低温环境下TB8钛合金螺栓拉-拉疲劳性能研究

为量化某型机用新型TB8钛合金螺栓服役寿命,以典型规格螺栓样件为目标对象,分析了TB8钛合金螺栓的金相微观组织、表层硬度分布、残余应力、疲劳寿命和断口形貌等特征。研究结果表明,TB8钛合金螺栓样件在20、0、-20和-40℃的平均疲劳寿命分别为2.46×10^(5)、2.83×10^(5)、2.96×10^(5)和3.74×10^(5)循环周次。基于螺栓断口形貌,揭示了不同温度下的疲劳断裂失效机理与模式,随着温度的降低,其疲劳失效形式由常温20℃的塑性断裂逐渐转变为解理断裂和脆性断裂。

TB8钛合金热变形行为及热镦性能研究

TB8钛合金是一种超高强度亚稳定β钛合金,因其具有良好的抗氧化性能、耐腐蚀性能和综合力学性能而广泛应用于航空航天领域。为研究某型机用TB8钛合金十二角螺栓的热镦成形工艺,首先利用Gleeble-1500D热模拟试验机对不同温度和应变速率下TB8钛合金试样进行了等温压缩试验,得到其不同变形条件下的真实应力-应变曲线并分析其热变形行为。其次将试验得到的数据导入到Deform-3D有限元模拟软件中对TB8钛合金十二角螺栓热镦工艺进行有限元模拟,对热镦成形关键工艺参数建立了正交试验优化方案,通过优化得到了TB8钛合金热镦成形工艺参数,对优化后的成形过程进行了分析,分析了等效应力场分布、损伤值分布、模具应力分布等。最后根据优化得到的热镦工艺参数,结合实际生产设备设计相应模具,并进行了热镦工艺试验,试验结果表明,数值模拟结果和实际生产结果基本一致,试验得到的TB8钛合金十二角螺栓经后续机械加工后没有出现缺陷,说明文章的热镦工艺可行,可用于指导TB8钛合金十二角螺栓及其他类似零件的实际生产。

TB8钛合金的热变形组织与织构

采用电子背散射衍射(EBSD)技术对新型亚稳态β型TB8钛合金的热压缩变形组织和织构进行研究。结果表明:TB8合金热压缩变形组织呈明显的形变不均匀特征;动态再结晶的形核及长大与亚结构的演变关系极为密切;变形过程中无论动态再结晶是否发生或进行完全,形变组织都存在较强织构,造成TB8钛合金力学性能及成形性的各向异性。

TB8超高强度钛合金热工艺参数研究

采用对比的方法研究了锻造温度、变形程度、锻后冷速对TB8钛合金组织性能的影响。试验结果表明,相变点以上30～50℃的β锻造方法、30%～65%的较大变形程度、锻后采用空冷,并采用合适的固溶时效热处理制度,可获得强度-塑性-韧性的最佳匹配。

基于摩擦修正的TB8合金热压缩流变应力行为分析

采用Gleeble-1500热模拟试验机对TB8（Ti-15Mo-2．7Nb．3Al-0．2Si）合金进行了等温热压缩变形试验，温度范围为750～1100℃，应变速率范围为0．01～1s^-1。在热压缩过程中由于摩擦影响导致流变应力不能真实反映材料的高温变形行为。采取一种简便的方法对实验数据进行了摩擦修正，研究了TB8合金热变形流变应力行为，并对合金的变形机制进行了初步探讨。结果表明：热压缩过程中摩擦对于流动应力的影响十分显著，采取的修正方法降低了实验中摩擦引起的误差；TB8合金的热变形行为具有高度的变形温度和应变速率敏感性，随着变形温度的提高和应变速率的降低，真应力显著降低；动态回复和动态再结晶是TB8高温变形时主要软化机制。

TB8钛合金的热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟机在变形温度为750～1100℃、应变速率为0.01～1s-1范围内对TB8钛合金进行了单道次热压缩变形试验,研究了其高温变形力学行为.结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低材料的峰值应力和稳态应力显著降低;高温变形条件下TB8合金流变应力本构关系可以用双曲正弦方程和Z参数描述;建立并初步分析了基于动态材料模型的TB8钛合金热加工图,当温度为950～1100℃、应变速率为0.01s-1时TB8合金的能量耗散效率较高.

基于Murty判据的TB8钛合金加工图及变形区分析

采用Gleeble3500对TB8钛合金进行等温恒应变速率热模拟压缩试验,研究该合金在温度750～900℃、应变速率0.001～10 s^-1热变形参数范围内基于Murty判据的加工图,并分析TB8钛合金的热变形行为。结果表明：TB8钛合金的失稳变形区为：温度750～780℃,应变速率0.03～10 s^-1;温度780～900℃,0.35～10 s^-1,发生失稳变形后的组织特征为局部流动及β相晶粒的不均匀变形。较佳的稳定变形区为：温度815～885℃、应变速率0.03～0.1 s^-1,发生稳定变形后的组织为动态再结晶后的等轴组织。结合预测的稳定变形区及显微组织特征可知,在单相区850℃变形时,0.1 s^-1作为动态回复及动态再结晶的临界应变速率。

表面处理工艺对TB8钛合金与复合材料胶接性能的影响

为了研究不同表面处理工艺对TB8钛合金与复合材料胶接性能的影响,采用激光毛化、Na OH阳极氧化两种表面处理工艺在不同参数下对TB8钛合金进行表面处理,并分析其表面形貌;然后将表面处理后的TB8钛合金试样与复合材料胶接,采用90°剥离试验进行剥离强度对比研究。结果表明:激光毛化和Na OH阳极氧化均可提高TB8钛合金与复合材料的胶接剥离强度;经过60A-1ms-3Hz-270mm/min激光毛化后TB8钛合金与复合材料的胶接剥离强度最高达到4.20N/cm;经过10V-20min Na OH阳极氧化后TB8钛合金与复合材料的胶接剥离强度最高达到5.99 N/cm。

基于BP神经网络的TB8合金高温本构关系模型

利用Gleeble1500热模拟试验机对TB8合金进行等温压缩试验,获得不同变形条件下的流变应力数据,在对数据进行摩擦修正的基础上建立了3×10×1的3层BP神经网络形式的本构关系模型。结果表明,在隐层神经元数为10、学习率为0.05、动量因子为0.4时,网络模型具有优良的性能,能精确反映热变形条件下温度、变形速率、变形程度与流变应力之间的关系,为TB8合金热加工工艺的合理制定和热变形过程的数值模拟提供依据。

置氢对TB8钛合金室温压缩性能的影响

通过热氢处理技术在钛合金中引入临时元素氢,可以改变钛合金的相组成,进而改变钛合金的力学性能和加工性能。文章采用压缩实验研究置氢对TB8合金室温压缩性能的影响,并利用OM、XRD和DTA等方法研究固态置氢后TB8钛合金微观组织和相变的演变过程。结果表明,氢降低了TB8合金的β相转变温度,在氢含量为0.7wt%时组织完全转变成β相,置氢后合金中生成了δ氢化物和ω相;氢对TB8合金的塑性影响较小,但由于β相的软化作用,使置氢后合金的屈服强度低于原始合金,应变硬化能力随氢含量的增加而逐渐增强,主要是由氢原子及氢化物对位错的阻碍作用所致。

TB8钛合金双道次热变形过程软化行为的研究

在Gleeble—1500热模拟机上,对新型亚稳定β型TB8钛合金进行双道次间隙式等温热压缩实验,研究了此过程中合金的软化行为。结果表明:当变形温度为750℃时,合金在热变形初期出现了不连续屈服现象;合金在双道次热压缩过程中发生了动态和静态软化,动态软化率随着变形温度的升高而增大;经过道次间隙保温后,合金出现了明显的静态软化行为,且静态软化率随着变形温度的升高和道次间隙时间的延长而增大。

TB8钛合金真空渗氮层的组织及耐腐蚀性能

目前,对TB8钛合金的研究主要集中在热处理工艺及机加工方面,对其表面改性尤其是耐蚀性研究不多.为了提高TB8钛合金的腐蚀性能,对其进行真空渗氮.利用XRD、SEM、失重法及电化学测试等方法,考察了渗氮层的组织和耐腐蚀性能.结果表明：TB8钛合金经真空渗氮后表面物相主要有TiN、Ti3AlN和AlaTi,改性层的厚度为60～70 μm.在氢氟酸和硝酸中进行加速腐蚀,其腐蚀速率仅为基体的1/175,表面膜层未出现明显的腐蚀坑,腐蚀电流降低3个数量级,自腐蚀电位由基体的-0.651 1 V提高到0.107 8 V,耐腐蚀性能得到了明显提高.

TB8钛合金形变时效强化分析

研究了冷变形后时效处理对TB8钛合金的力学性能和组织结构的影响。结果表明,TB8钛合金加工硬化效果较好,并且经冷变形时效后的强化效果明显高于固溶时效强化。通过光学显微镜与扫描电镜观察到,冷变形后晶粒会产生明显变形,变形量越大,时效过程中析出相数目越多,在析出强化与细晶强化的共同作用下,大大提高了材料的综合力学性能。

热氢处理对TB8钛合金组织和相变的影响

通过热氢处理技术在钛合金中置入氢元素,利用OM、SEM和XRD研究了置氢后TB8钛合金的微观组织和物相,并利用DTA和EDS分析了氢对TB8钛合金相变点及元素分布的影响。结果表明,随着置氢量的增加,合金中的β相先减少后逐渐增多;氢的置入一方面可降低合金生成ω相的临界冷却速率,另一方面可降低TB8合金的(α+β)/β相变温度,并促使组织中的合金元素重新分布,促进α相向β相转变。

TB8合金再结晶组织的分形特征

以TB8合金的热塑性变形显微组织为研究对象,在计算机图像处理分析技术的基础上,计算不同条件下再结晶组织的分形维数,并探讨了分形维数与变形条件之间的关系.结果表明:TB8合金再结晶组织具有典型的分形特征;随着变形温度升高和应变速率的降低,分形维数减小.

SiC_f/TB8复合材料的制备及其热物理性能研究

通过对SiC_f/TB8复合材料制备工艺参数的优化,得到最佳工艺参数为830℃/120MPa/2h。对SiC_f/TB8复合材料的热物理性能进行了测定,SiC_f/TB8复合材料的热膨胀和热导性能高于TB8基体,随着热处理时间的延长,SiC_f/TB8复合材料的热物理性能表现出良好的稳定性。

TB8钛合金晶粒长大行为的研究

研究了TB8钛合金冷轧板材在不同热处理温度和不同保温时间下的晶粒长大行为。结果表明：TB8钛合金冷轧板材在820～880℃的温度范围内不存在晶粒急剧粗化的现象,可以在此区间内的温度下对其进行热处理,保温时间根据温度的不同可在30～120 min范围内选择。此外,借助Beck方程和Arrhenius方程分别计算得到该合金的晶粒生长指数（n）为0.25～0.35,β晶粒长大激活能（Q）为273.23 k J/mol。

变形温度对TB8钛合金梯度挤压组织与性能的影响

为了研究变形温度对TB8钛合金梯度组织和性能的影响规律,在850、900、950℃下对TB8钛合金进行梯度挤压试验,并采用OM、XRD等测试手段对不同变形温度下试样的显微组织演化和显微硬度变化规律进行了研究。试验结果表明:梯度挤压后,试样分为三个变形区:心部小变形区、过渡中等变形区和边缘大变形区,从心部到边缘形成晶粒尺寸逐渐减小的梯度分布;梯度挤压变形后,材料的亚晶尺寸减小,微观应变和位错密度显著增加;降低变形温度可以显著细化晶粒,提高整体硬度值,在850℃下试样边缘硬度较心部增加了16.32%。

TB8钛合金板材TIG焊缝组织与拉伸性能

采用TC4焊丝对TB8板材实施TIG,焊后分别在500、550、600和650℃对接头退火1 h后炉冷。测试不同焊后热处理接头的室温拉伸强度和硬度;利用OM观察未热处理接头(NTWJ)的宏观组织;利用SEM研究焊缝的微观组织及拉伸断口形貌;利用EDS分析NTWJ焊缝的成分分布;利用TEM研究NTWJ焊缝中的亚稳相。结果表明:NTWJ焊缝为成分分布不均匀的铸态组织,其[Mo]eq为6.5~11,基体由粗大的亚稳β相构成。拉伸实验时位于NTWJ焊缝中部的α″相发生解理,使接头从焊缝中部脆性断裂。500℃退火后,α″相消失,但没有α相片层组织形成。550℃退火后,β相中析出了极细小的α相片层,接头的拉伸强度达到最大值1223 MPa。经600℃和650℃退火后,β相中析出的α相片层粗化,因此,接头拉伸强度下降,断口呈现完全脆性断裂。

热处理对紧固件用TB8钛合金棒材力学性能的影响

文章介绍了紧固件用TB8棒材的生产流程,研究了热处理制度对TB8棒材力学性能的影响。结果表明棒材在750℃~830℃保温0.5h^2h,抗拉强度为800MPa^1000MPa,剪切强度大于570MPa;随后因时效温度的变化,分别可得到1100MPa、1200MPa、1300MPa不同强度级别的棒材。