钛合金加强框真空电子束焊接应用研究

钛合金加强框是飞机结构的重要构件,其在框段组合时机械连接与潜弧焊焊接方式均存在不足。真空电子束焊接(EBW)是实现钛合金框段组合的新型制造方式,具有显著优势。采用"积木式方法"展开系列试验研究:首先针对不同热处理制度下的TC4-DT焊接试样进行拉伸试验,通过标的参数对比获取合理的焊后热处理制度;然后通过系列焊接标准试样拉伸试验、断裂韧度试验及裂纹扩展率试验,获取基础性试验数据,并对焊接性能进行判断;最后经过短梁试验、部件试验以及机上应用,完成TC4-DT钛合金加强框EBW工程应用。结果表明:TC4-DT钛合金加强框EBW接头力学性能良好,较机械连接质量收益明显。     

TC17钛合金激光喷丸应力场及支持向量机应力热松弛模型

对TC17钛合金进行了不同功率密度下激光喷丸强化,使用X射线衍射仪测试了激光喷丸冲击波诱导的残余压应力场的分布,测试了不同温度真空保温下残余压应力的热松弛规律,最后基于支持向量机理论建立了残余压应力热松弛预测模型,并用试验结果对模型进行验证.研究表明:TC17钛合金在功率密度为4GW/cm2时表层残余压应力场最佳;残余压应力在280℃和450℃真空保温150min后分别有11.24%和27.11%的松弛;在280℃和450℃交替保温160min后应力松弛33.9%;残余压应力在试验温度保温160min后有大部分剩余,可以有效提高TC17钛合金抗疲劳性能、基于支持向量机的预测模型能够较精确的表征TC17钛合金的应力松弛规律,满足工程使用要求,对其他材料表层残余压应力热松弛分析具有借鉴意义.      

TC17钛合金在TIG焊接方法下的焊接性研究

利用填充TA2焊丝的TIG焊接方法,研究了焊接接头组织和性能特点,并利用焊前涂覆活性剂和焊后进行热处理的正交试验,讨论了焊前和焊后处理方法对焊接接头性能的影响。试验结果表明,TC17钛合金TIG焊接接头明显可见焊缝、熔合线和热影响区等区域,焊缝区柱状晶特点明显并且存在一定量的小气孔,热影响区晶粒较大;焊接接头组织较母材有软化的倾向。焊后接头强度达到母材的85%,热处理后接头强度可达到母材的90%以上,并且热处理后的焊接接头具有良好的高温拉伸、持久性能,显示出TC17钛合金具有良好的焊接性。     

TC16钛合金六角自锁螺母加工技术研究

TC16钛合金六角自锁螺母是飞机结构中一种先进的连接件,具有质量轻、强度高、耐腐蚀、抗振动等特点,大量应用于新型飞机中。本文在TC16钛合金自锁螺母加工技术研究中,解决了热处理加工技术,热处理污染去除技术,缩紧工艺技术,性能试验技术,完成了工艺路线设计,收口尺寸的确定等加工技术关键,全面掌握钛合金六角自锁螺母加工技术。     

热处理对β相区形变热处理TC21钛合金锻件组织性能的影响

研究了不同热处理制度对β相区形变热处理的TC21钛合金锻件组织及性能的影响.试验结果表明:不同热处理制度对TC21钛合金等温锻件的组织性能有显著的影响.仅经形变热处理后的锻件显微组织不均匀,强度可高达1,400MPa,但塑性较低;经强韧化处理后的锻件显微组织为:层次感强、编织度较好的网篮组织,在获得较高强度的同时,塑性下降不多;经淬火时效处理后的锻件显微组织中的α相编织度较好,锻件强度、塑性获得较佳匹配;等温退火后锻件的显微组织为:α相尺寸合适、编织度较佳的网篮组织,但强度有所下降,塑性未有提高.淬火时效处理为推荐的较佳热处理制度.     

不同热处理工艺下激光增材制造TC4钛合金组织与性能研究进展

由于激光增材制造(Laser Additive Manufacturing,LAM)TC4钛合金加工成形过程的特殊性,导致该合金在力学性能上存在明显的各向异性,同时韧性、疲劳性能不能很好地满足使用要求。从材料组织与力学性能之间的关系出发,介绍了不同热处理工艺对激光增材制造TC4钛合金组织与力学性能的影响,指出了当前激光增材制造TC4钛合金热处理研究中存在的问题,并为后续激光增材制造TC4钛合金的热处理研究提供思路与方向。     

TC11钛合金热变形性能的试验研究

研究了TC11钛合金在温度600~800℃、应变速率0.001s-1~1s-1条件下的高温压缩变形行为,分析了变形温度、应变速率对热变形过程中变形抗力和显微组织的影响,探讨了TC11钛合金热旋压变形的可行性,为钛合金热旋工艺制定提供理论和试验依据。     

活性焊剂和热处理对TC17钛合金TIG焊接头组织和性能的影响分析

为了探明焊后热处理过程和焊前涂覆活性剂对TC17钛合金TIG焊接接头性能的影响,对不同状态的焊接接头进行了拉伸试验和硬度测试,并采用光学显微镜和扫描电镜观察焊接接头组织和拉伸断口形貌。结果表明,焊前涂覆活性剂可以有效防止焊缝出现气孔缺陷,降低焊接热输入,减少热影响区晶粒粗化倾向,同时减少焊接热影响区晶粒在宽度方向的不均匀性。焊后热处理使焊接接头Sn、Zr等元素扩散均匀,接头组织得到显著强化。对TC17板材,焊前涂覆活性剂,并且进行焊后热处理,可以获得良好的接头组织和性能。     

TC17钛合金焊接接头组织与力学性能分析

对TC17钛合金薄板采用氩弧焊和电子束焊两种焊接方法焊接,进行了拉伸试验,结合拉伸试验结果与断口形貌,对比分析了力学性能与焊接接头组织之间的联系。研究结果表明,TC17钛合金在经历TIG焊接热循环后,焊缝及靠近焊缝的热影响区晶粒粗化,电子束焊接头热影响区较窄且没有粗晶区形成;两种焊接试样抗拉强度均与母材等强;相对延伸率有所降低,主要是热影响区及焊缝的组织变化所致;氩弧焊焊缝组织较不均匀性更为显著。     

增材制造工艺及热处理对Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响

Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是一种使用较为广泛的α+β型两相钛合金,然而,由于增材制造钛合金存在微观缺陷,导致其机械性能低于锻造水平,通常需要进行后处理。本文综述增材制造过程中常见的工艺参数如能量输入功率、扫描策略等以及其他工艺参数如保护气种类、基板厚度、粉末粒度等因素对钛合金微观结构和综合性能的影响,并综合分析增材制造常见的后热处理方式对微观结构与力学性能影响,归纳了新型后热处理方式,如真空热处理、循环热处理等以及多种后处理与热处理综合使用的效果。对增材制造工艺参数的合理选择以及后热处理方式的应用是获得性能优良的钛合金构件的基础,将多种热处理方式综合使用,或将其他后处理方式与热处理综合使用是进一步提升增材制造钛合金构件性能的有效途径,建立一个增材制造工艺参数和后处理工艺统一选择标准则是增材制造领域未来发展的关键。     

时效态TC17焊接后不同热处理温度的力学性能

TC17在时效态下进行真空电子束焊接,焊后采用不同温度(550℃、580℃、600℃、620℃、640℃)对焊接试样进行热处理,将不同温度热处理后的焊接试样进行了室温和400℃的拉伸、室温冲击等试验,结果显示焊接试样的力学性能与焊后热处理温度有关。620℃焊后热处理可以获得较好的综合力学性能,是时效态下TC17真空电子束焊焊后理想的热处理温度。     

钛合金轮圈旋压的有限元模拟与试验

应用ANSYS/LS-DYNA软件对钛合金轮圈的旋压过程进行了有限元数值模拟,并开展了TC4钛合金热旋翻边的试验研究,基于此确定了钛合金轮圈合理的热旋成形方案。     

电子束焊接TC4整体叶盘结构的变形控制

基于电子束焊接方法,探讨了TC4钛合金整体叶盘结构电子束焊接过程中的变形控制方法,提出了综合应用焊接工艺优化、刚性固定、真空热处理和电子束局部加热相结合的变形控制方法,有效地控制了焊接变形,实现了电子束焊接整体叶盘结构的制造.     

航空用TC11钛合金模锻盘技术标准简介

WP-13发动机三至八级压气机盘选用了能在500℃下工作的热强钛合金TC11,该合金与苏联70年代的含锆钛合金BT9相当。从一九八○年到一九八三年七月,我们进行了科研攻关,完成了材料试制、模锻盘试制、装机试车、批量生产,并完成了TC11钛合金模锻盘     

TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头性能分析

针对航空发动机整体叶盘典型的TC4和TC17异种钛合金材料,开展其线性摩擦焊工艺试验以及接头拉伸、高周疲劳力学性能的测试和分析.结果表明:TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头焊后经630℃,保温3h的时效热处理后,其拉伸和疲劳性能较好.接头的室温拉伸和高温拉伸强度均介于TC4母材和TC17母材之间,略高于TC4母材的性能;高周疲劳性能达到TC4母材高周疲劳强度的95%以上.     

TC6钛合金棒材热处理工艺研究

对TC6钛合金φ20mm～φ120mm不同规格棒材进行了普通退火、双重退火、等温退火、固溶时效等热处理方法和热处理制度研究,并对比分析了热处理制度和组织、性能之间的影响关系,结果表明,TC6钛合金的组织和性能对热处理工艺敏感,应根据半成品规格、类型、截面形状、使用温度、受力情况以及设备条件等诸多因素选择合适的热处理方法和制度,才能达到强度、塑性和韧性的最佳匹配。研究结果证实普通退火是一种简单易行的退火制度,适用于飞机结构用中等规格棒材等半成品的退火,进一步提出了TC6钛合金棒材的热处理工艺选择原则。     

飞机钛合金构件热损伤检测试验

为准确检测和修理飞机钛合金构件的热损伤,选用TA4、TC9进行热损伤模拟试验,对材料在不同温度下的力学性能、电导率与加热温度的关系进行了分析。结果表明,TA4、TC9的强度、硬度和电导率随温度的上升呈单调变化趋势;硬度和电导率均可作为钛合金热损伤的检测参数。     

高温高压处理对TC4钛合金力学性能的影响

在1~5 GPa压力作用下对TC4钛合金进行930℃×20min的热处理,通过力学试验机测试了高温高压处理前后TC4钛合金的硬度、室温和高温抗压强度,结合显微组织分析,探讨了高温高压处理对TC4钛合金力学性能的影响。结果表明:高温高压处理能提高TC4钛合金的硬度、室温和高温抗压强度,在压力1~5 GPa范围内,随着压力的增大,TC4钛合金的硬度和抗压强度变化不大。     

航空发动机TC25热强钛合金β锻造盘环构件制造关键技术

通过开展TC25热强钛合金β锻造盘环构件制造关键技术研究,突破了大高径比盘件、高筒环件β锻造组织均匀性,构件加工制造变形及表面完整性、焊接质量及焊缝无损检测等技术难题,实现了550℃高温热强钛合金的工程应用。     

TC4钛合金焊后电子束局部热处理残余应力测试

用激光全息干涉法对电子束局部热处理后的TC4钛合金接头残余应力进行了测试,结果表明,经电子束局部热处理后,TC4钛合金焊接残余应力的分布趋势发生了变化,上表面焊缝区较高的残余拉应力得到了降低,且应力峰外移.