Ti-1023钛合金连接件锻件折叠缺陷分析

对比分析了Ti-1023钛合金锻件折叠缺陷和铸锭内部缩孔经改锻后的缺陷差异.研究发现:Ti-1023钛合金折叠线性缺陷无明显宽窄变化、两端较圆钝,与表面呈一定角度嵌入基体,缺陷表面的氧元素含量较高,形成大量的氧化物颗粒;Ti-1023钛合金铸锭内部缩孔经改锻后的线状缺陷有明显的二次裂纹,且两端为明显的尖端,缺陷表面为自由表面特征,不含氧元素.     

TA15钛合金环形锻件组织与性能的研究

本文对+β两相区成形的TA15钛合金环形锻件组织、性能进行了分析,结果表明TA15钛合金在两相区成形可得到均匀的等轴α+β转变组织并具有良好的综合力学性能,因此β相变点以下20℃～40℃是TA15钛合金较理想的锻造温度.     

不同温度下TA15钛合金梁锤锻成形有限元分析

以TA15钛合金梁的锤锻成形工艺为例,利用Deform有限元模拟软件,研究了850、900、950℃三种初始温度下零件锤锻成形所需要的锤击次数、每次锤击的行程及最大损伤因子的变化情况。通过有限元模拟分析,得到锻造次数依次为7、5、4次,最大损伤因子区域位于梁右端顶部圆角处,其值在打靠阶段开始即行程为86mm时达到最大。通过比较,最终选择950℃为成形方案。这为梁的实际生产和钛合金锻造成形性的进一步研究提供了一定的理论基础。     

不同工艺制备TA15钛合金管材北大核心CSCD

采用锻造法、挤压法、斜轧法3种不同工艺制备TA15钛合金管材,并对比了性能、组织、外观尺寸及生产成本等方面的差异。结果表明:3种工艺均可以制备抗拉强度为900~1130 MPa,伸长率≥9%,断面收缩率≥25%,冲击功≥28 J的TA15钛合金管材,且锻造法制备的管材的表面质量及尺寸精度较挤压法和斜轧法更好;锻造法和挤压法制备的TA15钛合金管材的显微组织为α+β双态组织,而斜轧法制备的TA15钛合金管材的显微组织为粗大的魏氏体组织;锻造法和挤压法制备的TA15钛合金管材均具有良好的强度、塑性及冲击韧性等综合性能,但加工成本较高,适用制作性能要求高的零部件,而斜轧法制备的TA15钛合金管材的塑性较差,但加工成本最低,适用使用要求低的场合。研究为根据不同需求选择合适的工艺提供了理论指导。     

TA15钛合金相变温度与锻造温度符合性确认

针对TA15钛合金相变温度与两相区（α+β）锻造加热温度符合性问题,对TA15钛合金棒料及锻件进行了多批次对比性的工艺验证,结果表明：TA15棒料相变点测定有效区间在992～996℃,根据相变点选取原则,将两相区（α+β）锻造加热温度（955±5）℃进行固化并进行试验,锻件形状、尺寸、力学性能、高低倍组织、超声检测等全部达到了规定的技术要求。     

TA15钛合金多向锻造组织和拉伸性能研究

通过多向锻造工艺制备不同变形道次和变形温度的TA15钛合金试样,利用金相观察、EBSD、晶粒尺寸统计和准静态拉伸试验,分析变形过程中组织形貌、晶粒尺寸、相含量、晶界取向差和力学性能的变化。结果表明：TA15钛合金经700 ℃中温多向锻造后获得显著细化的等轴组织,且随着变形道次的增加,促使大角度晶界含量增加,同时晶粒尺寸逐渐减小,3道次后初生α平均晶粒尺寸细化至约为6.0 μm,变形后组织为α+β相,相比初始组织α相含量减少,β相含量增加;在800 ℃和900 ℃变形条件下晶粒尺寸增加,但小于初始试样;坯料的强度经多向锻造后有较大提升,700 ℃、3道次后材料抗拉强度为1443 MPa,延伸率为13.6%,比初始试样略有降低,900 ℃材料抗拉强度为1178 MPa,延伸率提高到15.8%,综合性能得到明显提升。     

钛合金锻造工艺及其锻件的应用

介绍了钛合金的几种锻造方式,包括常规锻造、β锻造、近β锻造和等温锻造,以及各种锻造方式对组织和性能的影响。并对钛合金锻件在各个领域的应用作了综述,对钛合金的锻造工艺作了展望。     

TA15钛合金A-TIG焊试验分析

从焊缝成形、焊缝气孔、接头力学性能、微观组织、接头抗腐蚀性能等方面对TA15钛合金A-TIG焊进行了试验研究,并和常规TIG焊进行了比较.结果表明,A-TIG焊能够有效减小熔宽、增加熔深;A-TIG焊能够有效减少气孔数量,提高接头的抗拉和抗弯性能;和常规TIG焊相比,A-TIG焊HAZ较窄且组织较细,而两者的焊缝区组织基本相同;活性剂的加入并没有降低A-TIG焊接头的抗腐蚀性能.总之,TA15钛合金A-TIG焊比常规TIG焊具有明显优势.     

基于Deform-3D钛合金模锻件成形的仿真分析

采用10000 t液压机制备了钛合金筒形模锻件毛坯,基于Deform-3D软件对其成形过程中出现的局部严重折叠及裂纹问题进行了仿真分析,同时提出优化坯料结构和增加锻造火次两种解决措施并进行了工艺验证,通过拉伸试样和冲击试样检测了锻件的室温、高温力学性能,采用光学显微镜分析了锻件的显微组织。结果表明:钛合金模锻成形过程中,金属流线、温度场分布以及等效应变量的异常,导致锻件局部存在折叠、裂纹的风险。而通过优化坯料结构和增加锻造火次,有效控制了锻件成形中的金属流线方向和温度场分布,从而提高了钛合金在局部位置的成形极限,避免在成形过程中出现折叠以及裂纹缺陷,保证了产品质量,且产品性能满足要求,进而提高了生产效率。     

TA15钛合金喷丸强化

为研究喷丸工艺对钛合金材料的强化效果,对TA15钛合金进行喷丸强化实验,并分别在手持式粗糙度仪和液压伺服疲劳试验机上测试了材料强化后的疲劳寿命及表面粗糙度。研究发现,喷丸强化能提高TA15钛合金的疲劳寿命,在弹丸S280、喷丸强度0.15mmA～0.2mmA条件下,可获得相对最好的疲劳性能。强化后的试样表面粗糙度与疲劳寿命的关系表明,较好的表面粗糙度可以获得较高的疲劳寿命,说明表面粗糙度是影响TA15钛合金材料疲劳寿命的因素之一。研究结果对TA15钛合金材料的喷丸强化工艺设计,具有指导作用。     

TA15钛合金焊缝及热影响区疲劳裂纹扩展行为

在扫描电镜下对TA15钛合金氩弧焊焊缝(FZ)及热影响区(HAZ)疲劳裂纹扩展行为进行了动态原位观察研究.结果表明,焊缝疲劳裂纹扩展过程中裂纹尖端滑移明显,滑移线较长;热影响区裂纹扩展初期裂纹尖端滑移不明显,在裂纹扩展中后期才出现较为明显的滑移,且滑移线较短,存在较多的二次裂纹;焊缝疲劳裂纹扩展速率高于热影响区.焊缝与热影响区疲劳裂纹扩展行为的差异与其显微组织的不同有关.     

TA15钛合金高温变形过程的介观模拟计算

以多晶体位错滑移及塑性流动机制为基础,探究了TA15钛合金在高温变形过程中介观层次上形变不均匀性和力学响应。基于率相关晶体塑性理论,建立了描述体心立方结构金属力学行为的本构模型,同时考虑了主滑移系和次滑移系的运动;确定了合理的材料本构参数,高温压缩实验与模拟得到的真应力-应变曲线基本一致。通过对TA15钛合金高温变形模拟结果进行分析,包括应力和应变分布、滑移系开动情况和晶界面积变化,得出:(1)由于晶粒几何及取向的随机性造成应力和应变分布非均匀性;(2)晶粒间相互作用的复杂性会导致各个滑移系开动的差异性;(3)形变程度越大,晶粒密度越大,晶界面积变化率越大。模拟结果为相变等显微组织演变及多尺度同步耦合提供了参考。     

TA15钛合金焊接接头性能与断裂行为研究

对TA15钛合金氩弧焊和电子束焊焊接接头的性能与微观组织进行了分析研究,并结合断口观察,对其断裂行为进行了研究.结果表明,两种焊接接头强度均与母材相当,而塑性明显降低.焊接接头热影响区组织均呈现从粗大等轴组织到魏氏组织的过渡变化特征.疲劳断裂位置一般位于靠近熔合线的焊缝区域,主要原因是此区域存在组织突变和熔合线气孔.焊接气孔对接头疲劳性能影响较大.两种焊接接头疲劳断口特征存在明显区别.     

激光沉积修复TA15钛合金断裂韧度研究

采用激光沉积修复技术对预损伤TA15钛合金锻件进行修复,研究基材、激光沉积试样、体修复试样以及面修复试样的断裂韧度.采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析试样的微观组织、断裂表面以及纵截面形貌.结果 表明:基材呈现双态组织,修复区呈现网篮组织,热影响区表现为从双态组织到网篮组织的转变.激光沉积试样、体修复试样以及面修复试样...     

TA15钛合金动态再结晶晶粒生长模型

从理论上分析TA15钛合金动态再结晶晶粒生长驱动力,提出动态再结晶晶粒生长等效反驱动力的概念。基于动态再结晶晶粒生长驱动力,建立（描述动态再结晶晶粒尺寸演变）的晶粒生长速率模型及晶粒尺寸模型。以TA15钛合金动态再结晶晶粒尺寸实验测定数据为例,采用遗传算法(GA)优化尺寸模型参数。结果表明,模型计算结果与实验数据能够达到较好的吻合,平均误差为7.4%。     

TA15钛合金热挤压过程中金属变形行为及组织分析

运用MSC.Marc有限元软件对TA15钛合金热挤压变形过程进行有限元模拟,得到热挤压成形过程中应力场和应变场分布情况。对有限元模拟所得到的应力、应变数据进行后处理,利用应力偏量不变量J2进行变形分区,采用罗德系数对塑性区内材料的应变类型进行划分。结合有限元模拟结果以及变形分区和变形类型的划分,对热挤压实验后的试样进行组织取样,在不同温度条件下对试样进行微观组织观察,分析微观组织的演化规律,这对于分析金属挤压成形问题及其在实际中的应用具有重要意义。     

TA15合金H型构件等温局部加载成形工艺研究

基于DEFORM3D平台,建立筋板类构件等温局部加载宏微观有限元模型,对TA15钛合金H型构件等温局部加载成形工艺进行研究,揭示了局部加载过程中加载模式、分模面位置、加载次序及加载参数对筋的充填和初生α相晶粒尺寸的影响规律.结果表明:分模面位置设在筋上比设在腹板上的筋充填性好,初生α相晶粒尺寸分布均匀;相对于只采用局部加载成形,先局部加载后整体精整使得变形更均匀,筋的充填差较小并且流线分布更合理;改变局部加载成形参数,即增大横向筋和腹板、纵向筋和腹板之间的圆角半径,分模面处的纵向筋和横向筋的充填深度差增大;增加上模压下速度,使筋的充填深度减小,初生α相晶粒尺寸减小,但分布越来越不均匀;在两相区成形加载次序对初生α相的晶粒尺寸影响不显著.     

退火对TA15钛合金组织与性能的影响

研究了退火对TA15钛合金大锻件强度的影响。结果发现TA15钛合金的强度随退火温度的升高而增加 ,而塑性随退火温度的升高而降低 ,二次退火对其强度和塑性影响不明显。金相观察表明 ,退火温度增高 ,等轴α相减少 ,β转变组织增多。结果表明 ,适当提高退火温度有利于强度的提高。