阻燃钛合金Ti40的热物理性能及力学性能

作为一种功能性钛合金,Ti40阻燃钛合金的热物理性能数据首次被报道。采用真空自耗电弧熔炼技术制备的Ti40合金铸锭成分均匀,利用热挤压开坯+包套保护锻造方法制备的板坯组织均匀。性能测试结果表明:Ti40合金的室温抗拉强度为950 MPa级,且在500℃下具有良好的热暴露性能、高温蠕变性能和高温持久性能。在室温到600℃范围内,合金的杨氏模量和剪切模量随着温度的升高呈线性下降,泊松比随着温度升高而缓慢增加;线性热膨胀曲线随着温度升高呈抛物线增加,平均线膨胀系数随着温度的升高呈线性增加。     

界面在钛合金燃烧过程中的作用

高推重比航空发动机中的钛火在燃烧过程中燃烧界面对钛合金燃烧行为有重要影响。研究结果表明,钛合金燃烧产物与空气的界面及产物内部因膨胀系数、Ｐ－Ｂ比不同等原因,均严重开裂、多孔,不能阻止燃烧的持续进行。纯钛和ＴＣ４合金燃烧产物与基体的界面也如此,而Ｔｉ４０阻燃钛合金的燃烧产物与基体的界面致密,界面产物是稳定的具有保护作用的Ｃｒ２Ｏ３,可阻止空气中可燃气体氧向基体内扩散,降低合金的燃烧速度。以此为基础提出了阻燃钛合金的中断氧输送阻燃机理     

二次时效处理对Ti40合金力学性能的影响

研究了四种不同二次时效热处理制度对β型阻燃钛合金Ti40力学性能的影响,并分析合金的微观组织.结果表明,延长550℃时效保温时间,合金塑性降低明显;时效温度从550℃提高到700℃,对塑性影响较大,特别是热暴露后的塑性降低较快;对相的分析表明其原因主要是时效时间的延长和温度的提高都会增加Ti5Si3相的析出与长大;但延长时效时间和提高时效温度可以有效提高材料的持久性能.     

阻燃钛合金Ti40铣削加工性研究

钛合金因优异的物理力学和化学特性(如密度低、比强度高、耐蚀性好等特点)而被广泛应用于航空航天等领域[1].虽然其综合机械性能良好,但其可燃性却极大地限制了其在一些苛刻环境条件下的应用,如高性能航空发动机的高温、高压气流环境等,在这样的背景下,阻燃钛合金应运而生[2-3].20世纪90年代,国际上已研制出多种阻燃钛合金,如美国的Alloy C合金、俄罗斯的BTT-1和BTT-3合金.国内也于1993年研制成功阻燃钛合金Ti40和Ti14.其中,Ti40具备更好的综合力学性能[4],它是一种单一β相钛合金,β相稳定元素含量高达40％,高温性能良好,长时间工作温度在500℃左右.     

新型阻燃Ti40合金TIG焊焊接性能研究

研究新型阻燃钛合金Ti40合金的TIG(tungest inert gas)焊焊接性能,采用金相、SEM等方法分析Ti40合金焊缝及热影响区的组织变化.结果表明,Ti40合金钨极氩弧焊焊缝室温、高温拉伸性能良好,冲击性能较低.焊接之后的热处理制度对组织有一定的改善.经500℃×100h热暴露后,晶界粗化,为连续α相.     

航空发动机钛火预防技术研究的进展

针对航空发动机防钛火的控制技术,结合国内外相关工作的研究状况,从钛火机制分析、防钛火阻燃合金的作用机制、阻燃钛合金体系研究状况、阻燃涂层的研究及防钛火结构设计等方面,对航空发动机钛火控制技术领域取得的研究成果进行总结和分析.重点论述了各国先进航空发动机中良好的钛火预防技术,并提出我国应建立钛合金启燃与环境(温度、压力、流速)的关系,从根本上解决了阻燃钛合金工程化问题上存在的风险.      

Ti-V-Cr系阻燃钛合金应用研究进展

阻燃钛合金是为了应对航空发动机钛火隐患而研制高温结构材料。经过近十年的发展,研发出500℃(Ti40)和550℃(TF550)两个耐温级别的Ti-V-Cr系阻燃钛合金,并且在Ti-V-Cr系阻燃钛合金工业铸锭熔炼、挤压开坯、棒材锻造及环锻件轧制等工艺技术方面取得了较大进展。通过拓展摩擦点火实验技术,建立了以P-co曲线定量表征钛合金抗点燃性能的测试方法,测试结果表明,Ti40与TF550阻燃钛合金具有接近的抗点燃性能。综合考虑原材料成本、综合性能和制造工艺等多方面的因素,Ti40和TF550阻燃钛合金各具优势。     

TC11钛合金表面阻燃涂层的抗点燃性能及机理研究

采用摩擦氧浓度点燃方法,研究YSZ+NiCrAl-B.e复合涂层对TC11钛合金抗点燃性能的影响,并结合摩擦磨损分析和非稳态热传导计算,探讨复合涂层的阻燃机理。结果表明:YSZ+NiCrAl-B.e复合涂层显著提高了钛合金的抗点燃性能,其临界着火氧浓度约为钛合金基体的2.3倍;钛与复合涂层构成摩擦副的摩擦性能高于钛与钛;NiCrAl-B.e层对提高钛合金抗点燃性能的影响不明显。摩擦点燃过程中,YSZ层能够大幅度降低钛合金基体的温度升高,阻隔了热量的快速传输,从而起到延迟点燃钛合金的作用,在这个意义上,该体系涂层中YSZ层是阻燃层,热量阻隔是主要的阻燃机理。     

Ti-Cr合金的燃烧行为及燃烧产物分析

以DCSB法点燃Ti Cr二元合金 ,研究该合金的燃烧行为及其燃烧产物。结果表明 :Ti (>10 % )Cr合金元素的燃烧速度较低 ,Cr含量大于 15 %的合金阻燃效果更明显 .Ti Cr合金燃烧产物表面及Ti (<10 % )Cr合金的燃烧产物与基体的界面均开裂多孔 ,不可能阻止氧向基体内扩散 ;而Ti (>10 % )Cr合金的燃烧产物与基体的界面氧化物比较致密 ,降低了燃烧速度。Ti Cr合金的燃烧产物是TiO2 、TiO和TiCrO3     

航空发动机钛火试验技术研究新进展

钛火是现代航空发动机典型的灾难性故障.针对高推重比发动机对钛火试验技术的迫切需求,系统开展了摩擦氧浓度法钛合金燃烧技术及理论研究,建立了阻燃性能评价方法和摩擦着火模型,阐明了阻燃钛合金的阻燃机理.在总结近期研究进展基础上,从钛火的演化规律、机理和防控三个层次,提出钛火试验技术及应用研究的思路和方向,即接近发动机气流环境的阻燃性能综合评价、发动机气流环境的阻燃性能预测模型和阻燃技术的试验验证.未来实现发动机钛火防控体系的科学构建,助推压气机“全钛化”和发动机推重比不断提高.     

铸造铝合金的晶粒细化与钛硼添加剂

对铝合金熔体中加Ti细化晶粒的4种方法进行了分析,提出钛硼添加剂可以替代传统的Al－Ti中间合金,成为铝合金中Ti元素的主要添加形式,并给出了在ZL201和ZL101A合金中使用钛硼添加剂的生产试验数据及熔化操作要点。     

高性能钛合金粉末冶金技术研究

采用热等静压预合金粉工艺对Ti-6Al-4V钛合金粉末冶金技术进行了研究，同时就原料粉状态对粉末钛合金性能的影响进行了初步研究，并进行了近净形成型工艺试验。结果表明，采用预合金粉工艺制备的Ti-6Al-4V粉末钛合金材料性能良好，且可实现近净形成型；这说明预合金粉工艺在制备高性能、低成本钛合金部件方面有良好的应用前景。     

Ti合金与SiC_p/Al复合材料在无压浸渗同步复合过程中的相容性

采用熔铝无压浸渗复合工艺在高体份SiCp／Al复合材料制备过程中同步复合Ti合金零部件（圆柱体）,研究了这种跨宏-微观尺度、超混杂铝基复合材料的微观组织及性能,特别是SiCp／Al复合材料与Ti合金零部件之间的相容性。结果表明,复合材料性能优异、组织致密,SiC颗粒分布均匀、无偏聚现象。SiCp／Al复合材料与Ti合金之间的界面结合非常紧密,Ti元素向铝合金基体一侧有一定距离的扩散,并且出现了可增强界面结合的连续、无缺陷的界面反应物薄层,SEM和XRD分析表明界面反应产物为Al2Ti,界面剪切强度超过200MPa,完全可以满足在复合材料中的Ti合金零部件处加工装配孔的要求。     

Suppression of Surface Burn in Grinding of Titanium Alloy TC4 Using a Self-inhaling Internal Cooling Wheel

Based on analysis of surface average temperature and burn degree, this article obtains the threshold temperature of surface burn in grinding titanium alloy with cup wheels. Meanwhile, the impact of the burn degree on the metallographic structure of workpiece surface and metallurgical phase transformations is investigated. In order to reduce the grinding temperature and improve the grinding efficiency, a self-inhaling structure cup segmented wheel is developed to generate internal cooling effect. The internal cooling technology is compared with traditional cooling conditions in the grinding experiments on TC4 (Ti-6Al-4V). The results indicate that the self-inhaling internal cooling wheel can reduce the grinding surface temperature by 30% or more, and the grinding efficiency doubles. Utilizing water-based semi-synthetic coolant, the segmented wheel with the self-inhaling structure can further reduce the grinding temperature by about 50%.     

置氢钛合金粉末模压成形-烧结改性机理

采用置氢TC4钛合金粉末模压成形+保护气氛下烧结工艺,研究了置氢TC4合金粉末模压成形-烧结后合金的组织性能的变化规律,提出了采用置氢钛合金粉末成形与钛合金热氢处理技术相结合的新工艺路线制备合金.结果表明:随着置氢量的增加和烧结温度的升高,置氢TC4合金粉末模压成形烧结体致密度均呈逐渐增高趋势;烧结体组织由明显的魏氏体...     

快速凝固Al94Ti4C2合金的显微组织和相结构分析

 研究了快速凝固 Al94Ti4C2 (at% )合金的显微组织和相结构特征。常规金属型铸态组织由分布于 α-Al基体中的片状 Al3Ti和以团簇形式存在的尺寸为 0 .3～ 1 μm的 Ti5C4 颗粒组成。经快速凝固以后 ,Ti5C4 分散为 2 0～ 40 nm的颗粒 ,接近连续地排列于α-Al晶粒边界 ;而 Al3Ti的形成受到抑制并为一有序 LI2 结构的亚稳相 (～ Al4 Ti)所替代 ,该相的晶格常数为 a0 ≈ 0 .40 4 nm,呈单个颗粒分居于每个 α-Al晶粒内 ,同 α-Al之间保持完全共格关系。以此为基础 ,对凝固过程特别是 Ti5C4 形成机制进行了分析和探讨     

钛合金风扇叶片磨抛加工性能试验研究

针对钛合金风扇叶片磨抛加工中砂轮易磨损、工件表面易烧伤的问题,开展了钛合金材料磨抛加工性试验研究,主要考察砂轮选型、磨抛工艺参数等关键因素对钛合金材料磨抛加工性的影响,并对试验结果进行了分析研究。试验结果表明,在保证工件表面加工质量(R_a0.8μm,表面无烧伤)的前提下,普通磨料砂轮GC46L10V磨抛加工钛合金的材料去除率和磨抛比分别可达5000mm~3/min和2.5,超硬磨料陶瓷结合剂CBN砂轮磨抛加工钛合金的材料去除率和磨抛比分别可达2000mm~3/min和4。基于研究结果,针对钛合金风扇叶片开展了砂带磨抛加工验证试验,工件加工质量良好。