热处理对BT36高温钛合金组织及性能的影响

BT36是俄罗斯研制的一种600℃高温钛合金,该合金的特点之一是含5%左右的W。本文采用BT36轧棒(20mm)研究了5种不同的热处理制度,进行了金相组织分析和性能测试(包括拉伸、蠕变、热稳定性等)。结果表明,获得片层组织是提高合金600℃持久及蠕变性能的关键,而且需要依靠适当的热处理工艺控制片层的厚度及形貌。BT36棒材通过5重热处理(995℃ 0.5h,AC+970℃ 2h,FC→700℃ 2h,AC+500℃ 15h,AC+650℃ 6h,AC)可获得较好的综合性能。     

TA32高温钛合金超塑性能研究

采用恒应变速率法对TA32高温钛合金板材进行超塑拉伸,研究了温度920～980℃和应变速率5×10^-5～1×10^-3 s^-1条件下材料的超塑变形行为,并分析了锥形件胀形过程的变形特征和微观组织演变规律。结果表明,TA32合金具有良好的超塑性变形能力,温度920℃、应变速率1×10^-3 s^-1时最大延伸率达到864%。温度为940℃和960℃时,受平面应力变形的锥形件高度较高,分别为90 mm和92 mm;经过不同变形量的变形后微观组织变化并不显著。     

B/Y复合微合金化高温钛合金显微组织及性能研究

研究了B/Y复合微量添加对高温钛合金凝固过程及显微组织的影响,分析了不同变形温度下高温钛合金的显微组织演变过程,测试了高温钛合金在室温和650℃下的拉伸性能。结果表明,B/Y微量复合添加使高温钛合金凝固过程中产生成分过冷,形成了包裹于β晶界的链状TiB增强相和晶界、晶内弥散分布的稀土氧化物颗粒,显著细化了原始β晶粒,抑制了β晶界的移动,使晶内析出的α片层长径比减小。不同温度轴向压缩变形后,高温钛合金饼坯不同位置处显微组织存在不均匀现象,TiB增强相促进了次生α相的球化。力学性能结果分析表明,两相区变形合金具有较好的强塑性匹配,B/Y复合添加后高温钛合金650℃拉伸强度得到明显提升。     

钛合金的高温氧化及防护

综述了国内外有关钛合金的高温氧化规律的研究以及防护方法和技术的发展。介绍了扩散型涂层、气相沉积型涂层、离子注入表面改性层和搪瓷涂层等针对钛合金的抗氧化防护涂层和技术。讨论了存在的问题和有望解决问题的途径。     

钛合金高温钎焊接头的组织性能及影响因素评价

综述了钛及钛合金高温钎焊结构在现代工业中的应用。在分析了钛基钎料应用和发展的基础上，重点分析了钎焊接头的组织与接头性能的关系以及影响因素。指明接头组织中脆性金属间化合物相的存在形态是决定接头性能的主要因素，接头间隙和钎焊时间决定了接头的组织形态，从而影响接头的性能。钛及钛合金高温钎焊接头的拉伸性能、高温性能和疲劳性能是优越的，而接头氧化后的性能急剧下降。并展望了钛基材料连接的发展方向。     

新型高温钛合金成形工艺探索

通过分析合金的材料特点、材料对塑性成形工艺条件的要求,研究了Ti750合金的热压、热旋压、超塑、焊接工艺性能。结果表明:该合金的热旋压成形工艺性较差;热压与超塑成形工艺性较好;合金具有较好的焊接性能。     

钛合金硬质夹杂缺陷分析

采用VAR三次熔炼方法制备含有YG8刀具硬质合金杂质的铸锭,铸锭经开坯改锻制成Φ40 mm棒材,超声波探伤确定杂质位置。用光学显微镜和扫描电镜对杂质边缘的组织形貌及成分进行分析。研究结果表明,硬质合金部分熔化,边界含有明显的过渡区域,过渡区含有钛合金基体元素和刀具硬质合金元素并发生了扩散。杂质的存在会引起应力集中,容易萌生疲劳裂纹,进而影响产品的使用性能。     

高温变形参数对TC6钛合金微观组织的影响研究

在热模拟实验和金相实验的基础上,研究了变形参数(变形温度、应变速率、变形程度)对TC6钛合金微观组织的影响。研究结果表明:变形温度对TC6钛合金的变形组织有着显著影响。在两相区,随着变形温度的升高,组织中初生相的含量在减少,而相晶粒的尺寸有先增大后减小的趋势。应变速率对TC6钛合金变形组织中初生相的形态和尺寸有较大影响。较大的应变速率能促进变形时的动态再结晶,有利于晶粒的细化。变形程度存在着一临界值,当超过这一临界值后,变形程度的增加有利于晶粒的细化。     

俄航空发动机用高温钛合金发展综述

介绍了俄罗斯高温钛合金的成分特点、相组成特点、性能比较和应用情况,可作为中国高温钛合金研制和开发及航空发动机选材的参考     

基于DEFORM的钛合金高速拉削力和拉削热有限元仿真

基于DEFORM软件,利用有限元方法对钛合金高速拉削过程中的力和热进行了建模与仿真,分析了拉削速度、齿升量、刀具前角对拉削力和拉削温度的影响规律。结果表明:拉削力随拉削速度和刀具前角的增大而减小,随齿升量的增加而增大;拉削温度随拉削速度和齿升量的增大而升高,随刀具前角的增大而降低。     

变形高温合金中钛含量测定方法的研究

运用N2O-C2H2火焰原子吸收光谱法测定变形高温合金中的钛含量。考察了钛的最佳测定条件以及线性浓度范围。在样品测定中对干扰因素进行了综合考虑。实验表明：该方法具有干扰小、选择性好,操作简便、容易掌握、分析周期短等优点;测定样品钛含量在10-60 mg/L时,其相对标准偏差均小于1.0%（n=10）;标准加入回收率均为97.2%-98.3%（n=6）;该分析方法适用于变形高温合金中钛含量的测定。     

高温合金涡轮转子叶片裂纹形成机理

高温合金涡轮转子在经历过多次发动机试车后荧光检查发现叶片根部存在裂纹,对涡轮转子叶片裂纹进行分析。结果表明,涡轮转子叶片裂纹位于叶片根部进出口薄壁区,裂纹的开裂模式为高温疲劳开裂,属于低周疲劳,为寿命型失效。试车过程中转子叶片根部应力集中部位在高温及交变应力的交互作用下,叶尖根部应力集中区域发生蠕变和晶界择优氧化,高温蠕变和沿晶氧化相互促进,导致叶片根部的晶界弱化开裂,形成了疲劳源区,进而在后续工作过程中发生高温疲劳扩展。     

大厚度TC4-DT钛合金电子束焊接接头微观组织和力学性能研究

对60mm厚TC4-DT钛合金锻件进行电子束焊接。通过对焊接接头显微组织观察,拉伸、冲击、断裂韧性测试,研究了该合金电子束焊接接头的力学性能。结果表明:TC4-DT钛合金具有良好的焊接工艺性能。焊缝为α相网篮组织,该合金电子束焊接接头的拉伸强度与基材相当,但冲击韧性与锻件相比略低。同时,该合金焊接接头也具有良好的损伤容限性能,与锻件相比焊接接头的断裂韧性下降约20%。     

TC4钛合金薄板高能束焊接接头疲劳性能研究

对TC4钛合金薄板激光焊和电子束焊接头的疲劳性能进行了试验研究,测试了不同应力水平下的疲劳寿命。采用统计分析的方法研究了TC4钛合金薄板母材及其高能束流焊接接头的中值疲劳寿命。分析了焊接工艺条件对接头疲劳强度的影响。结果表明,在高应力水平时,TC4钛合金高能束流焊接接头的疲劳寿命低于母材的疲劳寿命,在低应力水平时,TC4钛合金高能束流焊接接头的疲劳寿命高于母材的疲劳寿命。     

TA15钛合金超高频氩弧焊工艺试验研究

针对TA15钛合金材料进行了超高频脉冲钨极氩弧焊接工艺试验。采用金相试验方法和力学性能试验对超高频焊接和常规焊接工艺下的显微组织和性能进行对比。结果表明,采用超高频氩弧焊的焊缝宽度明显比常规氩弧焊窄,晶粒尺寸减小30%以上;α相片层厚度要厚于常规焊,且分布更规律、更有序。超高频脉冲焊接接头抗拉强度与常规氩弧焊基本相当,塑性优于常规氩弧焊,其疲劳性能也高于常规焊。     

GH3044合金堵盖高温氧化机理研究

为了研究固体推进剂燃气对GH3044合金堵盖的作用机理,通过光学显微镜、扫描电镜、硬度测试仪等手段对GH3044合金堵盖的孔洞进行测试与分析。结果显示:在氧化性气氛下,GH3044合金出现了沿晶界的择优氧化,形成了楔形裂纹,在热应力及氧化物长大的膨胀应力作用下发生剥落并最终形成喇叭形的烧蚀孔洞;其中,燃气中的金属氧化物(PbO)沿晶界与基体中的Ni发生氧化还原反应,形成低熔点的Pb-Ni共晶,进一步加剧了GH3044合金的高温氧化。     

三种高强铝合金高温组织实时观察研究

2219、2A14、2195铝合金是航天领域常用的三种结构材料,特别是2195合金,因其密度低、比强度和比刚度高等优势在航天的应用越来越广泛。本文基于高温金相实时观测系统,在50 K/min加热速率下对强化态（固溶+时效）下的三种铝合金常温（约25℃）至软化温度（约600～660℃）下微观组织及相组成的变化过程进行了实时观察。结果表明：强化态下的三种铝合金均在高于其固相线的温度下发生了熔化,高温金相视场中的初始熔化位置位于圆形相（含有Al、Cu元素）附近,而块状相（含有Al、Cu、Fe等元素）则最后发生熔化。重新凝固后材料显微硬度降低50%左右,表明基体中的增强相减少;先析α相中Cu含量降低,大部分Cu元素均富集于晶界上形成接近共晶成分的网状富Cu相;未溶块状相熔点较高,重新凝固后被推移到晶界。对三种铝合金分析对比结果表明,2195合金固液温度区间最小,高温下形成的网状富Cu液膜最容易被拉开,因此该材料热裂纹敏感性最大。     

TA15钛合金电子束焊缝形貌及其组织研究

采用不同工艺参数对TA15钛合金进行电子束焊接,通过观察焊缝形貌、测量其形状参数研究了焊接接头形貌的变化规律,并分析了焊接接头组织。结果表明:增大电子束流时,熔深、半熔深熔宽、焊缝宽度都增大,焊缝横截面的形状从"钉形"转变为"钟罩形";增大焊接速度,对焊缝形状影响不大,熔深、半熔深熔宽及焊缝宽度均减小,深宽比先增大后减小;聚焦电流的增大对熔深作用较明显,半熔深熔宽及焊缝宽度变化不大;扫描幅值的增加使焊缝熔深减小,半熔深熔宽增大。靠近母材的热影响区组织与母材组织相近,主要由初生等轴状α相及转变β相组成,并出现针状(α+β);靠近熔合线的组织由α相和针状(α+β)相构成,并出现α'马氏体;熔合区组织由α'组成,熔合线周围柱状晶垂直于焊缝中心生长,并在焊缝中心形成单列或多列的等轴状晶。     

钛合金焊接件疲劳寿命估算

基于有限单元法理论，采用ANSYS有限元分析软件，对航空发动机中常用钛合金焊接试件进行应力应变分析，得到了焊接接头的等效应力场和应变场，并确定出试件等效应力集中系数Kf，运用局部应力-应变法对光滑焊接试件估算疲劳寿命，并采用成组试验法对计算结果进行验证和分析。