直升机飞行安全件锻造残余应力与表面裂纹研究

针对残余应力导致某型直升机锻件表面裂纹萌生问题,系统研究了35Cr2Ni4MoA飞行安全件表面裂纹形成机理与防治方法。结果表明,35Cr2Ni4MoA锻后冷却方式对残余应力影响显著,空冷残余应力明显高于缓冷(坑冷),坑冷残余应力均值为1080 MPa。另外,残余应力受终锻温度影响显著,残余应力随终锻温度升高基本呈现增大趋势。锻后退火和吹砂可有效降低35Cr2Ni4MoA锻件残余应力。残余应力大于600 MPa时,35Cr2Ni4MoA锻件在盐酸下易产生应力腐蚀,且裂纹长度、宽度和深度与残余应力和腐蚀时间呈正相关。未进行退火处理以降低残余应力时,35Cr2Ni4MoA锻件不能进行酸洗处理。

FGH4096合金“项链”组织研究

利用SEM、EDAX和TEM分析研究了FGH4096粉末高温合金的"项链"组织,并对该组织的拉伸性能和细晶化作用进行探索。结果表明:在热模变形后对FGH4096合金进行标准热处理和直接时效热处理均能够得到"项链"组织,其中等轴细晶(约4μm)均匀镶嵌在非等轴粗晶(约10μm)周围,该组织具有好的力学性能;经过多方向锻造变形和标准热处理后,"项链"组织中的非等轴粗晶已被完全细化,晶粒度级别由ASTM5～6细化至ASTM12以上,表明"项链"组织能够为细晶组织提供细晶储备。

双性能涡轮盘用超细晶坯料制备工艺基础研究

在变形温度为1130℃、模具温度为1000℃的近等温条件下,通过反复多方向变形工艺获得超细晶粉末高温合金坯料,平均晶粒直径约为3μm,其室温和750℃屈服强度分别高达1470和1140MPa。利用OM、SEM和TEM对不同状态坯料进行微观组织观察。结果表明:在反复多方向变形的较大累积变形量的作用下,促发多次完全再结晶是粉末高温合金组织充分细化的直接原因。对比HIP态原材料,细晶态粉末高温合金的晶界洁净度更高、厚度更薄,微空洞等体积缺陷更少,并且有细小的第三级γ′相弥散分布于基体之中。

等温锻造对IN718合金组织和性能的影响

对IN718合金在1020℃下以应变速率0.01进行变形量为40%的等温锻造,并对锻造过程进行数值模拟,预测了涡轮盘件锻造载荷的情况。试验结果表明:经等温锻造后IN718合金具有细晶组织,晶粒度为ASTM10级,其力学性能高于指标要求。通过数值模拟等温锻过程并与试验结果对比可以看出:数值模拟等温锻造过程中变形量与成形件几何尺寸。

多火次锻造对GH4133A合金组织和性能的影响

为探索多火次不同变形量对GH4133A合金晶粒度与拉伸性能的变化规律,文章在1160℃下对GH4133A合金进行了每火次变形量10%和30%的多火次锻造,试验结果表明,采用每火次变形程度为10%进行多火次锻造对GH4133A合金细化效果不明显,采用每火次变形程度为30%进行多火次锻造对GH4133A合金晶粒细化效果显著,当进行30%变形的3火次锻造后组织最细小、均匀。但是拉伸性能并没有呈现出与晶粒细化一致的趋势。断口分析表明,随着锻造火次增加,晶界处有害相析出是限制细晶组织强度提高的直接原因。

IN718合金近等温锻造研究

对IN718合金进行近等温锻造实验。结果表明:近等温锻造IN718合金微观组织和拉伸性能对温度场敏感,对变形量和应变速率不敏感,有利于IN718合金近等温加工成形。当成形温度较低时(980℃),晶粒细小,间隙相以短棒状析出,分散程度高,塑性性能高,但是屈服强度低;当成形温度较高时(1060℃),晶粒粗大,仅在晶界处有间隙相以针状析出,塑性性能较低,但是屈服强度好转;在1020℃近等温锻造IN718合金,晶粒细小,短棒状间隙相在晶内析出、针状间隙相在晶界处析出,拉伸性能优越,针状间隙相对屈服强度贡献显著。

近等温成形IN718合金的组织和力学性能

对IN718合金进行近等温成形,研究了始锻温度、变形和应变速率对锻件拉伸性能的影响。结果表明:始锻温度对拉伸性能的影响最显著;随着始锻温度的升高合金的晶粒度水平降低。间隙相的形态和含量是影响拉伸性能的直接原因,含量适当的针状初生态间隙相对拉伸性能的提高十分有力,而短棒状长大后的间隙相对拉伸性能的作用较低。间隙相的长大与合金的位错密度和成形温度关系密切。在间隙相的完全析出条件下,即在能量和温度的公共作用下,针状初生相迅速长大成短棒状;而在不完全的间隙相析出条件下,间隙相仅在变形后期析出并且不发生长大,保持初生的针状形态。

GH4133A合金多火次锻造工艺研究

对GH4133A合金进行了多火次热模锻造实验,探索了不同锻造温度和变形量在不同火次变形后的晶粒度、室温拉伸和700℃拉伸性能。结果表明:当在1080℃以10%进行多火次锻造时,GH4133A合金晶粒度以及室温拉伸性能随着锻造火次增加而提高,700℃拉伸强度接近;当多火次变形量为30%时,晶粒度、室温拉伸和700℃拉伸强度均是二火次成形最高。以1160℃进行多火次热模锻造后合金的700℃拉伸性能优于以1080℃锻造时。上述实验结果与晶粒度、拉伸变形时晶粒变形方式、每种变形方式下晶粒的参与量和每种变形方式的持续时间有关。

GH4169合金近等温锻造

对GH4169合金进行近等温锻造试验,结果表明:近等温锻造GH4169合金微观组织和拉伸性能对温度场敏感高,对变形量和应变速率不敏感,有利于GH4169合金近等温加工成形。

生物医用TC20钛合金高温变形行为及本构关系

采用Gleeble-1500热模拟试验机对TC20合金进行等温热模拟压缩实验.分析该合金在变形温度为750900℃,应变速率为0.0011.0s-1条件下的变形行为及流变应力的变化规律.分析不同变形温度和变形速率下的热变形行为及其微观组织的演变规律,观察结果表明：流变应力和微观组织受变形温度和应变速率显著影响;流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,流变应力在经历加工硬化的上升阶段后达到硬化和软化相平衡的稳定阶段.采用双曲正弦模型确定该合金的变形应力指数n和变形激活能Q分别为4.43和340.908kJ/mol,建立了相应的热变形本构方程为：ε=2.706x10^16[sinh（0.0091σ）]572exp[-340908/（RT）].

FGH4096合金的动态再结晶与晶粒细化研究

使用Gleeble-1500D热模拟试验机对热等静压态FGH4096合金进行变形温度1080~1140℃,应变速率0.02~1s-1,变形量15%,35%和50%的等温压缩实验。通过观察微观组织,分析了粉末高温合金动态再结晶的组织演化规律,并通过透射电镜研究了再结晶的形核位置。当变形量在35%及以下时,得到不完全再结晶组织,即＂项链＂组织;当变形量大于50%时,得到完全的动态再结晶组织。动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高和应变速率的降低而增大。再结晶形核主要在以下三个位置,即原始颗粒边界,再结晶晶粒边界以及孪晶源。最后利用多方向热变形对晶粒的破碎和细化,得到平均晶粒尺寸为4μm的细晶坯料。

TC11/Ti-22Al-25Nb双合金的热变形行为（英文）

在温度为900~1060℃和应变速率为0.001~10s^(-1)的条件下,通过热模拟压缩实验研究TC11/Ti-22Al-25Nb双合金电子束焊接件的高温热变形行为。结合实验数据,建立双合金热变形中流变应力随应变速率和变形温度的本构方程。同时对变形过程中的激活能进行计算和分析得出,激活能随着应变的增加而逐渐减小。在应变为0.9时激活能为334kJ/mol。变形过程中耗散率η随着变形参数的变化而变化;当应变速率为0.01、0.1和1s^(-1)时,η随应变的增加而增加;而当应变速率为0.001和10 s^(-1)时,η随应变的增加而减小。通过热加工图分析可知,最大耗散率(η=0.51)出现在1060℃和0.1 s^(-1),在此条件下,可以从焊缝区域组织中观察到明显的动态再结晶现象。而当应变速率降低时,耗散率η急剧下降,在1060℃和0.001s^(-1)的变形条件下,η降低到0.02,变形机制以动态回复为主。当失稳系数ξ(ε)为负时,材料高温变形发生失稳。分析可知,应变速率为0.001~0.6s^(-1),变形温度为900~1060℃是双合金热变形的安全区域。

表面纳米化对金属材料耐磨性的影响

材料的磨损起源于表面,金属材料的摩擦磨损性能与表面结构密切相关。利用表面纳米化(Surface nanocrystallization)技术可以在金属材料的表面制备出一定厚度的纳米结构表层,从而大大提高金属的耐磨性。结合国内外学者的研究报道,综述了表面纳米化在金属耐磨性方面的影响,讨论了表面纳米化方法与机理以及表面纳米化影响耐磨性的因素,简述了应用表面纳米化技术改善各种金属材料耐磨性的研究和实用成果,最后进行了总结和展望。

微惯性测量单元的标定技术研究

精确的误差标定技术是提高惯导系统精度的重要基础,故在使用前要对惯性测量单元进行标定。根据误差来源建立了陀螺和加速度计的误差模型,提出并推导了一种采用多位置和速率相结合的标定方法。利用多位置试验标定出加速度计的零偏、标度系数、安装误差,陀螺的零偏以及与加速度有关的误差系数,利用正负对称的速率试验法标定出陀螺的标度因数和安装误差。将算法进行仿真验证,能有效减少误差,具有一定的工程应用价值。

热加工对电子束焊接TC11/Ti_2AlNb双合金接头组织和性能的影响(英文)

研究热加工对电子束焊接TC11/Ti2Al Nb双合金接头显微组织的影响,对焊接件热暴露前后的室温拉伸性能进行测试。结果表明:电子束焊接TC11/Ti2Al Nb双合金熔合区主要由β相组成;经过变形和热处理后,熔合区主要由β、α2和α相组成,同时原始铸态的晶界在变形过程中破碎。在拉伸试验中,熔合区是薄弱区域;在不同的变形条件下,试样(热暴露前后)在此区域发生断裂。热处理后试样的最大室温拉伸强度达到1190 MPa;锻后水冷试样具有较好的塑性,其伸长率达到4.4%。相比较而言,经过(500°C,100 h)的热暴露后,试样的室温拉伸强度略有上升,但塑性变化较小。拉伸断口SEM观察显示,在不同变形条件下穿晶断裂为主要的断裂机制。

多火次热模锻造GH4133A合金晶粒度与组织变化

通过热模锻造技术对GH4133A合金分别进行10%和30%的三火镦粗试验,探索了晶粒度随变形火次的变化规律、变形量对变形机制的影响。结果表明:当以10%变形量锻造时,无论是在1080℃还是在1160℃锻造,晶粒都是随火次增大逐步细化的。而以30%变形量锻造时,二火即累计变形60%时晶粒细化效果最显著,三火时晶粒细化效果不及二火。1160℃时细化效果不及1080℃。GH4133A合金在热模低速条件下是以滑移→孪晶→滑移方式或孪晶→滑移→孪晶→滑移方式进行变形的,且变形温度接近锻造温度区间下部时,多火次小变形同样能细化晶粒。

热加工工艺对医用TC20合金显微组织的影响

通过Gleeble-1500热模拟机对TC20合金的热压缩行为进行了研究。变形温度分别为:750、800、850、900℃;变形速率分别为:0.001、0.01、0.1、1.0 s-1;最大变形量为60%。结果表明:流变应力和微观组织受变形温度和应变速率影响显著;流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低。随着应变速率的减小,微观组织中α相尺寸增大,所占的比例减少;随着变形温度的升高,初生α相逐渐粗化,并转变为β相,所占比例降低。按照变形行为和微观组织大小,合适的热加工区域温度是750～850℃,应变速率是0.01～0.1s-1。

钛合金耳片的静载失效分析与结构优化研究

钛合金因比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点被广泛应用于航空、航天、舰船等领域。飞机在襟翼滑轮架侧板、铰链接头、基座等结构部位采用钛合金零件,其中部分零件涉及耳片连接结构。为了对钛合金耳片进行强度分析和结构优化,开展了不同尺寸钛合金耳片的静载试验研究。揭示了钛合金耳片几何尺寸与加载角度对破坏载荷的影响规律;计算获得轴向加载效率系数K_0与角度加载效率系数K_(con1);对典型断口进行了形貌观察,探讨了钛合金耳片在室温静载荷作用下的破坏机制。

304不锈钢管材挤压金属损伤规律仿真研究

在304不锈钢管材挤压成形中,合理、有效调节挤压速度,进而降低坯料金属损伤对于提高管材表面质量和抗应力腐蚀能力有极为重要意义。基于DEFORM-2D软件,研究了准40mm×6mm规格304不锈钢管材挤压过程中坯料金属损伤的分布规律和挤压速度影响规律。结果表明,坯料损伤较大值主要集中在成形管材外侧,厚度约1.3mm;随着挤压速度增大,坯料损伤较大值厚度保持不变,坯料金属损伤峰值不断下降;当挤压速度大于150mm/s之后,坯料金属损伤峰值下降明显减慢。

FGH4096/GH4133B双合金高温变形的动态软化行为

FGH4096/GH4133B双合金在变形温度1020~1140℃、应变速率0.001~1.0s-1条件下进行50%变形量的热模拟压缩试验。根据应力-应变曲线,基于传统Arrhenius型方程建立双合金高温变形过程中的本构关系。结合应力-应变曲线与Poliak-Jonas准则分析不同变形参数对双合金组织软化机制的影响。结果表明：FGH4096/GH4133B双合金变形时,升高温度和降低应变速率可有效诱导该双合金的软化机制由动态回复转变为动态再结晶。