Ti65钛合金板材高温力学性能及影响因素

拉伸测试钛合金Ti65在740～840℃、0.001 2～0.002 4 s^-1下力学性能,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察Ti65合金的显微组织和断口形貌。结果表明：温度和应变率对Ti65合金力学性能影响显著。随温度升高,峰值应力减小;应变率越大,峰值应力越高。740℃时峰值应力为381.1 MPa,应变率为0.002 4 s^-1时峰值应力为244.9 MPa。高温和低应变率位错强化作用较小,降低变形抗力,促进软化。高温下断裂主要由微孔聚集引起,温度越高等轴韧窝数量越多,利于塑性的提高。     

TC4钛合金大深腔反向变曲率复杂蒙皮零件成形工艺

以TC4钛合金大深腔反向变曲率复杂蒙皮零件为研究对象，设计了两种成形工艺方案，分别为超塑成形工艺方案、热成形+超塑成形工艺方案，采用PAM-STAMP软件进行了工艺仿真分析，得到了零件成形过程中厚度的变化，预测了零件的成形质量，确定了采用热成形+超塑成形工艺方案，并设计了相应的成形模具进行试验验证。结果表明，采用热成形+超塑成形组合工艺可成功制备出合格的TC4钛合金大深腔反向变曲率复杂零件，成形后零件最薄处厚度约为1.24 mm,减薄率约为22.5%,满足设计强度要求，同时成形结果与仿真结果一致。     

热处理状态对2198铝锂合金板材各向异性力学行为的影响

应用铝锂合金板材生产蒙皮等大型薄壁结构零件是航空制造轻量化的重要途径,本文利用单向拉伸系统测试了不同热处理状态下2198铝锂合金板材沿着轧向（RD）、45°和横向（TD）方向的力学行为,研究了热处理对其各向异性的影响,并从晶体学织构、时效相和断口形貌分析了微观机制。结果发现,新淬火和自然时效状态的2198铝锂合金板材具有相似的各向异性,RD方向具有最高的强度、最高的硬化率和最低的延伸率,45°方向则具有最低的强度、最低的硬化率和最高的延伸率,主要原因是轧制板材存在强烈的<112>{110}织构。但是,经人工时效后的2198铝锂合金板材的各向异性因不均匀析出的T1相而发生了明显的变化,45°方向上的强度得到了较大程度的提升,具有和TD方向相同的水平,硬化率发生了明显的降低,TD方向成为硬化率最大的方向,而延伸率和断口形状的各向异性并未变化,可见T1相导致2198铝锂合金板材发生了各向异性的强化,却对断裂行为的各向异性影响较小。本文的研究旨在明确热处理对2198铝锂合金板材各向异性力学行为的影响,为开发其塑性成形工艺提供理论依据,有助于提出2198铝锂合金板材强韧化的新思路。     

基于数字化的蒙皮拉形加载轨迹优化与应用

针对飞机平尾前缘蒙皮零件,提出了利用数字化的方法进行拉形加载轨迹的优化思路.首先,计算出零件成形所需的拉伸率和包覆角,应用飞机蒙皮拉形工艺设计与制造系统对加载轨迹进行仿真,优化得到了成形精度高的钳口运动轨迹;其次,将运动轨迹转化为边界条件,利用Pam-stamp有限元模拟分析了拉形后的减薄和贴模情况,以说明优化后的加载...     

基于CAE的梯度增强刚性结构超塑成形/扩散连接工艺研究

以一种钛合金多层变厚度梯度增强刚性结构为研究对象,采用超塑成形/扩散连接技术进行了整体化结构制备。采用CAE技术对梯度增强刚性结构进行了成形有限元模拟仿真分析,通过有限元仿真结果中零件厚度变化、贴模度、是否产生成形缺陷等指标评判结构设计的合理性,对成形质量进行了评估,对结构及成形工艺进行了优化,并对整体化梯度增强刚性结构进行了成形试验验证。结果表明,采用合理的设计结构,可以实现基于超塑成形/扩散连接工艺的梯度增强刚性结构零件制造,零件成形质量良好,厚度分布满足设计和使用需求,成形试验结果与有限元分析结果一致。     

TC4钛合金双曲度复杂航空零件热成形工艺研究

选取TC4钛合金双曲度复杂航空零件作为研究对象,采用热成形工艺进行成形.设计了3种成形模具工艺方案,分别为无拉伸梗、整体拉伸梗和局部拉伸梗.采用有限元仿真技术对3种成形工艺方案进行模拟,得到零件成形过程中的厚度变化情况,并预测可能产生的成形缺陷,对零件成形质量进行了评估,确认了拉伸梗在成形过程中的作用.通过3种成形工艺...     

大型双曲率非等厚TC4钛合金壁板整体SPF/DB成形工艺及优化

针对大型双曲率非等厚TC4钛合金壁板整体SPF/DB成形工艺进行了研究.由于零件尺寸超过1800 mm,型面复杂(双曲率,弦高为330 mm),壁厚分布不均匀,成形后出现了严重开裂(多于6处)、明显缩沟(深度大于1.1 mm)和不贴模等缺陷,且在成形后难于通过化铣精确控制壁厚分布,提出了预变形、化铣、扩散连接和超塑成形...     

不同状态的Ti65钛合金板材各向异性的研究

利用单向拉伸分别测试了高温Ti65钛合金板材原始态、时效态和热变形条件下强度的各向异性,并通过光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)和扫描电镜(SEM)观察了各状态的微观组织。结果表明:原始态Ti65钛合金板材RD方向具有最高强度,45°方向的强度最低,主要原因是含有沿着RD方向被拉长的α相和较强的晶体学织构:(0001)//RD-TD面和<01■0>//RD的轧制织构。经过790℃的时效后,因为α相发生了一定的粗化,纤维组织弱化导致Ti65板材TD方向拥有最高强度。在790℃中热抗拉强度大幅度降低,且各向异性发生明显变化,TD方向强度明显高于其它2个方向,主要因为α相中各滑移系的临界剪切应力随温度的升高而大幅度降低,且不同滑移系的降幅不同。另外高温变形中存在着更强的回复和再结晶。断口观察发现,室温下Ti65钛合金板材断裂机制是以韧窝为主的韧性断裂,而790℃的断裂是由分散的微孔洞相互连接的断裂机制。     

含NiAl涂层的TC4钛合金板材的拉伸失效机理

利用等离子喷涂技术在TC4钛合金零件表面制备涂层是常见的增强钛合金性能的方法，但变形时涂层的失效机理尚不明确。通过室温拉伸试验测试了含NiAl涂层的TC4钛合金板材的力学性能，深入分析了各阶段力学行为的特点。通过金相显微镜观察了涂层中的裂纹，明确了涂层的失效原因，并建立了单向拉伸涂层的失效模型。结果表明：涂层的失效是由开裂和脱粘引起的，开裂是在涂层的厚度方向贯穿涂层的裂纹，脱粘是基体与涂层的机械结合失效导致的分离。开裂和脱粘是涂层失效过程的两个阶段：开裂发生在拉伸前期的弹性阶段，在应力的作用下在涂层中的缺陷处或涂层表面开裂；而脱粘主要发生在拉伸后期的塑性阶段，涂层与基体的结合失效导致涂层脱落。涂层的周期性开裂导致弹性阶段的应力-应变曲线呈现周期性的台阶形状，塑性阶段涂层的脱粘与开裂相遇导致部分涂层残留在基体上。