钛合金超塑成形/扩散连接的数值模拟及工艺研究

利用有限元软件Marc对钛合金TC4板的超塑成形/扩散连接(SPF/DB)进行数值模拟。通过模拟获得优化的压力-时间(p-t)曲线,为后续的超塑成形/扩散连接试验提供参考基础。经过试验得到钛合金TC4板超塑成形/扩散连接的最佳工艺参数为:超塑成形,θ=900℃、p=2.5 MPat、=790 s;扩散连接,θ=900℃、p=3.0 MPat、=80min。

TC4钛合金激光焊接/超塑成形组合工艺研究

本文将超塑成形(SPF)和激光焊接技术(LW)相结合,开发激光焊接/超塑成形组合工艺(LW/SPF),研究TC4钛合金激光叠焊接头的超塑性变形行为,并对超塑性变形前后的显微组织进行分析.结果表明,TC4钛合金激光叠焊接头能够承受焊板的变形,试样在母材断裂,并通过四层板的模拟件研制验证了超塑成形/激光焊组合工艺工业应用的可行性.

钛合金两层整体构件超塑成形/焊接组合工艺与质量控制

本文以某型飞机大型钛合金两层结构壁板为研究对象，分析零件因尺寸大、曲率复杂而带来的新技术问题，然后提出在模具设计和制造、焊接工艺、工装设计及数控加工等方面采取一系列解决措施，并进行了验证试验与性能测试。

含预置板的双层钛合金超塑成形/扩散连接零件缺陷分析及工艺改进

采用超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺成形了含预置板的TC4钛合金双层结构零件,试验发现成形缺陷主要包括两类:外观缺陷和内部缺陷。外观缺陷包括表面沟槽、表面阶差、表面凹坑和气道塌陷等,内部缺陷包括焊合率低和预置板定位偏移等。通过对各缺陷的分析和对多层板SPF/DB技术关键点的梳理,深入剖析了缺陷形成的主要原因:止焊剂和毛料等定位偏差、成形模具和气道间隙尺寸偏差、止焊剂涂覆质量不良和表面准备状态不佳等。提出了消除缺陷的工艺措施,包括提升止焊剂涂覆工艺、改善成形模具结构设计、提高模具制造精度和改进定位协调方式等。试验结果证实这些措施能够有效避免各类缺陷的出现,达到零件各项技术指标。

预测钛合金超塑成形-扩散连接(SPF/DB)界面层的断裂韧度

提出根据超塑成形一扩散连接（SPF/DB）的工艺技术参数预测扩散连接界面层断裂韧度的计算方法,并对TC4/TA2连接件,开发了相应的界面层断裂韧度的分析和预测软件系统。该计算方法首先在理论分析和试验的基础上,建立扩散连接界面层成长模型,获得扩散连接件界面层厚度的计算公式,确定材料过渡参数m的计算方法;其次对已有的混合型外载的界面断裂准则进行修正,使其适用于扩散连接件界面层断裂时能量释放率曲线的函数模型。计算结果与试验结果吻合良好。分析结果表明:在允许工艺参数范围内,扩散连接件界面断裂韧度随成形温度、成形压力和保压时间的提高而提高。其中,成形压力影响最大,然后依次为保压时间和成形温度。为了提高扩散连接界面层的断裂韧度,必须通过界面层设计来提高其界面裂尖断裂混合度,而上述各工艺技术参数,正与其裂尖断裂混合度的大小密切相关。

尾翼超塑成形工艺方案优化

在文献 [1]研究成果的基础上 ,通过对成形方案的分析优化和进一步试验研究 ,提出具有优质、高效。

穿甲弹尾翼超塑成形工艺与模具的优化设计

在文献 [1]研究成果的基础上 ,通过对成形方案的分析优化和试验研究 ,提出了双向挤压成形和凹模镶块轴向移动开模顶出的工艺优化方案 ,并采用带有液压装置的模具结构 ,解决了普通液压机动作少 ,无法实现成形工艺的难题。该成形方案使穿甲弹尾翼成形的自动化程度显著提高 ,产品质量更加稳定 ,劳动强度进一步减轻 ,生产率呈多倍提高 ,电能消耗大大减少 。

热压与超塑成形组合工艺研究

对制造钛合金弧形零件的热压与超塑成形组合工艺进行了研究 ,选取了合适的工艺参数后 ,试制出某型号用TC1钛合金舱口盖缩比件 (1∶4)。

钛合金空心点阵超塑成形/扩散连接成形工艺和性能研究

钛合金空心点阵是典型的承载–功能一体化结构,采用单轴拉伸方法,在不同温度、应变速率条件下测定TA15、TA32钛合金的超塑拉伸延伸率,最大延伸率分别达到1450%和950%,后在不同温度、压力条件下进行扩散连接试验。根据超塑拉伸和扩散连接试验,确定了超塑成形和扩散连接(Superplastic forming/diffusion bonding,SPF/DB)的最佳工艺参数为:920℃/1.5~2.0 MPa/2 h,制备了不同构型和几何参数的TA15、TA32钛合金空心点阵结构件。采用平压方法和三点弯曲方法测定了钛合金空心点阵的力学性能,压缩和弯曲强度最大值分别达到23.83 MPa、596MPa,通过有限元和试验分析的方法,研究了几何参数对钛合金空心点阵平压和弯曲性能的影响规律。采用单面加热方法,研究了钛合金空心点阵结构的隔热性能,在400℃/1 h条件下,隔热温差达到276.3~310℃。

TC31钛合金四层舵翼超塑成形/扩散连接工艺研究

为研究TC31四层舵翼的超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺,开展了高温拉伸、有限元仿真和舵翼件试验研究。结果表明,TC31钛合金在920℃和0.001s^(-1)应变速率下,延伸率为639%,展现了良好的超塑性能;四层舵翼超塑成形/扩散连接的ABAQUS仿真结果表明,最大减薄处位于预置块边缘单胞的圆角处芯板上,最大减薄率为67.5%,最大真应变为1.04;在920℃,利用0.2MPa背压和芯板内阶梯加压方法,成功制备了无表面凹陷的TC31四层板舵翼件;在920℃和3MPa压力下扩散2h,扩散连接界面质量良好,焊合率达到97%以上。

钛合金环形气瓶超塑成形工艺

针对钛合金板料在常温下弹性大,成形困难的问题,提出了利用钛合金在高温下具有的超塑性对异形件进行超塑成形的工艺方法。对钛合金板料(Ti-6Al-4V)超塑成形进行了相关机理分析,对其工艺设计、工装设计过程和成形过程中的一些关键工艺参数重点作了介绍。

TA15钛合金局部减重中空双层结构超塑成形/扩散连接工艺

在应变速率为0.001 s^(-1)、0.005 s^(-1)、0.01 s^(-1),温度为880℃、900℃、920℃、940℃的条件下对TA15钛合金进行了高温拉伸试验,材料在920℃以上、0.005 s^(-1)以下的延伸率可超过500%,具有优异的超塑性能。计算了TA15钛合金的本构方程及在应变速率为0.005 s^(-1)时,不同温度下的应变敏感性指数m值和材料常数K值。通过超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺,采用有限元模拟对双层结构件的壁厚分布进行分析,并获得了气压加载压力–时间曲线。在温度为920℃时,采用预镂空面板制得了局部减重的中空双层结构件,最小壁厚为0.31 mm,采用超声波C扫描对零件的扩散面积进行分析,结果表明,焊合率高于95%。

超塑成形／扩散连接工艺成形单元分析

测试并分析了ＳＰＦ／ＤＢ组合工艺研制的ＴＣ４钛合金４层夹层结构成形单元的厚度分布及焊合率分布，为构件设计和工艺改进提供了依据。

SPF/DB超塑成形处理对Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能的影响

采用超塑成形/扩散连接技术对Ti-6Al-4V合金进行处理,研究其对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,超塑成形/扩散连接后,等轴组织取代了Ti-6Al-4V合金坯料中的双态组织,合金的疲劳极限和抗拉强度降低。

加强对铝合金超塑成形工艺的研究

钛合金超塑成形工艺既能成形复杂的板金件,又能减重降低成本,目前已进入实用生产阶段.

基于钛合金超塑成形工艺与应用

近年来,基于飞机、船舶、发动机等制造行业的迫切需要,国内外提出了对制造材料和制造技术的新的时代发展要求,同时也迎来了新的挑战和机遇。世界许多国家逐渐意识到了钛合金金属材料在航空航天中的重要作用。作为科技快速发展的国家,我国对于钛合金材料也采取了鼓励研究和开发的政策。因此,本文立足于钛合金的角度,阐述了钛合金的超塑成形工艺和应用。

超塑成形/扩散连接技术的应用进展和发展趋势

超塑成形/扩散连接(SPF/DB)轻量化整体结构改变了传统飞行器结构件的制造模式,使复杂薄壁零件整体化,在降低飞行器结构重量、提高结构完整性和承载效率等方面具有独特的技术优势。

钛合金热成形和超塑成形金属平台材料选型和制备

介绍了钛合金热成形和超塑成形用金属平台的材料选型和制备工艺研究情况,研究认为,选择高温合金替代目前国外采用的耐热钢材料优势非常明显;钢铁研究总院自主开发的热成形金属平台制备工艺比国外相关技术更加先进,制备的K403高温合金热成形平台服役表现良好,具备了生产钛合金热成形和超塑成形金属平台的能力。