TC21钛合金孔挤压强化模拟

采用弹塑性有限元法对TC21钛合金耳片衬套挤压和芯棒挤压过程进行仿真模拟,对比分析经两种工艺挤压后孔周边的残余应力分布规律;结合未经孔挤压强化和经两种不同孔挤压工艺强化的耳片疲劳实验结果,对两种不同孔挤压工艺的强化效果进行了分析。结果表明,挤压后孔边残余应力沿径向、周向和厚度方向的分布都呈现一定的变化规律,且芯棒挤压后的残余应力分布比衬套挤压更均匀,两种挤压方式都能起到强化效果,但芯棒挤压的强化效果更好。

高Co-Ni超高强度钢残余应力的巴克豪森信号表征

采用四点弯曲的加载方式,通过巴克豪森检测方法表征高Co-Ni超高强度钢不同热处理状态的残余应力以及微观组织状态。分析得出残余应力以及微观组织与巴克豪森信号的对应关系。结果表明,高Co-Ni超高强度钢表层应力和材料微观组织与巴克豪森信号值相关性较好,在弹性极限范围内,巴克豪森噪声值(BN)随拉应力的增大而增大,随压应力的增大而减小;退火处理状态下BN值最高,淬火态次之,回火状态下最低。

2124铝合金切口强度及其定量评估

研究了不同时效热处理状态下2124铝合金的拉伸性能和不同应力集中系数下的的切口强度。结果表明:随着应力集中系数的增加,切口强度先增加后降低,直至趋于断裂强度;2124铝合金属于切口不敏感材料,切口强度高于抗拉强度;切口强度与抗拉强度相比数据离散性大。针对2124铝合金切口件的断裂准则,在Zheng切口强度估算模型的基础上,获得了使用拉伸性能估算切口强度的新模型。

AerMet100超高强度钢激光相变硬化研究

对AerMet100超高强度钢进行了激光相变硬化试验,并对淬硬层的显微硬度分布及其物相变化进行了测试与分析。结果表明,激光相变硬化后淬硬层的硬度得到提高,比基体提高了约200 HV0.2;在同样的激光处理工艺条件下,经激光相变硬化后原始状态为淬火态试样的淬硬层的硬度和深度比退火态试样的要高和深;相变硬化后,随着回火时间的延长,逆转变奥氏体含量增多,硬化层硬度降低。

TC21钛合金室温高周疲劳寿命表征

通过试验得到应力集中系数为1,3,5和应力比为-1,0.06,0.5对应的TC21钛合金的S-N曲线,讨论应力集中系数和应力比对TC18钛合金高周疲劳性能的影响。结果表明:应力比或应力集中系数的升高都会使疲劳强度降低;运用Zheng公式对试验数据进行分析,得到各条件下疲劳寿命曲线;采用Zheng公式当量名义应力幅S eq处理试验数据,发现当Kt=1时,拟合效果不佳。通过修正,得到适用于TC21合金疲劳寿命预测新模型,为工程化应用提供依据。

高强钛合金典型耳片准静态拉伸断裂数值模拟

采用数值模拟与试验相结合的方法,研究了不同结构参数对飞机耳片接头在准静态拉伸中断裂载荷的影响,通过高强钛合金的延性断裂本构模型分别对4种结构形式的耳片接头进行了拉伸断裂模拟。结果表明,直耳片和锥形耳片在轴向拉伸时断裂载荷基本一致,通过优化孔心高度、耳孔外径、耳孔内径和定位块边长可有效增强耳片的断裂载荷。对于呈角度受载的耳片组合件,30°组合件内的直耳片和锥形耳片断裂载荷差距并不明显;60°组合件内的锥形耳片与直耳片相比,其纵向和横向断裂载荷均有明显增幅,这表明耳片接头的结构参数优化对其承载能力的提升至关重要。

TC21合金腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究

研究了TC21合金在腐蚀环境下的裂纹扩展行为。结果表明,腐蚀环境能加速TC21的疲劳裂纹扩展速率;对疲劳断口分析发现。

TC18钛合金变形行为试验研究及其流动应力模型的建立

通过变形温度为993～1203K、应变速率为001～5s^-1、变形程度为55％三个不同参数组合的热模拟压缩试验，研究了选取TC18钛合金变形行为。试验结果表明，TCl8钛合金在变形初始阶段，流动应力随应变的增加迅速增加，当应变超过一定值后，流动应力开始下降并逐渐趋于稳定；在一定的应变速率下，随着变形温度的升高，流动应力随之降低；在一定的变形温度下，随着应变速率的增加，流动应力随之增加。利用多元回归分析建立了TC18钛合金高温变形时的流动应力模型，并和试验值进行比较，该模型能够较好地描述TG18钛合金在高温变形过程中的流动行为。

TC21钛合金准β加热后空冷时间对其组织和力学性能的影响

研究了TC21钛合金准β加热后空冷时间对其微观组织和力学性能的影响。结果表明,随空冷时间延长,α相变大,数量减少。同时由针状α转变为粗大的板条状α,导致拉伸强度提高,伸长率急剧下降。

加工工艺对TC21锻件细节疲劳强度影响规律的研究

初始疲劳品质取决于材料及其加工工艺,而细节疲劳额定强度DFR代表结构细节材料固有疲劳能力。对不同处理的TC21合金锻态试样DFR疲劳强度进行了研究。结果表明,喷丸强化能有效提高截止值试验件DFR cutoff值近46%;在同样的表面条件下,铰孔工艺的DFR基准值疲劳强度比钻孔工艺提高近11%,冷挤压强化后试样的DFR值比铰孔提高近10%。

孔挤压强化对TC18钛合金耳片疲劳性能的影响

在零件的表面引入残余压应力能够显著改善其疲劳性能。本文对比了不同过盈量挤压下TC18钛合金耳片的疲劳性能,并结合断口形貌分析了挤压提高耳片疲劳寿命的机制。同时比较了不同平均应力水平下耳片的疲劳寿命。结果表明,在选择的挤压量下,随挤压量的增加,耳片的疲劳寿命提高;未挤压耳片的疲劳源在试样表面,而经挤压强化后疲劳源趋向于分布在试样次表面。在相同的最大应力下,平均应力越低,耳片的寿命越短。

预时效处理对亚稳态β钛合金TB18组织性能的影响

研究了高强亚稳态β钛合金TB18在不同热处理后的显微组织与力学性能的变化规律。结果表明,固溶后的TB18合金直接在525℃下时效4 h时,β基体中仍保留较多的无析出区(PFZs),此时合金的抗拉强度为1309 MPa,屈服强度为1227 MPa,伸长率为6.6%;若固溶后先进行300℃×2 h的预时效处理再进行时效,TB18合金的显微组织和力学性能并未发生明显的变化;而当预时效的温度提高至400℃时,时效后的显微组织将不再存在大面积的无析出区,并同时提高了合金的强度与塑性,其中抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为1355 MPa、1278 MPa和7.0%,表现出更好的强度-塑性匹配;此外,所有拉伸试样的断裂模式均为混合断裂,但固溶+400℃预时效+时效试样断面上的解理特征更少,韧性断裂的比重更大。

基于ABAQUS的TC21结构件孔挤压强化模拟分析

为研究钛合金孔挤压强化后残余应力的分布情况,本文针对TC21钛合金结构件,采用ABAQUS软件建立有限元模型,分析孔挤压强化后应力的分布情况。结果表明:开缝衬套孔挤压强化后孔的周向残余应力分布较不均匀。同时,开缝衬套孔挤压强化后孔的周向残余应力沿厚度方向有一定变化,但变化不大。