Whole-process modeling of titanium disc forming for gradient distributions of temperature and deformation

Gradient distributions of temperature and deformation (GDTD) are crucial for achieving dual-performance discs of titanium alloys which is required by the service environment of aeroengine. However, heating, cooling and deforming sequence in the whole process of the titanium disc forming, which leads to difficulties for achieving GDTD due to a lot of parameters. To solve this problem, a whole-process model of the titanium disc forming for GDTD has been established. In the model, heating and cooling via heat radiation, conduction and convection, and deforming by local loading with mold chilling are all considered. Experiments on heating and cooling as well as deforming were carried out by using a furnace and the Gleeble-3500 machine. The experimental data are used to determine thermal parameters and constitutive relations of the IMI834 titanium alloy, and then to verify the reliability of the model. Then the model was used to simulate the evolution rules of temperature and deformation of the titanium disc. The results show that the heating surface, furnace temperature, billet profile and loading rate play the core role for the control of GDTD, and thus a set of parameters were determined. Therefore, this work provides a base for developing a new forming technology of the dual-performance titanium discs with the approach of local heating and local loading.     

八面钻超声振动钻削钛合金出口毛刺形成机理

钛合金在传统麻花钻常规钻孔后,会产生较大的孔出口毛刺,这将导致孔出口去毛刺困难且影响紧固件装配质量。本文引入一种八面钻新刃型刀具,并利用超声振动钻削技术,进行了八面钻超声振动钻削钛合金出口毛刺形成的基础理论和试验研究。理论分析了普通钻削和超声振动钻削的出口毛刺形成过程以及超声振动钻削的出口毛刺降低机理,同时试验验证了超声振动钻削的出口毛刺降低效果。结果表明:相比于钛合金普通钻削,超声振动钻削极大地提高了钻头刀具的切削能力,分别降低了钻削力16%~20%、切削温度18%~21%和出口毛刺高度82%~89%,有效降低了装配过程的去毛刺困难和生产成本。     

TiC和ZrC颗粒增强钨基复合材料

用粉末冶金热压法制备了ＴｉＣｐ／Ｗ和ＺｒＣｐ／Ｗ两种钨基复合材料，对其高温强度进行了研究，结果表明，随着温度提高，两种复合材料的抗弯强度开始时逐渐提高，当ＴｉＣｐ／Ｗ复合材料达到１０００℃时有最大值１１５５ＭＰａ，ＺｒＣｐ／Ｗ复合材料在８００℃时最大值８２９ＭＰａ，分别比各自的室温强度提高５７％和１７％。而后，随温度的进一步提高，复合材料的强度又下降，分析了复合材料高温增强的机理。     

BT20钛合金激光焊技术研究

针对2.5 mm厚BT20钛合金进行了CO2激光焊和YAG激光焊研究,结果表明由于激光特性不同,形成的焊缝几何特征不同,当焊接工艺适当,可保证焊接过程的稳定性和焊接接头的质量.在激光自熔焊时主要的焊缝缺陷是咬边,这是由于钛合金物理性能和激光高能束流焊特性所致.这种咬边缺陷不利于焊接接头性能,尤其是接头的疲劳性能和断裂韧性.采用活性剂和填丝焊,以及激光旋扫焊可以改善焊缝咬边缺陷,提高钛合金激光焊接头的力学性能.     

载荷水平对HCF寿命分散性影响的有限元模拟

给出了基于晶体塑性理论的高循环疲劳（HFC）寿命分散性有限元模拟方法.针对典型钛合金TC4的微结构特征,采用Voronoi方法建立其晶粒模型,建立钛合金晶体塑性本构方程,计算模拟了应力水平对疲劳寿命分散性的影响,给出表征疲劳寿命分散性的参数.结果表明：应力水平越低,疲劳寿命越长,疲劳寿命的分散性越大,与实验规律一致.     

点焊钛合金蜂窝芯平压性能模拟研究

在对蜂窝芯力学性能的模拟研究中,常采用将双层壁之间的连接简化为双层壁厚的建模方法,但其不适用于点焊连接的钛合金蜂窝芯.本文提出利用LS-DYNA-EDWELD命令建立点焊连接蜂窝芯有限元模型的方法,对钛合金蜂窝芯进行平压模拟研究.同时,进行了钛合金蜂窝芯的平压力学性能试验,并将平压极限载荷值R.与模拟值进行了对比,结果显示点焊连接蜂窝芯有限元模型的平压模拟误差为6.5％,证明了此模型的准确性.最后,应用此模型得到了平压过程中焊点正拉和剪切力随位移的变化关系,研究了焊点正拉和剪切失效强度对蜂窝芯平压力学性能的影响,结果显示焊点正拉失效强度对蜂窝芯平压极限载荷的影响较大.     

关于Ti合金界面相的研究进展

回顾了有关钛合金界面相研究的情况，包括界面相的微观形态及与基体的位相关系、界面相的形成及对力学性能的影响，并对各种观点进行了初步的评述。     

固溶时效对热等静压制备的TC4钛合金性能的影响

采用热等静压工艺对Ti一6A1—4V(简称TC4)雾化预合金粉的粉末冶金技术进行了研究,采用不同的固溶温度、时效温度以及时效时间,研究了热处理工艺对TC4钛合金组织和性能的影响。结果表明,采用预合金粉工艺制备的Ti一6A1—4V粉末钛合金材料力学性能良好,于965℃固溶并采用水冷,然后在470℃时效,试样具有优良的力学性能,适宜冷加工生产。     

钛合金的SRCI超塑性及其计算机优化

本文简略介绍了钛合金的应变速率循环诱发超塑性，并着重讨论了它的计算机优化的原理和实验方法。实验结果表明，未经细化处理的钛合金在应变速率循环的变形方式下具有比常规超塑性实验更显著的超塑性，而通过计算机优化可进一步挖掘材料的潜力，获得更为优良的超塑性。这一新的研究方法为探求超塑性的最佳变形模式开辟一条崭新的途径。     

钛铝基金属间化合物熔焊工艺性的研究进展

综述了钛铝基金属间化合物(主要是Ti3Al，TiAl)熔焊连接技术的研究现状，主要涉及电子束焊、激光焊和氩弧焊等方法，指出钛铝基金属间化合物的焊接性不存在本质上不可焊的问题。无论采用何种熔焊方法连接此类合金，焊态下焊接接头的组织和性能一般不理想，焊缝和热影响区很容易脆化。控制冷速是成功连接此类材料的关键，同时受该类材料的物理冶金学特点限制，其组织转变动力机制、氢脆、间隙元素的引入对其焊接性的影响尚未引起注意。