复杂钛合金进气道热等静压近净成形技术研究

作为冲压发动机的进气装置,进气道是发动机的关键核心构件,也是一种复杂异形薄壁钛合金构件,成形难度非常大。以TA15钛合金粉末为原材料,利用热等静压近净成形技术在国际上首次研制成功进气道,实现了整体结构的一次成形,并成功通过飞行考核。从进气道本体取样,测试了不同位置的组织,结果表明：热等静压TA15钛合金不同位置组织均匀性好,主要以板条状或片层状α相为主,在粉末颗粒边界大应变带周围分布着等轴α相,相间分布少量的细小β相。测试了材料各项性能,其平均室温抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、500℃抗拉强度、断裂韧性和冲击韧性分别为995MPa、924MPa、18.2%、43%、673MPa、90.6MPa·m1/2和51.4J/cm2 ,各项性能数据均达到了GJB2744A-2007中规定的TA15钛合金锻件的水平,综合性能良好。     

TC4/TA16异种金属焊接接头的断裂机理研究

为了探明TC4/TA16异种钛合金氩弧焊接头的断裂机理,对焊接接头进行了力学测试,同时对不同部位进行了显微组织观察、硬度试验及断裂韧性测试,最后对断口形貌进行了显微观察。结果表明：TC4/TA16异种焊接接头拉伸屈服强度接近TA16母材,抗拉强度和延伸率均低于两母材。断裂模式为塑性断裂,拉伸薄弱环节位于TA16侧热影响区,该区硬度低,晶粒尺寸大。由于热输入不均匀造成焊接接头不同区域不同的组织结构。TC4热影响区为网篮组织。TA16侧热影响区由于导热慢,长时间处于过热区,使晶粒长大,在外力作用下产生畸变。裂纹的扩展途径曲折,需要吸收较大的能力才能扩展,断裂韧性高,断裂韧性断口出现典型深而大的韧窝形貌,为塑性断裂。TC4侧热影响区的断裂韧性差,为缺口断裂的薄弱环节。为了避免破坏,要求在焊接过程中应该合理控制焊接温度和冷却速率,减低缺陷。     

硫酸环境电解对热等静压钛合金性能的影响北大核心CSCD

酸环境电解去除包套是热等静压成形复杂钛合金构件的关键工序之一。针对目前酸环境电解对热等静压钛合金性能影响研究较少的现状,研究在40℃的硫酸溶液中,不同电解时间对热等静压TA15钛合金表面钝化膜、氢含量和力学性能的影响。结果表明:电解时间分别为15、30、45、60 d时,热等静压TA15钛合金表面钝化膜厚度逐渐增加,到60 d时钝化膜厚度达到了175.3μm;氢含量在15 d时增幅非常小,平均值低于2×10^(-5),30 d后则显著增加,到60 d时平均氢含量达到5.4×10^(-4);热等静压TA15材料屈服和抗拉强度随着电解时间的延长逐渐降低,塑性变化不大。硫酸环境电解直接影响热等静压钛合金材料的表面质量和力学性能,后续需强化工艺控制。     

TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构钎焊工艺研究

针对TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构,采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni非晶箔带钎料,研究钎焊温度和保温时间对TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构接头微观组织及力学性能的影响,优化出TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构较优的钎焊工艺为920℃/保温90min和钎料添加量80μm,该工艺参数下钎焊接头的室温拉脱强度平均值最高,可达19.82MPa,破坏部位为TA18钛合金蜂窝芯。     

低温复杂结构件特种成形工艺

研究了等离子旋转电极制备低温钛合金球形粉末的特性,采用热等静压成形工艺,制备低温钛合金粉末冶金材料,并对比分析了组织与性能.以低碳钢为材质,加工装配专用芯模,开展粉末冶金TA7 ELI钛合金构件净成形技术研究,实现了大尺寸、薄壁、半封闭式火箭发动机低温转子高性能、高可靠性的整体净成形.结果表明:等离子旋转电极制备的低温钛合金球形粉末,具有非常高的球形度和振实密度,粒径分布可依据需求控制在一定范围内,非金属夹杂含量每千克不超过20个;粉末冶金低温钛合金材料性能全面达到同批次锻件性能水平,微观组织呈等轴状;粉末冶金低温钛合金氢泵叶轮已通过了发动机型号低温全程试车考核.     

TA15和TA2钛合金富氧α层生成机制

研究TA15和TA2两种α型钛合金不同热处理条件下富氧α层的形成。讨论合金中富氧α层的生成动力学和热力学。利用光学显微镜观察富氧α层并测量其厚度。结果表明,加热温度和保温时间均影响钛合金中富氧α层的形成,且温度为主要因素。富氧α层的厚度生长动力学曲线呈抛物线型,受氧扩散控制。计算出TA15和TA2钛合金富氧α层的生成激活能,分别为146.48 kJ/mol和59.97kJ/mol,说明TA2钛合金更易生成富氧α相。产生这种差异的主要原因是TA15的合金类型及合金元素的添加有助于阻止氧元素在α相中的扩散。建立TA15钛合金富氧层厚度-温度-时间的关系曲线。     

超温处理对热等静压FGH96合金PPB及主要力学性能的影响

研究了超温对热等静压FGH96合金原始颗粒边界(PPB)、拉伸性能及冲击性能的影响,并分析了力学性能试样的宏观和微观断口特征。分析发现,超温后FGH96合金中的PPB会有所增加,且随着超温温度的提高,增加得更为明显;相同超温温度下,超温时间对PPB的影响不明显。超温后热等静压FGH96合金的拉伸强度有所降低,而拉伸塑性和冲击韧性略有提高,拉伸断口和冲击断口沿PPB开裂的特征更加明显。     

热暴露对TC11钛合金断裂行为的影响

对TC11钛合金经不同温度和时间热暴露后的拉伸性能进行了考察,对不同热暴露后断裂行为的变化及其原因进行了分析研究。结果表明,热暴露温度不高于550℃,热暴露后的室温拉伸性能与未处理时相差不大,断面由纤维区和剪切唇区组成,无放射区;热暴露温度高于550℃时,热暴露后TC11钛合金的塑性急剧下降,断面由放射区和剪切唇区组成,无纤维区,且放射区收敛于断面上靠近试样表面附近,点源。放射区微观上可见韧窝、准解理及沿相界、晶界分离的混合形貌特征,不同于纤维区的等轴韧窝形貌,且剪切唇区可见解理、准解理脆性断裂特征。热暴露后TC11钛合金这种宏微观断裂行为的变化是由试样表面氧污染层的缺口效应、针状α2(Ti3Al)相的析出以及次生α与β的长大所致。     

热处理工艺对TA15线性摩擦焊接头组织和力学性能的影响

针对TA15钛合金线性摩擦焊接头,研究了不同热处理工艺对接头组织和力学性能的影响。研究结果表明：热处理过程中,针状亚稳态组织转变为片层α相+保留β相,并且随着热处理温度升高,片层结构逐渐增大。力学性能试验表明,接头拉伸断裂位置均在母材处,热处理后的焊接接头抗拉强度和屈服强度均高于焊态,且疲劳性能和冲击性能得到改善。为保证TA15钛合金线性摩擦焊接头获得较高的综合性能,热处理温度不应高于750℃。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金粉末冶金工艺

研究了Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金预合金粉末经热等静压烧结后的力学性能和显微组织。结果表明，等离子旋转电极粉末氧增量低，粒度分布较集中，颗粒内部组织细小均匀；粉末钛合金材料室温拉伸强度不低于970MPa，伸长率为16％-21％，组织为均匀的条状α相和细小的β转变组织。     

高温与中低温胶膜拉伸静强度试验研究

针对高温与中低温(各两种厚度)胶膜进行了拉伸静强度试验研究,论述了两种胶膜、两种厚度的测试过程,通过试验研究所得到的测试与计算结果,为复合材料修补方法与参数的理论优选工作提供了可靠的依据。     

钢丝抗拉强度Rm的测量不确定度评定

根据JJF1059—1999《测量不确定度评定与表示》的要求,采用ML30CrMnSiA钢丝系统地对抗拉强度Rm的测量不确定度进行了评定。结果表明,本试验条件下的抗拉强度Rm测量结果的相对不确定度为1．34％。     

开孔层压板拉伸破坏的2D渐进损伤模拟

运用渐进损伤的唯象描述方法,结合应力分析、失效判断、材料刚度退化对开孔层压板在拉伸载荷下从材料开始出现局部破坏直到整个构件失效的过程进行了基于2D有限元模型的数值模拟,模拟得到的位移栽荷曲线与文献曲线基本一致,对最终破坏载荷的预测与文献中的试验值相差-2.0%,与文献预测值相差1%,表明渐进损伤方法可以在工程上用于层压板的失效模拟和预测.     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺及组织特征分析

对2219+5A06铝合金进行了回填式搅拌摩擦点焊试验，研究了搅拌头旋转速度，下压-回抽速度和压入量等工艺参数对点焊接头力学性能的影响。对不同参数焊接的点焊接头进行了剪切拉伸抗力试验。结果表明：搅拌头旋转速度和下压-回抽速度对点焊接头的力学性能影响较大，而压入量对力学性能的影响较小。对点焊接头的微观组织分析表明，焊点接头可分为焊核区、竖直面热机影响区和水平面热机影响区三个部分。焊核区及水平面热机影响区为细小的等轴晶粒，水平面热机影响区形成与板材平行的结合面，竖直面热机影响区及焊点根部的hook缺陷是焊点力学性能的薄弱区域。     

铝锂合金机身壁板拉伸承载能力对比分析

本文通过有限元计算及试验两种方法对比分析了铝锂合金蒙皮和挤压铝锂合金长桁组成的机身壁板与铝锂合金蒙皮和钣弯7000系列高强度铝合金长桁所组成的机身壁板的抗拉能力。通过分析对比得到了两种机身壁板的抗拉承载能力,并比较出了两种壁板的抗拉承载能力强弱。分析结果表明,铝锂合金蒙皮和挤压铝锂合金长桁组成的机身壁板抗拉承载能力高于等截面的铝锂合金蒙皮和钣弯7000系列高强度铝合金长桁所组成的壁板。     

PBO纤维复合材料的拉伸性能研究

对PBO纤维的干纱、复丝以及单向复合材料的拉伸性能进行实验测试，探讨了测试标准对PBO复丝性能的影响，采用SEM观察了PBO纤维表面形貌和复合材料拉伸破坏断口特征，并与F-12纤维相应的拉伸性能进行了对比。结果表明：PBO纤维单向复合材料比F-12纤维具有更为杰出的拉伸性能，拉伸强度比F-12高约28．3％～55．4％、拉伸模量高约80％。PBO纤维复丝性能因测试标准不同其拉伸强度和拉伸模量相差较大。SEM观察到PBO纤维表面极光滑，与树脂界面粘结差，其复合材料拉伸破坏断口呈“皮芯”抽离和纤维撕裂破环特征。     

不同时效状态3J21合金拉伸性能

文摘在万能拉伸试验机上对大气环境下欠时效态、峰时效态和过时效态3 J21合金的拉伸性能进行研究,并采用金相显微镜、X射线衍射仪对各时效态金相组织及物相进行分析,采用TEM对固溶态、时效态试样及拉伸断口附近形变的显微组织进行分析,采用扫描电镜对拉伸断口进行观察。结果表明,峰时效态3 J21合金的拉伸强度和屈服强度均略高于欠时效态和过时效态合金,但其伸长率略低于欠时效态和过时效态合金;各时效态合金的拉伸断口均为韧窝断口,欠时效态合金断口附近显微组织中滑移线之间的距离最小,峰时效态合金滑移线之间的距离最大,而过时效态合金滑移线之间的距离介于两者之间。     

柔性隔热材料拉伸断裂模式分析

以三种不同陶瓷纤维缝线缝制而得的柔性隔热材料为研究对象,比较了上述材料在300、600 和

900益热处理30 min 后拉伸强度的变化。通过对材料断裂模式的分析,提出纤维表面处理剂的挥发和非晶质

纤维的晶型转变,是导致柔性隔热材料高温拉伸强度降低的主要原因。

     

不锈钢真空钎焊扩压器的缺陷检查与控制技术

采用钎料BNi94SiB980-1065,选择合适的焊接参数,对1Cr12Ni3Mo2V扩压器进行真空钎焊。借助金相显微镜,超声波检测仪,分析了接头的显微组织及接头的钎透率;利用拉伸试验机对接头进行强度测试。结果表明,在焊接规范为1180℃/30min的条件下,获得良好的钎焊接头。通过焊前清理、钎焊工艺、钎焊工装,对不锈钢扩压器钎焊接头进行钎焊工艺及质量控制,有效避免钎焊接头缺陷的产生。     

国产Hi-Nicalon型SiC纤维热处理后微观结构及性能演化

为考察国产Hi-Nicalon型SiC纤维在高温下的结构-性能演化规律,对国产Hi-Nicalon型SiC纤维分别在空气和氩气环境下进行了不同温度热处理,并对纤维的微观结构及纤维束丝力学性能演化进行了表征与测试。结果表明,在空气环境下,当超过1 100℃时,国产Hi-Nicalon型SiC纤维束丝强度开始下降,伴随着纤维表面生成SiO_2氧化膜,当温度超过1 200℃时,纤维表面会形成SiO_2氧化膜鼓泡。在氩气环境下1 100～1 500℃时,纤维束丝强度开始发生缓慢劣化。当热处理温度超过1 500℃时纤维束丝强度开始加速劣化,伴随着纤维开始发生β-SiC到α-SiC相变以及SiC晶粒尺寸增大。