基于损伤容限设计的钛合金层合接头制造

钛合金层合结构因具有较高的损伤容限而获得重视,并成为超塑成形/扩散连接技术应用的一个新方向。本文提出一种含圆形扩散止焊区的层合板结构,通过与原始板材的疲劳裂纹萌生和扩展寿命相对比,结果表明含止焊区的层合板能改善钛合金的裂纹扩展特性,并以此为基础设计并制造了含止焊区的钛合金层合接头,验证了采用现有扩散连接工艺技术制造钛合金层合接头的工艺可行性,其微观组织和各项性能等基本能满足对一般钛合金的设计使用要求。该研究成果为高损伤容限性能钛合金扩散连接层合结构在机翼梁、框等异型截面构件上的应用奠定了技术基础。     

TA15钛合金超薄中空四层结构超塑成形/扩散连接一体化成形及精度控制

本文采用TA15钛合金热轧薄板作为原材料,探究超薄中空四层结构的超塑成形/扩散连接工艺。首先通过高温拉伸试验对TA15钛合金的超塑变形行为进行研究,获得了超塑成形过程的应力–应变曲线。然后通过有限元软件对薄壁横向局部贯通四层纵筋结构的超塑成形过程进行模拟,对成形过程中壁厚减薄、应力分布等行为进行研究,为后续超塑成形/扩散连接试验提供有效指导。最终成功制备了芯板直立筋良好、三角区宽度仅0.9 mm的超薄中空四层结构,其中面板最大减薄率为18.6%,芯板最大减薄率为55.1%,芯板与面板之间扩散连接区域的焊合率为92.1%～98.5%。TA15钛合金板材的原始显微组织晶粒细小破碎且呈等轴状,平均晶粒尺寸小于5μm,经长时间的超塑变形与热暴露后晶粒显著长大。     

置氢钛合金超塑成形/扩散连接技术研究进展

钛合金作为航空工业中广泛应用的轻量化高强结构材料,其成形与加工技术历来备受关注。实践证明热氢处理技术应用于钛合金有助于改善其热加工性能和优化组织性能。综述了置氢钛合金超塑成形/扩散连接技术的研究进展,介绍了热氢处理对不同种类钛合金组织、超塑性及扩散连接行为的影响规律,总结其影响机理,为置氢钛合金超塑成形/扩散连接技术的工业化应用提供参考。     

大型钛合金超塑成形/扩散连接整体壁板制造技术

钛合金超塑成形/扩散焊接技术,从替代分离式的铆接零件,发展到组合的整体部件,完全体现了钛合金超塑成形/扩散焊接技术于传统制造工艺相比的优点,结构质量轻、整体性好、成形质量高、制造周期短等。超塑成形/扩散连接技术应用于研制飞机、发动机构件,可获得减重10%～50%,降低成本30%～60%的显著技术、经济效益,同时提高设计自由度及构件的整体性能,可替代现有钛合金壁板焊接、铆接、螺接生产工艺。但对大型钛合金超塑成形/扩散焊接整体零件研制,在国内还是首次,如果采用超塑成形/扩散焊接工艺,一次整体成形大型超塑成形壁板,效果将更为显著。采用超塑性好的双相钛合金材料,可使成形的壁板使用性能有较大提高,主要是因为双相合金刚强度比值更高,各种工艺因素对其性能影响较小,氢脆倾向低、耐疲劳、可取消真空稳定热处理工艺,是制造工艺环节中,工艺路线最短的工艺方案。     

纤维增强钛基复合材料混杂结构制造技术

简要介绍了利用超塑成形 /扩散连接(SPF/DB)工艺制造纤维增强钛基复合材料和钛合金混杂结构的技术 ,利用该技术可以在一个热循环中研制出空心的TMC -钛合金混杂结构 ,微观分析证明 ,在超塑条件下进行复合 -扩散 -成形是有利的。     

钛合金超塑成形/扩散连接空心结构在空空导弹舵翼面上的应用

相对于传统金属机加或蒙皮骨架焊接结构,将钛合金超塑成形/扩散连接工艺方法应用于舵翼面空心结构的设计及其制造,在满足超音速气动加热和大载荷强刚度严苛的要求下,可显著降低超音速空空导弹舵翼面的重量(30%~50%)、提高导弹性能;并改善钛合金加工工艺性,缩短了生产周期,降低了生产成本,同时对超塑成形/扩散连接舵翼面结构设计、成形工艺、验证试验和质量控制等问题进行了探讨。     

钛合金超塑成形/扩散连接弹翼结构设计

钛合金超塑成形/扩散连接弹翼结构是一种新型的弹翼结构形式,本文以某型空空导弹弹翼结构作为实例,对钛合金超塑成形/扩散连接最常见的4层网格结构弹翼进行了力学分析。采用有限元软件,对弹翼成形的板料厚度,纵、横加强梁的分布对弹翼结构的刚度和强度影响规律,以及安装区部位的变形和应力进行了计算和对比,获得了弹翼最优布局方式和不同因素对弹翼变形、应力的影响规律。在满足超塑成形/扩散连接工艺和弹翼重量情况下,缩小网格尺寸,提高纵、横加强梁的数量,有助于减小结构的变形、应力水平。对弹翼颤振分析、结构试验提出了设计要求和实现方法。     

铝锂合金超塑成形/扩散连接技术研究进展

轻量化材料与结构是现代航空航天工业的发展方向。铝锂合金密度小,比强度、比弹性模量高,是理想的航空航天材料。采用超塑成形/扩散连接工艺成形的空心夹层结构零件具有整体性好、设计自由度大、成形精度高、无残余应力等优点,而且能够大幅减重、降低成本,广泛应用于航空航天领域。针对航空航天领域对新一代复杂多层结构件整体化和轻量化的迫切需求,回顾了国内外铝锂合金的发展历程,介绍了国内外铝锂合金超塑成形、扩散连接以及超塑成形/扩散连接组合技术的发展现状及其在航空航天领域的应用,指出铝锂合金表面致密稳定氧化膜是阻碍其扩散连接接头质量提升的瓶颈问题,讨论去除铝锂合金表面的氧化层以及防止新的氧化层再生的相关工艺与机理,最后展望了铝锂合金超塑成形/扩散连接技术在航空航天领域的应用前景以及未来研究方向。     

超塑成型/扩散连接钛合金气动面表面沟槽对其强刚度的影响分析

超塑成形/扩散连接是一种先进的钛合金制造技术,采用该技术,4层结构的钛合金产品表面存在沟槽问题,对某气动面表面沟槽的成因和对强刚度的影响进行了浅析,评估了表面沟槽对该产品强刚度的影响水平.     

基于钛合金口盖的超塑成形/扩散连接工艺研究

应用于飞行器的口盖具有非常复杂的双曲率外形,口盖外侧为光滑的变曲率的气动表面,内侧为带有"田"字形的空腔结构用以减轻口盖重量。鉴于零件外形及结构的复杂性,采用先扩散连接(DB),然后预弯热成形,最后进行超塑成形(SPF)的组合工艺方式,对TC4钛合金双层板在热成形机床上进行试验。通过试验,确定了TC4钛合金成形口盖的最佳工艺参数,其成形口盖经过机加修剪,边线与模型基本一致。     

SPF/DB设计与制造一体化技术在导弹中的应用

为满足飞机、航空发动机、导弹新型结构的发展需要,开展基于SPF/DB成形工艺的设计与制造一体化技术研究,建立系统完善的一体化流程.实践表明,一体化设计制造方法能够有效缩短研制周期,提高研制效率.     

涡流C扫描在钛合金SPF/DB结构检测中的实验研究

为了探索SPF/DB结构检测中有效的检测方法,应用涡流C扫描对钛合金SPF/DB结构进行了检测实验,将涡流C扫描结果和SPF/DB结构检测中常用的超声C扫描结果进行了对比分析。结果表明,涡流C扫描能够检测出SPF/DB结构的界面宏观缺欠以及一定尺度以上的界面微观缺欠,在SPF/DB结构检测中是可行的。有必要对该检测方法的有效性和检测结果的可靠性进行深入研究。     

An investigation on adaptively machining the leading and tailing edges of an SPF/DB titanium hollow blade using free-form deformation

Titanium hollow blades are characterized with lightweight and high structural strength, which are widely used in advanced aircraft engines nowadays. Superplastic forming/diffusion bonding (SPF/DB) combined with numerical control (NC) milling is a major solution for manufacturing titanium hollow blades. Due to the shape deviation caused by multiple heat and pressure cycles in the SPF/DB process, it is hard to manufacture the leading and tailing edges by the milling process. This paper presents a new adaptive machining approach using free-form deformation to solve this problem. The actual SPF/DB shape of a hollow blade was firstly inspected by an on-machine measurement method. The measured point data were matched to the nominal SPF/DB shape with an improved ICP algorithm afterwards, by which the point-pairs between the measurement points and their corresponding points on the nominal SPF/DB shape were established, and the maximum modification amount of the final nominal shape was constrained. Based on the displacements between the point-pairs, an accurate FFD volume was iteratively calculated. By embedding the final nominal shape in the deformation space, a new final shape of the hollow blade was built. Finally, a series of measurement and machining tests was performed, the results of which validated the feasibility of the proposed adaptive machining approach.     

三维超塑成形扩散连接过程的接触算法

对 SPF/DB加工过程中板材的动态扩散连接问题进行了分析 ,该过程属于有限元分析中粘着式接触问题 ,并提出了新的接触判断方法 ,同时采用 Mindlin壳元 ,对非对称双室盒形件的 SPF/DB过程进行了模拟     

错位散斑技术在钛合金SPF/DB结构检测中的应用初探

分析了钛合金SPF/DB结构缺陷及形成原因,介绍了错位散斑技术的基本原理,通过采用错位散斑技术对钛合金SPF/DB结构进行检测试验,能够发现明显的缺陷特征,从检测敏感度、效率等方面与X射线、超声C进行对比,结果表明,错位散斑技术能够应用于钛合金SPF/DB的结构检测,但仍需在检测精度、可靠性等方面进行深入研究.     

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。     

TC_4钛合金超塑成形/扩散连接组合工艺应用研究

 TC4（Ti-6Al-4V）钛合金板材超塑成形/扩散连接（SPF/DB）组合工艺的可行性和对影响钛板SPF、SPF/DB的主要工艺因素。着重阐述某机框段和舱门的研制情况,提供了合理的工艺参数和流程。     

因康镍718合金的超塑成形和扩散连接

介绍了用于制造火箭发动机零件的因康镍７１８合金的超塑成形和扩散连接工艺。经特殊加工的细晶粒因康镍７１８合金具有促进的超塑性，历而能用于超塑成形相当复的零件。     

帽形件超塑性胀形的最佳压力-时间曲线与最小厚度的计算方法

 根据超塑性力学的基本方程和帽形件的变形模式,导出了帽形件超塑性气胀成形的最佳压力-时间曲线方程和最小厚度的理论计算公式,并举出数字实例加以分析。     

钛合金板超塑性成形/扩散连接成形因素影响的数值模拟

通过对超塑性成形与扩散连接(SPF/DB)成形原理和过程的讨论,以最优成形温度下的Ti-6AL-4V合金材料特性和超塑性成形气压加载理论优化结果为依据,利用Ansys有限元软件的建模和数值模拟,提取夹层板作为研究对象,建立模型和定义材料性能参数,定义接触和加载方式。