1500热模拟机进行了热压缩试验,研究了TC18钛合金在温度700～950℃,应变速率0.001～10s-1条件下的高温压缩变形行为,并根据应力-应变曲线建立了合金的加工图.研究结果表明:合金在两相区温度变形,应力-应变曲线呈现流变软化特征;而在单相温度区和高应变速率下,合金表现出间断的屈服现象.合金适宜的加工条件为T=700～850℃,(ε)=0.01～0.001s-1与T=850～900℃,(ε)=1～10s-1.合金热加工失稳区为T=700～750℃,应变速率为0.1～10s-1区域.     

低成本钛合金制备技术研究进展

为了降低钛合金的生产成本,美、俄、日、中等国家都在此领域进行了广泛的研究。对国际上新出现的以降低钛合金生产成本为目的的新冶金方法、新的低成本合金化钛合金和新的加工生产技术进行了综述。目前,国际上研究较为活跃的低成本钛冶炼新方法有FFC剑桥法、Armstrong工艺、EMR复合阳极工艺、SRI工艺、Idaho钛工艺及OS工艺。其中,以FFC剑桥法为代表的TiO2直接电解还原方法,最有希望成为替代传统Kroll工艺的新方法。     

高推重比航空发动机用新型高温钛合金研究进展

综述了我国航空发动机用高温钛合金材料体系的发展状况．针对未来高推重比航空发动机对新型轻质耐高温结构材料的需求,重点介绍了TiAl合金和SiC纤维增强钛基复合材料2种关键的新型高温钛合金国外研究进展和应用情况。目前我国航空发动机主要应用的是α＋β型钛合金,工作温度均在500℃以下,在更高温度使用的近α型钛合金（如600℃高温钛合金）尚处于研发阶段。国外对TiAl合金的研究已近20年,在航空发动机领域已公开报导了10多种TiAl零部件,并且完成了地面装机试验,试验结果非常理想。SiCf／Ti复合材料在航牵发动机上的典型应用是叶环类和轴类零件,美、英等国均研制出了多个零部件,并进行了发动机考核试验。TiAl和SiCf／Ti复合材料将是新一代高推重比航空发动机用的2种关键结构材料。     

TC4钛合金锥形环辗轧坯料仿真优化设计

TC4钛合金锥形环辗轧坯料对成形环件的几何(圆度、壁厚均匀性)、温度与应变分布等具有重要影响。该文针对TC4钛合金锥形环件热辗轧过程设计了"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种不等壁厚锥形环坯,对传统"等壁厚型"锥形环坯进行优化;采用基于ABAQUS软件平台的建模仿真方法,模拟并揭示了辗轧过程中轧制力、成形环件圆度、壁厚均匀性及温度与应变场对3种不同环坯的响应规律。结果表明,"芯辊基准型"和"驱动辊基准型"两种锥形环坯下,辗轧过程中的轧制力较"等壁厚型"锥形环坯下的轧制力小;"芯辊基准型"、"驱动辊基准型"和"等壁厚型"锥形环坯下,成形环件表面质量、圆度、壁厚均匀性及温度分布均匀性依次变差,但应变分布均匀性依次变好。综合考虑,"芯辊基准型"锥形环坯更适合于该文TC4钛合金锥形环辗轧过程。     

高温合金环形件环轧工艺研究进展

高温合金因优良的综合高温性能在航空航天、石油化工等领域有广泛应用,高温合金环锻件主要用于机匣、燃烧室、密封环等部件.随着高性能航空发动机的发展,对高品质高温合金环锻件的需求日益增加.以往高温合金研究重点在于涡轮盘和叶片材料的合金优化设计、制备工艺和变形机理研究等,而对高温合金环锻件研究报道稍显薄弱.为此,本文总结了高温...     

TA7钛合金高温变形行为研究

为了分析TA7钛合金的热变形工艺参数,通过高温压缩试验对TA7钛合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1123~1273K,应变速率为0.001~1s_-1。此外,提出了一种修正并联本构模型用来分析应变速率、变形温度及应变对流动应力的影响。然后,基于动态模型,建立了TA7钛合金的热加工图,并通过微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。结果表明,TA7钛合金合理的工艺参数为变形温度1223K,应变速率0.001s_-1,而其非稳态区域位于低温高应变速率区。     

钛合金表面抗高温氧化涂层的研究进展

钛合金在制造航空航天发动机等关键部件方面具有重要的应用价值,但高温性能不稳定是制约其发展前景的主要原因。采用激光熔覆技术在钛合金表面制备耐高温涂层,是在不改变钛合金材料整体性能的前提下赋予材料表面特殊性能的重要途径。首先介绍了钛合金的氧化行为,并简要分析了钛合金在氧化过程中的氧化特点及失效形式,指明其改善途径。随后总结分析了目前常用的镍基高温涂层、TiAl系高温涂层和高熵合金高温涂层的研究现状,其中镍基合金涂层具有较高的结合强度、良好的耐磨性和优异的耐蚀性,但由于涂层与基体中元素的扩散速率不同导致的差异,造成柯肯达尔空洞的产生,涂层变得不稳定,涂层与基体的结合强度降低。TiAl基合金的高温性能与镍基高温合金相近,且密度小,有代替镍基合金的发展趋势,其涂层表面可以生成均匀致密的Al2O3氧化膜,并且与钛合金基体间的化学成分差异小,基本不发生互扩散现象。但二元TiAl系涂层对于Al的用量有严格的要求,当其使用温度超过850 ℃时,抗氧化性能也会严重降低。因此Ti-Al-X系涂层中X元素（例如Cr、Si、Ni等元素）的添加,可以适当地降低Al含量,促进均匀致密的Al2O3氧化膜的形成,有效地阻止氧元素向基体的扩散,并且比二元TiAl涂层的脆性要低、塑性更好。高熵合金高温涂层具有许多优异的性能,调整其中某一种或者某几种元素的含量都可以进一步优化性能,因此应用前景极为广阔,但其还处于实验室研究阶段,元素配比的不合理,基体元素对熔覆层的反作用,都会使高熵合金的脆性和力学性能达不到理论效果,不能进入真正的应用阶段。最后展望了激光熔覆技术在钛合金表面制备高温涂层的发展趋势。     

Ti60高温钛合金环件组织性能与分析

Ti60高温钛合金具有优良的综合机械性能和抗蠕变性能,是我国航空及国防工业急需的新型高温钛合金.由于Ti60高温钛合金属于难变形材料,其锻造加热温度范围小,变形抗力和微观组织对热力参数敏感,因此在实际生产中锻件组织与性能的稳定性较差.本文对Ti60高温钛合金在3t自由锻锤进行改锻试验,研究其改锻成形热处理后的组织性能,...