BTi-62421S 高温钛合金超塑性能及应用

对BTi-62421S高温钛合金进行了高温超塑性拉伸实验,通过研究超塑条件下的力学性能、金相组织及拉伸断口形貌,确定了该合金高温拉伸条件下的断裂机制及超塑成形最佳变形工艺参数,在此基础上进行了BTi-62421S钛合金框架零件的超塑性成形实验。结果表明:BTi-62421S钛合金在920℃,应变速率10-3/s时具有最佳超塑性能,伸长率达到448.5%;该合金拉伸断裂机制以韧性断裂为主,但在不同变形参数下伴随着不同程度的脆性断裂;在超塑条件下可以成形出满足使用要求的航天用钛合金框架零件。     

国外碳化硅增强铝基复合材料的发展和近况

本文简要介绍复合材料的发展,重点介绍国外碳化硅增强铝基复合材料的发展及近况,其中包括超声波振动在MMC中的应用,挤压铸造法、粉末冶金法、扩散连接法应用研究的近况,用热变形方法改善SiC/Al力学性能以及利用超塑性制造MMC和SiC/Al超塑性研究、用超塑成形工艺制造航空零件的新进展,展望了SiC_P/Al发展前景。     

材料参数及静水压力对孔洞敏感材料超塑胀形影响的数值分析

本文将变形损伤效应引入到基于超塑成形的微观机理推导出的超塑性本构方程中，并将本构方程应用于刚塑性有限元模拟程序，分析了板料超塑胀形过程，研究了应变速率敏感性、孔洞长大以及叠加静水压力对孔洞敏感材料超塑胀形极限的影响，对模拟结果与实验结果进行了比较。     

电沉积制备ZrO2／Ni纳米复合材料的超塑性

采用电沉积方法制备了平均晶粒尺寸为45 nm的ZrO2/Ni纳米复合材料,并通过拉伸试验对该材料的超塑性能进行了研究.结果表明:ZrO2/Ni纳米复合材料具有低温高应变速率超塑性,在温度为450℃、应变速率为1.67×10-3/s时,获得的最大伸长率为605%.采用SEM和TEM分析了沉积态材料及变形后的组织,并对变形机理进行了探讨.ZrO2/Ni纳米复合材料的超塑变形机制主要是晶界滑移,S元素的析出在一定程度上协调了变形.     

TC4钛合金超塑成形研究现状及其发展展望

介绍了TC4钛合金超塑成形的研究现状,主要内容包括:应变速率敏感性指数m值研究;超塑成形过程中材料组织演变过程及超塑变形机制研究;空洞的演变过程研究,包括空洞形核、长大机制及断裂机制研究;超塑成形与焊接方法的组合成形技术研究,其中着重介绍了超塑成形与扩散连接(SPF/DB)和超塑成形与激光焊接(SPF/LW)的组合应用以及有限元模拟技术在超塑成形中的应用;文章的最后对TC4钛合金超塑成形的发展趋势进行了展望。     

飞机起落架内螺纹冷挤压成形过程的研究

利用高级非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA,采用刚塑性有限元法对内螺纹冷挤压成形过程进行了模拟,得出了挤压成形过程中应力、应变的分布规律,全面地阐述了金属塑性成形有限元仿真技术.研究结果表明挤压时工件在扭矩的作用下,外表面产生压应变,内表面产生拉应变,应变自内向外逐渐增大,最外层达到最大值,大大提高挤压内螺纹件的抗拉强度和抗疲劳性能,对内螺纹冷挤压成形的工艺参数控制及塑性成形有限元仿真具有指导意义.     

1420铝锂合金典型构件超塑成形研究

采用超塑成形工艺制备了1420铝锂合金盒形结构试验件.通过有限元模拟及微观组织观察,分析了温度对1420铝锂合金超塑性的影响,超塑成形后试验件的壁厚分布及材料的超塑成形断裂机制.结果表明:有限元模拟能够很好地预测超塑成形后试验件的壁厚分布;当成形温度为520℃时,1420铝锂合金表现出良好的超塑性变形能力;在超塑成形过程中,随着变形量的增加,材料内部空洞的交连和聚合是导致1420铝锂合金最终破坏的主要机制.     

应变速率循环对Ti—10V—2Fe—3Al合金超塑性的影响

应变速率循环法是一种新式的超塑性试验方法,即试样在拉伸变形过程中,应变速率的大小按预定规律不断连续循环变化,直至试样拉断,从而获得材料的超塑性力学性能参数。本文采用这种方法研究了Ti-10V-2Fe-3Al合金的超塑性。结果表明,该合金具有良好的超塑性,同传统的恒应变速率拉伸试验相比,应变速率循环能有效地提高合金的超塑性能,获得更大的延伸率和更高的应变速率敏感性指数m值。例如,在最佳变形温度800℃条件下,延伸率从296％增大到440％,m值从0.36提高到0.48。应变速率循环为该合金超塑技术的应用开辟了新的途径。     

7475系列铝合金超塑性流变学研究

在特定成形条件下,铝合金可表现出超塑性:(1)成形温度接近熔点温度(约600℃);(2)应变控制在相当低的水平(一般低于10-3 s-1)。该种性能使得材料在破坏前承受较大的变形量,可用来成形复杂的零部件。超塑性成形工艺可用来生产机身壁板等零件。然而,超塑性成形工艺的过程难以控制,事实上,主要存在的问题为预测最终成形零件的厚度分布以及确定成形气压规律,以便成形过程中不出现裂纹等缺陷。为了解决上述问题,一般采用有限元模拟的方法,同时需要具备良好的超塑性材料的性能知识。本文研究了7475铝合金的超塑性性能和该性能在成形中的运用。采用对称拉伸试样的结果确定了经典幂次方程的参数,采用最小二乘法减小试验和模拟误差确定了响应曲面,该曲面的结果与试验的误差小于10%。通过上述分析,采用Abaqus模拟复杂零件的超塑性成形过程,模拟的结果在关键区域未产生损伤,最后通过充气压试验来验证了数值模拟的结果。     

GH4169高温合金多层板结构的激光连接/超塑成形组合技术

采用激光连接/超塑成形组合技术制造了GH4169合金三层板结构件,并分析了该合金板的超塑性及成形前后的微观组织.结果表明:超细晶GH4169板材具有良好的超塑性,在T=940℃,初始应变速率为=6.1×10-4s-1的条件下,延伸率达到368.2%,m值为0.39,超塑成形过程改善了焊缝显微组织并且提高了其力学性能,因此该方法适用于GH4169高温合金多层结构的制造.焊接工艺参数:频率32Hz,峰值功率4500W,脉宽3ms,焊速180mm/min;超塑成形工艺参数:温度Tf=960℃,压力Pf=4.2MPa,时间tf=130min.     

TC6钛合金超塑性变形

对TC6钛合金在800~900℃温度区间内,分别进行应变速率为0.0001~0.1 s-1的恒应变速率法拉伸实验和最大m值法超塑性拉伸实验,获得拉伸过程应力-应变曲线,并采用金相显微镜对拉伸后断口附近显微组织进行分析。结果表明：TC6合金表现出良好的超塑性性能,随着应变速率或温度的升高,伸长率先增大后减小,恒应变速率拉伸时,在温度850℃、应变速率0.001 s-1条件下伸长率可达到993%;在同一变形温度下最大m值法拉伸能获得比恒应变速率法更好的超塑性,850℃时伸长率达到1353%;TC6合金在超塑性变形过程中发生了明显的动态再结晶,并随着应变速率和温度的升高动态再结晶行为增强。     

TiBw/TA15复合材料板材超塑变形行为研究

研究了TiB_w/TA15复合材料板材在900~960℃、5×10^-4~10^-2s^-1条件下的超塑变形行为。结果表明,TiB_w/TA15复合材料流变应力随拉伸温度的升高和应变速率的减小而降低,在940℃、5×10^-3s^-1变形条件下获得的最大超塑性伸长率为439%。利用Zener-Hollomn参数和Arrhenius方程所建立的峰值应力本构方程为ε·=3.55×10⁸[sinh(2.0×10^-2σ)]^1.99×exp(-6.381×10⁵/RT),其变形激活能Q=638.1kJ/mol。复合材料超塑性变形组织与拉伸温度和应变速率密切相关。高温低应变速率有利于基体α相的动态再结晶以及晶须与基体处孔洞的愈合,低温高应变速率下,孔洞更易萌生于增强相与基体结合界面的端部。动态再结晶对复合材料超塑性的发挥起着关键作用。     

Ti3Al基合金板材的超塑性研究

研究非典型等轴细晶的两种不同轧制变形量的Ti3Al基合金热轧板的超塑性变形行为及其变形前后的显微组织。研究结果表明:该合金在超塑性变形过程中组织会转化为有利于超塑性的细小等轴组织。其在变形温度为940～1020℃,应变速率为2×10-4～2×10-3S-1时具有良好的超塑性,其最大伸长率可达859.5%,应变速率敏感指数达0.43,该合金超塑性变形的主要机制是晶界滑动,而且这种非典型等轴细晶条件下超塑性变形时晶内变形以及位错蠕变所起的作用比在等轴细晶态组织条件下的作用更为显著。对非典型等轴细晶的Ti3Al基合金热轧板,无需进行复杂热处理,也可以获得良好的超塑性,更具有工业意义。     

TC11钛合金的最大m值超塑性变形研究

介绍最大m值超塑性变形的试验方法和计算机控制系统,分析TC11钛合金采用该方法的超塑性变形特点。试验结果表明,经过细化处理的TC11钛合金,在900℃时恒应变速率试验的最大延伸率为1260%,采用最大m值变形方式可以获得异常高的超塑性,延伸率为2300%。TC11超塑性变形以晶界滑移为主,并伴随晶内位错滑移,最大m值法超塑性变形能够使动态再结晶充分发生,是提高钛合金塑性的有效方法。     

Ti—15—3钛合金超塑性最佳变形模式的研究

介绍了Ｔｉ－１５－３钛合金在等速和应变速率循环两种变形模式下的超塑性能,进而探讨它的最佳变形模式计算机优化的原理和实验方法。实验结果表明,未经细化处理的Ｔｉ－１５－３钛合金在应变速率循环的变形模式下具有比常规变形模式更显著的超塑性,而通过计算机优化可以进一步挖掘材料的潜力,获得更为优良的超塑性。     

TC11合金最大m值超塑变形机理

众所周知,应变速率敏感性指数m值是材料超塑性能的重要特征参数,通常m值越大则超塑性越好。介绍了最大m值超塑变形的新方法。该方法的思路是：在塑性变形过程中,通过动态测定m值并实时控制变形速度,使m值始终保持最大值;同时结合TC11钛合金(Ti₆₅Al₃₅Mo₁₅Zr₀3Si) 高温拉伸实验,实现了最大m值超塑变形方法,在900 ℃拉伸时获得了最大延伸率2300%。由金相及电子技术分析发现TC11钛合金超塑性变形以晶界滑移为主,并伴随晶内位错滑移。最大m值法超塑性变形能够使动态再结晶充分发生,是提高钛合金塑性的有效方法。     

超塑变形过程中的空洞及其对变形后室温机械性能的影响

研究了不经任何预先处理的半硬态黄铜Ｈ６２和铝合金ＬＹ１２ＣＺ超塑变形过程中的空洞及其对变形后室温机械性能的影响。实验表明：①同一材料,在不同的超塑变形条件下变形,如果其空洞化程度随应变增加得越慢,则其超塑性越好;②超塑变形后材料的室温机械性能随所经受过的超塑变形量的增加而下降,当超塑变形后材料中空洞的面积百分数达到４％左右时,其室温弹性模量Ｅ、屈服强度σｓ、极限强度σｂ以及冲击韧性开始显著地下降,而此时的室温断面收缩率φ已下降了相当大的程度;③随着空洞化程度的提高,超塑变形后的材料也由韧性材料逐渐变成脆性材料。     

Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金板材超塑成形组织及性能研究

分别采用最大m值法和恒应变速率法对Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金(SP700钛合金)板材进行超塑拉伸,研究了755~785℃、0.1~0.005s-1及不同方向的单向条件下其超塑拉伸变形行为和典型件的超塑成形行为及力学性能。结果表明:SP700钛合金具有优异的低温超塑性,采用最大m值法在45°方向、775℃变形后,获得3110%的最高延伸率,变形诱发晶粒长大使SP700钛合金抵抗颈缩的能力增加。受双向拉应力作用的锥形件,在755℃具有最优的超塑成形工艺性,锥形件高度可达到100mm,并且晶粒尺寸无明显变化。经33%超塑变形量的试样室温力学性能略高于无变形试样,其室温抗拉强度和延伸率平均值分别达到1027MPa和16.8%。     

复合材料层板固化全过程残余应变/应力的数值模拟

采用商业软件对带有铝板的复合材料层板固化全过程残余应变/应力进行数值模拟计算。在固化过程的模拟中,应用有限元法计算复合材料层板热-化学模型,有限差分法计算固化动力学模型,通过设置较小的时间步实现求解两个模型强耦合的关系。在残余应力数值模拟中,化学收缩引起的应变在每一计算步以初始应变施加在复合材料结构上。基于以上技术,对带有铝合金的复合材料层板固化全过程残余应变/应力演化进行数值模拟,并分析纤维方向和垂直纤维方向复合材料的残余应变/应力演化历程。通过与试验中层板曲率的比较,验证文中模型计算的准确性。     

LF6铝合金超塑性研究

本文对硬状态LF6铝合金板材的超塑性进行了研究。发现这种状态的合金,不需专门的预处理,就可呈现出很显著的超塑效应,其延伸率可达463％。力学特性和金相研究结果表明,LF6铝合金由于第二相粒子的作用,可以获得细小、稳定的晶粒,因而其超塑效应十分显著。此合金超塑变形的主要机制是晶界滑移,起调节作用的机制主要是品内滑移。本文的研究工作可使某些合金超塑成形的预处理工作结合在原材料生产过程中进行,从而可以简化超塑成形的工艺过程,扩大这种新工艺的应用范围。