高温合金和钛合金的电火花加工研究新进展

高温合金和钛合金由于性能优越,被广泛应用于航天航空领域。但由于高温合金高温强度大且导热性差,加工硬化等现象严重,在机加工过程中刀具磨损严重,加工表面质量较差;钛合金塑性小,钛的活性较强容易被氧化或是产生氢脆性,在机加工时会出现严重的加工硬化和粘刀现象,加工难度较大。电火花加工依靠火花放电产生的局部高温来蚀除材料,工具电极和工件不接触,加工不受材料的机械性能限制,因此对于高温合金和钛合金的加工有重要的意义。从电火花成形加工、电火花线切割加工、微细电火花加工、电火花铣削、电火花表面强化和其他电火花加工方式6个方面综述了高温合金和钛合金材料电火花加工研究的新进展,并介绍了主要的研究成果。     

聚晶金刚石刀具铣削Ti40阻燃钛合金失效机理

选用3种不同粒度金刚石（0.5,10和30 μm）的聚晶金刚石(Polycrystalline diamond,PCD)刀具铣削加工Ti40阻燃钛合金,结合三维视频显微镜与扫描电镜观测刀具形貌,分析金刚石粒度对刀具磨损和破损行为的影响,揭示PCD刀具的失效机理。研究发现,金刚石粒度越小,PCD刀具的耐用度越高。在铣削加工的力-热冲击作用下,PCD刀具的磨损主要表现为磨粒磨损和粘结磨损,而破损初期表现为以微裂纹、前后刀面剥落和微崩刃为主,后期发生了局部碎裂。剥落和微崩刃主要发生在PCD刀具的前、后 刀面临界切深2.5~3.0 mm处,微裂纹是导致发生剥落和微崩刃的主要因素。     

TC4钛合金筒形件热校形仿真分析

TC4钛合金筒形件室温弯曲成型后内应力大、回弹严重,难以达到工件要求的尺寸精度.采用热校形的方法可以消除工件内部残余应力,提高尺寸精度,热校形温度、保温时间和工件初始残余应力是影响热校形精度的重要工艺参数.通过建立筒形件热校形的顺序热力耦合有限元模型,分析了校形工艺参数对工件校形后残余应力和尺寸精度的影响,得出了筒形件...     

激光冲击强化提高外物打伤钛合金模拟叶片高周疲劳性能

为指导钛合金叶片抗外物打伤激光冲击强化工艺设计,根据真实叶片叶型特征设计了刃口型模拟叶片,采用两种激光冲击强化工艺对模拟叶片进行预处理,并采用空气炮系统进行外物打伤模拟试验,最后通过疲劳试验和应力场预测进行疲劳性能影响规律及机理分析.试验结果表明:模拟叶片外物打伤后疲劳强度由518.45MPa降为290.72MPa,而...     

固溶时效对热等静压制备的TC4钛合金性能的影响

采用热等静压工艺对Ti一6A1—4V(简称TC4)雾化预合金粉的粉末冶金技术进行了研究,采用不同的固溶温度、时效温度以及时效时间,研究了热处理工艺对TC4钛合金组织和性能的影响。结果表明,采用预合金粉工艺制备的Ti一6A1—4V粉末钛合金材料力学性能良好,于965℃固溶并采用水冷,然后在470℃时效,试样具有优良的力学性能,适宜冷加工生产。     

拼接顺序对双激光选区熔化成形TC4钛合金成形性的影响

为了提高多激光选区熔化技术在拼接区域的成形质量,研究了不同拼接顺序对双激光选区熔化成形TC4钛合金拼接区域的表面形貌、内部缺陷、拉伸性能等成形性的影响。结果表明,相邻层间条带无相对偏转时,双激光逆序拼接因激光熔化扫描过程中粉末的剥蚀效应导致拼接区域表面起伏较大,且易于产生内部缺陷;双激光顺序拼接可大幅消除拼接区域表面起伏,且内部缺陷大幅减少;设置67°相邻层间条带相对偏转角时,双激光顺序拼接试样可避免内部缺陷产生,改善拼接区域表面形貌,显微硬度及抗拉强度则与逆序拼接时基本一致。采用顺序拼接和相邻层间条带相对偏转可改善双激光选区熔化拼接区域的成形质量。     

激光摆动对增材制造钛合金微观组织的影响行为研究

以激光熔丝增材制造为基础,结合激光摆动焊接技术,创新性地提出一种激光摆动熔丝增材制造新工艺。首先在无激光摆动的条件下对激光功率P、送丝速度Vs、打印速度Vp进行工艺调控,在圆形摆动下调试合适的摆动频率f、摆动幅度A和搭接率η。对TC4钛合金进行单道试验,通过对比发现,当P=2500 W、V_s=3 m/min、V_p=2.5 m/min、f=300 Hz、A=1 mm、η=50%时沉积成形质量较好。基于单道试验,进行了多道多层打印,利用XRD、TEM、SEM、EBSD对沉积态和退火之后的组织和相进行分析。结果表明,单道打印与多层多道打印下,显微组织主要呈现为细长的针状马氏体α′和初始柱状β晶粒;同时,β晶粒呈现不规则形状,生长取向发生明显变化,α′尺寸细小,组织排布紧密,为典型的魏氏组织。经过再结晶退火(800℃/2 h,炉冷)之后,出现α相晶界,并且α相有长大趋势。     

异态TC17钛合金线性摩擦焊接头微观组织与断裂韧性研究

根据钛合金双性能整体叶盘制造的需要,研究了异态(双态组织与网篮组织)TC17钛合金线性摩擦焊接头的微观组织与断裂韧性。结果表明,接头焊合区(WZ)为剧烈破碎的含亚稳定相细晶组织,热力影响区(TMAZ)为热塑性变形组织,且部分初生α_p相发生了溶解。焊态接头WZ与TMAZ的断裂韧性与母材相比有较大幅度降低,产生了明显的脆性倾向,而焊后退火热处理可使接头中的亚稳定相分解并形成平衡态α+β组织,可在一定程度上缓解接头的脆性倾向。     

交替盐雾环境下Ti-15-3钛合金与MT700/603B连接件的接触腐蚀行为

研究交替盐雾环境下Ti-15-3钛合金与MT700/603B碳纤维复合材料的接触腐蚀行为,分析碳纤维表面状态、缝隙宽度、腐蚀时间等对腐蚀敏感性和腐蚀特征影响.结果表明,缝隙宽度为0.06 mm时钛合金腐蚀最为严重.缝隙腐蚀和接触腐蚀相比,在相同腐蚀条件下后者的腐蚀失重速率、腐蚀氧化层面积均显著大于前者,表明钛合金接触腐...     

起重船用高强钢大厚板焊接残余应力的试验研究

以某型起重船结构为研究对象,采用焊接后热作为焊接残余应力消除措施,研究结构的残余应力情况及消除措施的有效性。首先采用焊态和经过焊接后热的两组试板进行焊接残余应力检测并对比,结果表明焊态的试板焊接纵向残余应力最高达552.5 MPa,接近材料的屈服强度;经后热的试板纵向残余应力最大为385.3MPa,与焊态相比降低了167.2 MPa,下降约30%;同时获取了残余应力分布情况。进一步对起重船导向基座结构的焊缝进行后热并进行应力检测,其纵向焊接残余应力最大值为310.8 MPa,远低于母材屈服强度。本文研究表明：起重船高强钢大厚板在焊态时焊接残余应力较大,需采取措施消除残余应力;采用焊接后热可以大幅降低高强钢大厚板的焊接残余应力水平,焊接后热具有较好的经济性和操作便捷性,在起重船建造过程中建议考虑对大厚板焊缝进行后热以消除焊接残余应力消除。