浅析航空用高强TA18钛合金管材组织和性能影响因素

TA18钛合金凭借优异的综合性能成为航空航天管路系统的首选材料,虽然中强级别的TA18钛合金管材已实现批量化生产及产业化应用,但随着我国航空工业的快速发展,对液压管路系统在更高工作压力下服役的安全性和可靠性提出了迫切需求。介绍了TA18钛合金的特点以及研发、推广情况,阐述了材料成分、管坯制备、轧制工艺、热处理对TA18钛合金管材质量、组织和性能的影响,指出了我国在批量化制备高强TA18钛合金管材过程中所存在的诸多问题,并给出了今后的发展方向。

航空航天用TA18钛合金管材研究进展

本文简要分析了TA18(Ti-3Al-2.5V)在国内外航空航天领域的研究进展及存在的部分加工技术难题。随着我国航空航天等高科技领域的快速发展,对于高性能、高精度、高成形性的TA18钛合金管材的需求正逐步增加,目前国内中高强的TA18管材已经开始应用,但其织构控制、显微组织控制、轧制工艺、薄壁管弯曲成形等加工技术尚需要进一步突破,并对其发展提出了展望。

钛合金接骨板的热模拟有限元分析

针对某种接骨板产品的形状特点,结合实际制造能力提出一套成形工艺方案。基于热、力等多因素耦合,在Deform-3D平台上进行数值模拟和工艺优化,并进行了试验验证,解决了制造过程中的关键技术难点,为此类产品的生产提供了一种实用、高效、经济、可靠的成形工艺。

牙种植体三维有限元模型分析

在对牙种植体骨界面进行力学分析的基础上,提出一种牙种植体三维有限元模型。这一模型可用于研究牙种植体骨界面的应力、应变分布,并为牙种植体形态的优化设计提供理论支持。

三维打印技术在义齿加工中的应用

在论述传统石膏牙模加工和数控义齿加工的基础上,介绍了三维打印技术在义齿加工中的应用。在介绍中,给出了三维打印义齿的具体步骤,同时分析了三维打印的关键工艺参数。

链轮的数控加工方法探讨

针对链轮的加工,文中利用加工中心具备三轴联动的特点尝试加工链轮的外齿形,对链轮进行了三维建模和加工仿真,介绍了选取刀具、建立机床坐标系的方法。

镀硬铬零件的工艺尺寸控制方法

尺寸链计算电镀件相关尺寸的方法与影响机械加工余量的因素相结合。提出较为符合实际的确定高精度零件相关工序尺寸的计算公式,合理调整加工前公差带和镀层公差带,避免将加工精度调整过高或把镀层调整厚使得经济性降低,避免造成浪费。

基于Pro/E髋关节的四轴加工技术

利用Pro/E的CAD模块对人工髋关节建模,并运用Pro/E的CAM进行四轴编程,实现了程序编制的快速准确。编制好程序再利用VERICUT软件进行车轴加工的模拟,并对人工髋关节的NC程序进行校验,确保NC程序的正确性,能够有效地防止加工过程中产生的刀具与工件或夹具体干涉的危险。最后利用Pro/NC-CHECK自带的功能,分析人工髋关节的加工误差,有效地提高了编程质量,保证人工髋关节的加工精度,提高了髋关节的使用效果。并对髋关节的加工提出新的探索。

基于Pro/E的叶轮5轴数控加工方法研究

叶轮、丝杠都是大型机械设备中的关键零件,叶轮表面、丝杠槽面有严格的精度要求,其加工方法就显得很重要了。运用5轴数控技术加工其叶面轮廓,说明加工步骤和方法。运用Pro/E 5.0建模和Pro/E 5.0编程生成数控加工程序,输入数控机床进行加工。

一种医疗器械冲压模具方案设计

起搏器壳形件形状比较特殊,常用材料为钛合金,材料冲深困难。针对上述问题,探讨研究钛合金箔材冲压成形规律,并结合具体产品的模具设计冲压出合格壳形件。在冲压成形过程中,由于采用冷成形的方式,对模具的结构参数选择应合理,冲压成形回弹量大,在设计冷冲形模具时,应考虑回弹的影响。成形和落料同时完成,在拉伸、翻边、过程中精确控制压边力,从而实现产品精密成形,确保产品外观、尺寸精度及几何公差要求。系统介绍了本试验中用到的落料成形复合模、去翻边模和冲孔模,并对成形工艺过程进行了简单介绍。在掌握了具体厚度的箔材性能参数后,将模具间隙设计为0.10 mm,模具摩擦因数控制在0.5~0.6 mm之间,冲压成形效果最佳。

心脏起搏器最新进展及发展趋势

心脏起搏器是治疗心动过缓的唯一有效途径,新型的无导线微型心脏起搏器已经开始替代传统的心脏起搏器。文章前言部分简要介绍了心脏起搏器的发展历史及存在的问题:电池需要定期更换及由于电极导线的存在而产生的一系列临床问题;其次,着重阐述了国外压电、超声、电磁感应及微型心脏起搏器的发展现状、临床应用及中国传统和新型心脏起搏器的研发情况;最后,对心脏起搏器的发展趋势进行了预测。

钛及钛合金壳形件冲压成形影响因素及其应用现状

钛及钛合金力学性能优良,被称为"第三金属",相关产品广泛应用于航空航天、航海、医疗、冶金等众多领域,但由于钛属于难冲压成形类金属,其冲压成形壳形件的应用相对较少,针对钛及钛合金的冲压成形技术有待开发与提高。为此,系统阐述了影响钛及钛合金板材冲压成形的因素,主要包括板材力学性能、成形模具、冲压工艺参数及润滑剂等,并简单介绍了钛制冲压成形壳形件在航空航天、航海、日常生活等领域的应用现状,最后对钛及钛合金冲压成形技术的研究和应用进行了展望。

航空用TA18合金管材热处理工艺研究

对冷轧后的TA18合金管材分别进行不同温度的热处理,分析热处理温度对TA18合金管材力学性能和组织的影响,选择最佳工艺进行成品批量热处理,测定室温拉伸性能及工艺性能。结果表明在600～750℃热处理时,随热处理温度升高,管材的强度和塑性呈下降趋势,管材的内部组织再结晶程度增加,晶粒逐渐变大。在600℃热处理时,TA18合金管材可获得最佳的强塑性匹配;对成品管材进行600℃批量热处理,测得的管材室温拉伸性能及扩口、弯曲符合GJB 3423A要求。

时效处理对近β型钛合金TLM组织与性能的影响

研究了不同时效温度和保温时间对近β型钛合金TLM微观组织和力学性能的影响。结果表明,经β单相区固溶+时效处理后合金微观组织特征为:沉淀α相在晶界两侧沿一定的晶体学位向呈集束状析出,晶内也有大量沉淀α相产生。随着时效温度升高,沉淀α相尺寸逐渐增大且趋于均匀,合金强度降低,塑性增强。当时效温度从480℃升高至510℃时,强化效果最为明显,合金的抗拉强度增量达到最大值184 MPa;当时效温度从510℃升高至540℃时,抗拉强度增量最小,仅63 MPa。随着保温时间的延长,晶界附近析出的集束状α相尺寸明显增大,且在原来未析出区域也有α相产生,分布逐渐趋于均匀。在480℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度增大,塑性降低;在510℃下进行时效时,合金强度和塑性随保温时间延长变化不明显;在540℃下进行时效时,随着保温时间增加,合金强度减小,塑性增强。

Mg-3Zn-1Zr合金细径管材的挤压模具设计

基于Mg-3Zn-1Zr合金本构方程运用Defrom-3D软件对多种Mg-3Zn-1Zr合金细径管材的挤压模具参数的配合进行了有限元模拟分析。结果表明:挤压模入口圆角半径一定时,挤压模模角越大,挤压杆的载荷越小,挤压模圆锥段发生紊流现象越严重,挤压死区越大。挤压模入口圆角处的磨损最为严重,当挤压模模角为120°,挤压模入口圆角半径为2mm时,模具磨损最小,挤压载荷和模具应力也较小。工作带长度超过4mm时,随着工作带长度的增加,模具磨损深度显著增大,管材与模具易产生黏结,进而产生缺陷和变形不均匀。采用模拟优化的模具挤压出的Mg-3Zn-1Zr合金细径管材表面质量良好、尺寸精度高,说明基于Deform-3D有限元分析能够为实际模具设计与镁合金型材的生产提供可靠参考。

中国医疗器械用钛合金材料研发、生产与应用现状分析

生物医用钛合金材料已成为全球外科植入物及矫形器械产品生产所需的主要原材料。本文综述了我国生物医用钛合金材料及制品的研发、生产及其在生物医学工程领域的应用现状,分析了现有生物医用钛合金材料及制品在科研、生产、应用等方面存在的问题和不足,指出了未来生物医用钛合金材料及制品的发展方向和应用目标。

TA16钛合金管材拉伸性能及组织研究

对大变形轧制的TA16钛合金管材在不同温度下进行热处理,分析热处理温度对管材室温拉伸性能和显微组织的影响,选择最优工艺对管材进行热处理,测定室温拉伸性能及工艺性能。并对管材进行不同温度高温拉伸,分析温度对管材高温拉伸性能和拉伸断口形貌的影响。结果表明:在600~750℃热处理时,管材强度和塑性随着温度升高呈下降趋势,晶粒逐渐长大。在100~350℃高温拉伸时,管材强度随温度升高而降低,拉伸断口均出现颈缩,表现出塑性断裂特征。

干摩擦对金属材料亚表层微观结构的影响

滑动摩擦可以产生极高的应变和应变率，导致金属表层强烈塑性变形。经过摩擦处理后，纯铜、纯铌表层均发生严重塑性变形。纯铜塑性变形层厚度200—4001μm之间，变形层深度随载荷、速率升高而增加，在200cycles即接近饱和。变形层沿深度方向呈梯度变化分布，其亚表层呈梯度结构，分别为塑性流动层、变形层和基体，最表层晶粒尺寸达到纳米量级。纯铌经过摩擦处理后，磨损量较大，表面较粗糙，且亚表层变形不太均匀。

植介入用精细金属丝材及其异质材料焊接技术研究进展

随着生物医疗技术的不断进步以及微创手术的快速发展,植介入医疗器件对精细金属材料的需求量不断增加。医用导丝、心脏起搏器导线、功能性电刺激装置、牙矫正器、耳蜗植入装置等医疗器件,根据其植入尺寸及功能作用,都要求采用直径50~500 μm不等的精细丝材进行加工。传统医用金属丝材如316不锈钢、NiTi形状记忆合金、TC4等均含有Cr、Ni等毒性元素。这些医用金属丝材植入人体后,总会产生腐蚀与磨损,造成毒性元素的析出,极易引起炎症反应,对人体健康造成较大的危害。因此,近年来研究人员从选择合适的替代元素和优化制备工艺方面不断尝试改善医用金属丝材的性能,并取得了丰硕的成果,在保持高强低模的同时消除了毒性元素带来的危害。此后,出现了一批新型医用金属丝材,包括:Fe-17Cr-14Mn-2Mo-(0.45~0.7)N医用奥氏体不锈钢、Ti-22Nb-Fe合金、新型β钛合金等。尺寸的细小化对医疗装置中常用的异种材料的焊接技术提出了更高的要求。异种材料焊接的难点在于异种丝材化学成分的差异使得焊接过程易形成脆性化合物,从而恶化接头性能、降低焊接可靠性。近几年,研究人员对比固相连接、钎焊连接、熔化焊连接等多种焊接方法,发现微激光焊接方法具有能量密度高、焊缝窄、热影响区小、焊接变形小、高温停留时间短、熔化金属量少、光束方向性好、能进行精密加工等特点,在焊接异种金属丝材时效果最好。同时通过工艺参数的优化、过渡层的填充、工装夹具的设计以及接头失效形式分析、焊接连接机理的讨论,研究人员主要对316LVM(Low-carbon vaccum melting)不锈钢丝材及TiNi形状记忆合金丝材异种金属材料微激光焊接进行了系统研究,并取得了一些研究成果,实现了异种丝材焊接接头可靠性的大幅提升。本文系统梳理了医用金属丝材的发展及应用状况,针对异种精细金属丝材焊接的难点,从焊接方法、工艺研究及连接机理三个方面分别介绍了植介入用异种金属丝材焊接技术的研究进展,同时对该领域未来研究方向进行了总结与展望,以期为制备高可靠性的生物医用异质金属焊接接头提供帮助。

选区激光熔化制备镁基材料研究进展

镁基材料由于其较低的密度而主要用于开发轻质结构;同时,镁合金还具有优良的生物相容性,因此也用作骨替代植入物的生物可降解吸收材料。这些优势使得镁基材料在汽车、航空航天和生物医学领域的应用越来越广泛。而选区激光熔化(Selectivelasermelting,SLM)作为主要的增材制造技术之一,能够制造传统加工方法难以加工的个性化定制、结构复杂的金属部件。同时,随着各大巨头公司广泛涉足SLM加工领域,逐步开发SLM技术优势,相信该技术很快就会打开市场。因此,采用SLM技术制备镁基材料几乎势在必行。本文回顾了镁及镁基复合材料SLM的最新进展,详细讨论了SLM工艺参数和粉末性能对镁基材料成型质量、致密化以及力学性能的影响,总结了主要研究结果并指出了未来SLM方法制备镁基材料的方向和面临的挑战。