泡沫钛制备及力学性能评价研究

利用占位体烧结法在不同的占位体粒径、体积分数以及不同的烧结温度、时间条件下制备出泡沫钛。采用光学金相、扫描电镜等对泡沫钛的孔隙结构进行分析;通过室温压缩实验对泡沫钛的力学性能进行评价。结果表明,泡沫钛孔隙横截面呈圆形,纵截面呈椭圆形,其孔隙率与占位体体积分数的差值随占位体粒径、体积分数的增加、烧结温度的升高、时间的延长呈升高的变化趋势。同时,烧结温度越高,所制备的泡沫钛孔壁越致密。与传统的泡沫材料不同,泡沫钛应力-应变关系曲线并没有出现明显的应力平台,抗压缩强度和弹性模量随孔隙率的增加呈下降的变化趋势,当孔隙率为67.6%时,抗压缩强度和弹性模量分别达到14.4 MPa和1.17 GPa。抗压缩强度随孔径的增大呈先升高再降低的变化趋势,而弹性模量随孔径的增加基本不变,当孔径达到1.15～1.53 mm时,其抗压缩强度和弹性模量分别达到48.9 MPa和1.72 GPa。     

Ti/Al固相-固相原位反应过程研究

利用超声固结试验制备Ti/Al金属层状复合材料,以光学显微镜观察了材料的微观形貌。采用固相-固相反应方式进行原位反应获得了体积分数不同的层状复合材料,通过EDS以及XRD对Ti/Al原位反应产物进行能谱分析,确定了反应产物的相组成。采取SEM测量反应产物Al_3Ti的层间厚度,建立Al_3Ti的生成量与反应时间的关系。结果表明,在Ti/Al层状复合材料原位反应过程中,当Al未反应完全时,金属间化合物Al_3Ti是唯一产物。在原位反应初期,反应产物积累慢,随着反应时间的推移,反应产物增多且增长速率逐渐增快,反应产物与反应时间呈幂指数函数的关系。     

可压缩材料轴对称和平面应变单位挤压力之间的关系

在轴对称子午面和平面应变变形平面几何尺寸相同、外摩擦一致的前提下，利用有限元法、滑移线法和实验方法探讨了可压缩材料轴对称正挤和平面应变正挤间单位挤压力的关系。结果表明，轴对称单位挤压力与平面应变单位挤压力间的比值是一个数值范围，Px＝(1．2—2．1)Pp；该比值与相对密度、挤压比、摩擦条件以及材料状态有关。     

保温时间对置氢钛合金超塑变形组织的影响

文章通过高温拉伸实验和扫描电镜观察,研究了保温时间对置氢TC4合金超塑流动特性及其组织的影响,结合高温组织和钛氢相图分析了影响机制。研究表明,合适的氢含量及合理的保温时间可以使组织发生动态再结晶并得以细化,有利于提高TC4合金的超塑性。置氢TC4合金的超塑变形的最佳工艺参数为,超塑变形的温度为840℃,保温时间为25min,应变速率为10-3s-1,氢含量为0.3%。     

1420铝锂合金超塑性行为

以1420铝锂合金作为实验材料,通过改变应变速率来探求最佳的超塑性变形条件,即延伸率大幅度提高和获得变形均匀的细小微观组织。研究发现当温度为480℃,应变速率为3×10-4s-1时可以获得最佳超塑性变形状态,此时延伸率δ=550％,流变应力σ=1.9MPa。同时通过金相分析以及TEM微观组织观察发现,在此条件下的组织等轴性好同时晶粒分布细小均匀,出现了细小的再结晶亚晶粒,有助于超塑性变形的进行。     

泡沫铝三明治预制坯变形行为及复杂结构制备

利用粉末包套轧制法制备出泡沫铝三明治预制坯,通过室温与高温拉伸实验,研究了三明治预制坯的变形行为;采用冲压成形技术进行了三明治预制坯的成形试验,评价了其成形性能;在高温条件下进行了三明治预制坯的发泡实验,利用光学金相对泡沫铝三明治的微观结构进行了观察,并对孔隙特征进行了计算。结果显示,三明治预制坯既是温度敏感型材料也是速率敏感型材料,在450℃/0.001 s-1的条件下表现出较好的变形性能,其峰值应力与延伸率分别为22.1 MPa和23.8%;与室温条件相比,三明治预制坯在450℃条件下的热冲压成形精度更高,型面弧高达27.1 mm;高温发泡后制备出泡沫铝三明治弧面结构和曲面结构,证实了该工艺路线的可行性,其面板与芯板之间形成了冶金结合,且芯板的孔隙率达78%,平均孔径为3.5 mm,孔壁的微观组织为树枝状α铝和共晶相α+Si组成。     

TC4合金流动旋压三维弹塑性有限元模拟

应用有限元软件MSC.Marc,建立了TC4合金筒形件流动旋压的三维弹塑性变形力学模型.研究了三轮同步热反旋过程中的三维变形图,管坯表面应力、应变以及旋压力分布规律.这对于优化TC4管材旋压工艺和缺陷的科学预报有重要的指导意义.     

充氢对多孔TC4钛合金室温组织的影响

利用管式氢处理炉,采取固态气相渗氢法对多孔TC4钛合金进行充氢试验。采用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等手段,研究相对密度、充氢温度和充氢时间对多孔TC4钛合金的相组成及微观组织的影响。研究结果表明,随氢质量分数的增加,多孔TC4钛合金的α相逐渐减少,β相逐渐增多,并形成δ氢化物;充氢温度达到某一临界温度时,一定量的氢可诱发多孔TC4钛合金的马氏体转变,生成α'马氏体;充氢后多孔TC4钛合金由原始等轴组织转变为针状和片层状的细小组织,当充氢温度较高氢质量分数较高时,出现片层状α'马氏体组织,当充氢温度较低氢质量分数较高时则出现网篮状α片层组织。充氢多孔TC4钛合金的微观组织与氢质量分数相当的TC4钛合金粉末相比整体要细小。     

钛合金置氢过程的氢分布规律

采用定性的金相法和定量的除氢法两种手段研究置氢温度和保温时间对TA15钛合金中氢分布的影响规律,并应用ANSYS瞬态热分析模块对置氢过程的氢分布规律进行模拟.结果表明:钛合金置氢过程是一个扩散过程,开始阶段合金中氢含量沿截面呈梯度分布,边缘氢含量明显高于心部,内部组织存在明显差异,具有明显的组织分界线;随着保温时间增加和置氢温度升高,分界线向心部移动,组织趋于一致,组织分界线逐渐消失,氢分布达到均匀.模拟结果表明,研究结果与实验结果吻合,说明采用瞬态热分析模块模拟氢在钛合金中的扩散问题是可行合理的,关键在于确定模拟过程各个参数的对应关系.     

Ti-6Al-4V钛合金热拉伸变形行为与本构方程

在变形温度600℃⁸00℃、应变速率0.01s-1800℃、应变速率0.01s-1⁰.33s-1条件下进行热态单向拉伸试验,研究Ti-6Al-4V钛合金的变形行为,以及变形性能与变形温度、应变速率之间的关系。结果表明,Ti-6Al-4V钛合金在变形过程中呈现两种变形特征,即稳态形与软化形,且随着变形温度的升高、应变速率的降低,流动应力降低,而延伸率则升高;基于Hooke定律和Grosman方程建立的Ti-6Al-4V钛合金热态成形本构方程,在整个变形区间内可以很好的表征材料的变形行为。