钛合金板材制备技术的现状及展望（下）——中厚板制备技术

梳理了钛合金中厚板制备技术的概况,整理了不同组织类型（等轴、全片层、网篮组织）钛合金中厚板轧制成形过程的控制要点,分析了钛合金中厚板制备技术的现状及问题,并给出了解决方案。通过梳理近α钛合金、α?+β钛合金和β钛合金的制备工艺,分析板材轧制过程的显微组织和织构特征,对比不同组织类型板材的力学性能,提出了钛合金中厚板析出相、组织、织构及性能的调控方法,阐明了钛合金中厚板制备技术的关键控制要点,剖析了钛合金中厚板产品的现存问题,包括翘曲度问题、残余应力大、超声探伤水平不稳定性等,并给出了具体解决方案。最后,展望了国内钛合金板材制备技术的3项研究重点和2个发展方向,旨在推进钛合金板材关键产品的特种制造和常规产品的标准化作业水平。     

异钛合金蜂窝结构钎焊工艺研究

针对钛合金薄壁结构的钎焊制造技术,通过研究在钎料作用和不同钎焊温度下基体材料的微观组织、相变点、刚度和屈服强度的变化发现,钎料元素扩散导致TC1材料相变点降低,在875℃发生α+β→β相转变,而TC4钛合金直至905℃尚未发生α+β→β相转变.在875℃下,随着保温时间延长,TC4材料的晶粒尺寸有所长大,导致刚度和屈服强度明显下降.当钎焊温度为875℃,保温时间不大于60min时,TC4钛合金板材的刚度和屈服强度不低于原始材料的86％.确定出TC4/TC1钛合金异质钎焊工艺范围为865～875℃、保温30～60min.研究结果为钛合金蜂窝结构的钎焊制造技术提供理论依据和参考.     

钛合金板材翻边成形的有限元数值模拟

在研究薄板冲压成形原理和模型描述的基础上,采用ANSYS有限元方法对钛合金板材翻边成形进行了系统的分析,完成对钛合金板材的室温和高温下的翻边成形过程的模拟,预测板材成形过程中的应变分布,并得出室温和高温下极限翻边系数,预测值与试验值相比较,拟合良好,同时应变分布规律符合试验结果,证明了有限元方法模拟钛合金热成形性的可行性和准确性。     

钛合金微束等离子弧自动焊

分析了钛合金的焊接特点及薄板钛合金零件焊接的技术关键 ,着重叙述了钛合金微束等离子弧自动焊的主要工艺参数及焊接件的检测结果     

钛合金薄板对接及锐角接电子束焊接

针对TC4钛合金薄板对接接头和TC1钛合金薄板锐角接头进行电子束焊接工艺研究,得到TC4及TC1钛合金薄板的电子束焊接工艺参数.通过常规力学性能测试和X射线检查,TC4钛合金对接焊缝的拉伸强度平均为1050MPa,达到了母材强度的95％以上.试验结果证明,上述工艺参数得到的焊缝,满足设计及相关文件的要求.     

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。     

EB-PVD制备γ-TiAl基合金薄板的研究

采用一种新型的制备工艺--电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术,成功制备了尺寸为150mm×100mm×0.4mm的γ-TiAl基合金薄板,并采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)等测试手段对蒸镀态及热处理态试样的物相组成和断口形貌等进行分析.结果表明,蒸镀态γ-TiAl基合金薄板由γ相、α2相和τ相组成,表面质量良好,内部自然分层,显微组织结构为柱状晶.经1000℃/16h的真空退火处理后,柱状晶转变为等轴晶,τ相消失,α2相含量显著减少,同时有消除分层现象的趋势,材料的断裂方式由沿晶脆性断裂转变为沿晶脆性断裂和韧窝韧性断裂的混合断裂方式.     

TA15钛合金薄板等离子弧对接焊缝疲劳特性研究

为了探索钛合金等离子弧焊接头的疲劳性能,本文依据TA15标准试件和轧制板材试件疲劳试验数据处理结果,采用当量应力集中系数法,在TA15薄板等离子弧焊和对接焊缝磨削组合工艺试件的疲劳试验基础上,确定了中值当量应力集中系数和安全当量应力集中系数,最后建立了该TA15薄板的S-N曲线,给出了应用结论。     

TC4钛合金胶接前表面制备工艺研究

本文介绍了国外对钛合金胶接前表面制备方法的研究;制定了TC4钛合金胶接前表面制备工艺;讨论了酸洗和化学氧化溶液中各组分的作用,并对氧化溶液各组分含量和工艺条件等因素对TC4钛合金胶接性能的影响进行了初步分析。     

TA1钛合金板材高温颗粒介质成形试验研究

利用高温介质成形工艺对TA1钛合金板材进行了筒形零件拉深过程仿真计算及试验验证,模拟分析及高温条件下拉深试验结果表明,高温介质成形工艺适用于钛合金板材,并能显著提高钛合金薄壁零件的成形质量。     

钛合金紧固件的选材探讨

随着航空工业的迅速发展,钛合金紧固件的应用越来越多。本文阐述了α、β、α+β三种类型钛合金的基本性能;提出了钛合金紧固件的选材原则;对优先发展冷镦还是热镦钛合金紧固件,作者提出了自己的看法。     

Ti3Al基合金与Ti-6Al-4V合金的电子束焊接

研究了Ti3Al基合金和Ti-6Al-4V钛合金板材的电子束对接焊缝的组织和性能.焊后未热处理的熔合区的组织主要为无序的β和少量的α相,经焊后热处理的熔合区组织含有α,α2,β/B2等相.焊接熔合区的强度和硬度均高于两侧母材,经焊后热处理,熔合区的显微硬度下降.焊后未热处理和焊后热处理试样的拉伸性能均良好.     

钛合金激光焊接研究现状

随着航空工业的发展,钛合金在航空结构中有着越来越广泛的应用。焊接作为重要的连接手段,其制造接头的力学性能决定了构件的使用性能。激光焊接具有高能束焊接方法热输入小、残余应力及变形小的特点,焊接质量高,并且能在开放环境中开展工作,已成为真空电子束焊接外另一种优秀的钛合金焊接方法,是近年研究的热点。总结了近期钛合金激光焊接的一些研究工作,重点介绍了关于激光焊接钛合金组织性能调控方面的成果,并讨论了钛合金激光焊所存在的问题,具体内容包括：激光类型和扫描方式对接头质量的影响、三种典型(α型、α+β型和β型)钛合金激光焊接头组织性能特点、焊后热处理对钛合金激光焊接头组织性能调控方法。为采用激光焊接方法制造高质量钛合金接头研究工作提供参考。     

钛合金热等静压粉末冶金技术的发展现状

钛合金在航空航天领域有广泛的应用前景,钛合金热等静压粉末冶金技术的发展为解决大型钛合金复杂构件的制备难题提供了一种新的技术途径。本文较为系统的介绍了该技术的特点、起源和研究现状,以及航天材料及工艺研究所在该技术领域所做的研究工作,并对该技术在型号中的应用做了简要的介绍。     

Ti—6A1—4V合金热处理要点

一、前言 具有比重轻、强度高、耐蚀性好的钛合金被认为是最优秀的金属材料之一。在军品和民品上的应用日益广泛,尤其是航空、航天工业中用钛合金制造的零件越来越多。 在大多数实用的钛合金中,Ti-6A1-4V合金应用最为普及,所占比重最大。本文重点介绍Ti-6A1-4V合金的特点及在热处理上的要点。 二、钛合金的分类 钛合金按室温组织分为α型、α β型和β型三类钛合金。 α型:α型钛合金是钛中加入了稳定α元素,如A1、Sn等元素。合金的组织为α相。     

TC11 粉末钛合金的微观组织及其形成机理

通过旋转电极制粉及后续的热等静压工艺制备了全致密的TC11粉末钛合金,分析了材料的微观组织,通过理论分析和有限元模拟的方式探讨了材料独特的微观组织的形成机理.分析结果表明:粉末冶金TC11的微观组织主要由条片α+相间β相组成,同时还有部分细小的等轴α分布在粉末颗粒界面处.这种独特的微观组织是由两种工艺共同作用产生的.     

钛合金冷拉深工艺初探

重点介绍了某零件的冷拉深工艺,用一般模具结构在普通冲压设备上室温拉深出了某端环零件,突破了钛合金板材冷拉深的禁区。工艺过程简单,加工成本低,零件质量高。并对取得的相关经验和数据进行了分析和讨论。     

钛合金搅拌摩擦焊工艺参数对组织性能的影响

采用不同工艺参数对2.0mm厚TC4钛合金板材进行搅拌摩擦对接焊,研究工艺参数对接头组织演变规律及其对接头性能的影响。结果表明:通过调整工艺参数,接头可得到不同状态的组织形式,从而影响接头的力学性能;随着转速从100r/min增加到400r/min,热输入量逐渐增大,接头内微观组织由完全的α相超细晶组织转变为完全的α+β片层状组织结构;在各工艺参数条件下,接头抗拉强度均超过1000MPa,最大延伸率可达到9.8%,在保证接头强度的同时具有较高的塑性变形能力。     

TiAl基合金薄板制备技术的研究进展

详细阐述了TiAl基合金薄板四大类制备技术的特点与研究进展,包括:特殊轧制、普通轧制、物理气相沉积和热喷涂.其中,电子束物理气相沉积技术具有工序简单、近净成形、无污染和氧化等优点,最具发展潜力.     

TC4钛合金薄板多束流电子束焊接变形控制研究

采用电子束高频偏转扫描技术实现了多束流电子束焊接,在焊接的同时增加两个辅助电子束热源进行TC4钛合金薄板的焊后缓冷,利用辅助热源在焊缝两侧产生的热应力来改变焊件的应力分布,达到减小焊后应力、控制焊接变形的目的。重点研究了辅助热源位置和能量分配等工艺参数对焊接变形的影响。实验结果表明,采用辅助热源进行焊后缓冷可以有效减小焊接变形,当D=5mm,H=10mm,电子束束流为9.3m A,能量分配为16.25%时,1mm厚的TC4钛合金薄板焊接变形最小。