裂纹扩展的无网格数值模拟方法

疲劳断裂是航空材料的重要失效形式 ,由于裂纹尖端应力存在奇异性 ,传统有限元方法模拟裂纹沿任意路径扩展存在很多不足。作为一种新兴的数值模拟方法 ,无网格计算只需将求解问题离散为独立的节点 ,计算过程中可以实时跟踪裂纹尖端区域进行局布细化。将连续的裂纹扩展过程看作多个线性增量 ,每一个增量内裂纹扩展角根据应力强度因子确定 ,通过在裂纹尖端细化节点和引入外部基函数提高了计算精度。本文给出了应用无网格方法模拟裂纹扩展过程的关键技术和计算流程 ,通过对带有中心斜裂纹的 Ti-6 Al-4 V合金平板进行分析 ,预测得到的裂纹扩展路径与实验值吻合的较好。     

Ti—15—3合金时效性能研究

研究了不同炉号的Ｔｉ－１５－３（Ｔｉ－１５Ｖ－３Ｃｒ－３Ｓｎ－３Ａｌ）合金时效温度、时间以及Ａｌ当量与力学性能的关系。在５００～５４０℃范围内拉伸强度与时效温度呈线性关系,平均斜率为－３ＭＰａ／℃。得出了强度与Ａｌ当量的线性方程式,推算出最佳Ａｌ含量为３．１％～３．３％。采用统计方法研究了强度与塑性关系,并研究了冷加工对时效性能的影响。研究的达到１０８０ＭＰａ强度级别的５２０℃／１０ｈ／ＡＣ的时效制度具有满意的力学性能,并应用于制造飞机阻力伞梁。     

Ti-Cr合金高温氧化行为的研究

研究了Ti-11Cr,Ti-13Cr和Ti-15Cr合金600℃及800℃高温氧化行为.研究结果表明,相同温度下,Cr含量越高,氧化增重越小.相同合金,温度愈高,氧化增重愈大.随着温度升高,Cr含量对氧化速度的影响显著增大.随着Cr含量升高,氧化膜的晶粒尺寸减小,粘附性和抗开裂剥落性增加.并讨论了Cr含量对Ti-Cr合金高温氧化行为的影响机理.     

Nb,Mo,V含量对Ti3Al基合金抗氧化性能的影响

研究了Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ三种元素的不同含量对Ｔｉ＿３Ａｌ合金７００℃、空气气氛下抗氧化规律的影响。通过实验发现Ｔｉ＿３Ａｌ基合金在７００℃空气中会迅速氧化，表层的氧化物缺乏保护性，基体表面约２０μｍ厚受到氧的污染。Ｎｂ的过量加入（＞１１ａｔ－％）将导致抗氧化性能降低；Ｍｏ与Ｖ的加入会使Ｔｉ－Ａｌ－Ｎｂ系Ｔｉ＿３Ａｌ基合金的抗氧化性能明显降低。     

Ti3Al基合金室温拉伸形变机制的研究

在透射电子显微镜上，利用双倾双束技术和不可见判据，分析了Ｔｉ－２５Ａｌ－１０Ｎｂ－３Ｖ－１Ｍｏ（ａｔ－％）合金中具有ＤＯ１９结构的α２相在室温拉伸形变时的位错类型和滑移系。证明，α２相在室温拉伸形变时，主要开动的是型位错的滑移系，例如＜１１２０＞｛１１００｝＜１１２０＞｛０００１｝和少量以位错对存在的型位错滑移系，如＜１１２６＞｛２０２１｝。     

TA2/Ni+Nb中间层/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头的组织与性能

采用50μm纯Ni箔+10μm纯Nb箔复合中间层,在焊接温度840℃,880℃和920℃,压力4MPa以及保温时间60min的工艺下,对工业纯钛TA2和1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了真空扩散焊实验,测试了接头的抗拉强度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对接头的组织结构、元素分布以及断口形貌和相组成进行了分析。结果表明:Ni+Nb复合中间层的存在成功阻止了Fe,Ti互扩散,实现了TA2与1Cr18Ni9Ti的可靠连接,接头的拉伸强度达到261MPa,该强度主要受剩余Ni箔控制,且焊接温度的变化对其影响不大。接头所生成反应层自不锈钢一侧起分别为FeCrNi固溶体、剩余Ni,Ni3Nb,剩余Nb以及TiNb魏氏体。     

采用Ti-Zr-Cu-Ni真空钎焊Ti_3Al/Ti_3Al和Ti_3Al/GH536接头组织及性能

采用Ti-Zr-Cu-Ni在960℃/1min、960℃/10min和960℃/60min三种规范下真空钎焊Ti3Al/Ti3Al,在960℃/5min和960℃/20min两种规范下真空钎焊Ti3Al/GH536。实验结果表明,随着保温时间的延长,Ti3Al/Ti3Al接头宽度逐渐增加,且剪切强度呈现递增趋势,递增幅度在10MPa左右,接头主要由Ti3Al,NiTi2,CuTi3等化合物相组成,其中NiTi2,CuTi3等脆性化合物的分布对接头性能影响较大;在Ti3Al/GH536接头中由于Fe-Ti,Ni-Ti等脆性化合物分布相对较多,导致出现纵向裂纹,960℃/5min规范下的平均剪切强度为86.4MPa。     

MA 及原位-热压合成TiC/ Ti5 Si3 复合材料

以Ti粉、Si粉和C粉为原料,利用高能球磨及热压工艺合成了TiC/Ti5Si3陶瓷复合材料。研究了工艺条件尤其是热压温度对合成产物相组成及微观结构的影响,并结合DSC、XRD和SEM对反应合成机理进行探讨。结果表明:通过优化合成工艺,高能球磨12 h,热压温度1 400℃时,烧结6 h得到了高纯度的TiC/Ti5Si3陶瓷复合材料;合成过程为:反应开始时发生Ti+C■TiC,反应ΔG=-167.72 kJ/mol。2 h时发生5TiC+8Si■Ti5Si3+5SiC,反应ΔG=-62.12 kJ/mol,当6 h时发生3SiC+8Ti■Ti5Si3+3TiC,反应ΔG=-697.8 kJ/mol。显微结构表明:TiC/Ti5Si3复合材料的合成过程伴随Si熔融,该材料以TiC-Si-Ti5Si3形式相结合,其中Si为黏结剂。     

Zn含量对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金组织和力学性能的影响

采用显微硬度和力学性能测试及金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等分析手段,研究了Zn含量对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金挤压以及时效处理后合金组织和力学性能的影响。结果表明,在Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金中添加Zn元素,有利于细化合金晶粒,提高挤压态的强度。未添加Zn的合金T5态晶粒尺寸约为25μm,添加1%(质量分数,下同)Zn后,晶粒尺寸约为15μm,Zn含量为3%时,晶粒尺寸约为10μm。当Zn含量为1%时,合金挤压态和时效态的抗拉强度分别为337MPa,397MPa,屈服强度分别为128MPa,148MPa,伸长率分别为10.0%,5.0%,具有较好的综合性能。     

Ti6Al4V合金冷拔过程变形机制研究

研究了钛合金经冷拉后的变形组织和性能,金相、透镜观察表明,位错滑移是钛合金室温下塑性变形的主导机制.钛合金经过冷拉拔后的组织性能变化可分为3个阶段:第一阶段为快速硬化阶段,以大晶粒的变形为主,位错缠结形成;第二阶段其抗拉强度值增加趋于平缓,近乎于一个平台,部分小晶粒也开始参与变形,位错带形成;第三阶段为应变量大于0.6...