冷轧TA1钛板的塑性变形行为研究

借助电子背散射衍射技术(EBSD)和X射线衍射仪(XRD),研究了冷轧TA1钛板在不同压下率下表层和中心层的微观组织、织构及形变孪晶的演变规律,分析了其塑性变形行为。结果表明,随着冷轧压下率的增大,表层和中心层的等轴晶粒均逐渐转变为纤维状组织。在中低变形率范围(0%~40%),组织中观察到{1122}<1123>压缩孪晶和{1012}<1011>拉伸孪晶,孪晶数量则随着压下率的增加先增多后减少,在压下率为20%时达到最大值。冷轧样品表层和中心层主要含有{0001}基面织构和{1120}面织构,以及{0112}<1000>、{1125}<1100>、{1123}<1100>三种棱锥织构。随着压下率的增大,{0001}基面织构含量先增多后减少,{1120}柱面织构无明显变化,三种棱锥织构的含量则呈增加的趋势。整体而言,在冷轧过程中,中心层的织构组分含量变化较小,而表层的织构组分变化较大,且呈现逐步增强的趋势,最终表层和中心层织构的组分含量趋于一致。

纯钛TA1板材成形性能研究及微针成形中的应用

通过BTC-T1-FR020万能材料试验机,对宝钢生产的板厚为0.35mm,0.7mm,1.0mm的纯钛TA1板,进行准静态至低应变速率范围的拉伸试验,测试不同板厚和不同应变率下纯钛TA1的力学性能。结果表明,随着板厚的减小,纯钛TA1屈服强度提高;随着应变速率的增加,纯钛TA1屈服强度整体呈升高趋势,薄板(板料≤0.7mm)屈服强度提高过程中的波动现象可以用微成形中的表面层理论解释;对于厚度为0.7mm的钛板,塑性硬化速度随着应变速率的增加而增加,硬化速度可以通过硬化指数m直观反映。由此可知,厚板在低应变率下成形性能最好,可选用1.0mm钛板并在较小的成形速度下进行微针成形。

TA1纯钛板成形极限图测定及应用

采用机械划线法制作网格,利用通用板料成形性能试验机和网格拓印测量的方法,获得了TA1纯钛板在不同应变路径下的极限应变值,以此数据为基础绘制了TA1纯钛板室温下的成形极限图,并基于最小二乘法对成形极限图进行拟合建立了成形极限图的预测模型。此外,将成形极限预测模型导入到有限元模拟软件中,作为成形破裂的判据,对TA1纯钛板胀形成形的破裂缺陷进行预测,并通过工艺试验对预测结果进行了验证。对比结果表明,采用成形极限预测模型作为破裂判据的有限元数值模拟能够较为精确的预测出TA1纯钛板的极限胀形高度和胀形发生破裂的部位。

工业纯钛TA1板冷变形过程分析及回弹研究

钛变形时回弹较大,易制约成形件的精度。本文采用有限元数值模拟结合试验对TA1工业纯钛板进行V形件塑性变形及回弹研究。试验采用高速摄像系统进行钛板成形过程的图像采集,并利用三维激光测量技术对成形后零件进行回弹分析。最后,采用有限元分析和正交试验方法,研究了冲压速度、模具间隙、圆角半径和摩擦系数对纯钛TA1板塑性成形的综合影响。结果表明,工业纯钛板材变形过程中回弹值随圆角半径增大而增大,随模具间隙和摩擦系数的变化呈波动现象,随冲压速度增大先减小后增大。

不同焊接参数和热处理温度对TA1钛板搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能的影响分析

采用3组不同工艺参数对厚度为6mm的TA1钛板进行搅拌摩擦焊试验,并对转速150r/mi n和焊接速度50mm/min的试件进行了不同温度的焊后热处理。结果表明:当使用转速150r/min和焊接速度50mm/min时,焊缝完好,且在该焊接工艺下,搅拌摩擦焊焊缝宽度为15mm,焊缝中心硬度最高为145HV,母材和试件的抗拉强度分别为302MPa和429MPa、屈服强度分别为268MPa和284MPa、伸长率分别为59%和18.5%;对试件实施了600℃、650℃、700℃保温3h后炉冷的3种焊后热处理,发现随着温度升高,试件的抗拉强度和屈服强度逐渐降低,伸长率先升高后降低。

TA1板料数控渐进成形时摩擦与润滑的研究

为研究TA1板料数控渐进成形时的摩擦与润滑机理,提出了黏着摩擦、边界摩擦和流体润滑摩擦三分区原则。为了提高TA1板料数控渐进成形的表面质量,选用硬度足够的高速钢成形工具头;使用质量比为4∶1的MoS2与凡士林混合物作为润滑剂;在纯钛板表面用微弧氧化工艺覆盖氧化膜。实验结果表明:经过处理后的成形工具头和纯钛板料涂覆润滑剂后,加工出的零件表面光滑,表面粗糙度达到0.92μm。

退火温度对纯钛TA1织构及各向异性的影响

通过X线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)等分析技术,研究退火温度对冷轧态TA1钛板显微组织及织构的影响规律。研究结果表明:TA1钛板冷轧退火后,微观组织发生再结晶并形成典型的双峰分裂基面织构特征。在退火温度不大于700℃时,组织变化主要以回复与再结晶的形核生长为主,生成■和■类型再结晶织构组分,此时轧制织构组分逐渐消失;当退火温度达到800℃时,晶粒变化以合并长大为主,再结晶织构组分■的强度也继续增强。同时,织构组分对板材的各向异性有着直接影响,由于棱锥型织构■再结晶织构组分特征的作用,可开动的滑移系统分别为易激活的柱面<a>滑移和较难开动的基面<a>滑移或棱锥面<c+a>滑移,从而导致板面内TD方向的拉伸强度比RD方向的拉伸强度大,而45°方向强度最低,从而产生较大的板面各向异性。

板式换热器用TAl钛板冲压成形性的研究

通过对现场冲制叶片观察、冲裂叶片原因分析、生产工艺性试验，工件杂质分析、金相观察、性能测试、杯突试验等，发现影响冷冲压成形性的顺序是：屈强比、杂质氧、晶粒度、润滑等四个主要因素。从而找出了生产工艺、组织、成形性之间的关系，采取了新的生产工艺，生产出的板材满足换热器用板技术要求，并提高了冲压成形合格率。此研究具有实际经济意义。

纯钛基材上环氧基涂层界面结合强度的研究

为了提高钛基体与Fe2O3(吸波剂)/环氧涂层的结合强度(即涂层的附着力),在经过恒压阳极氧化处理的钛基体上浸涂Fe2O3/环氧树脂涂料。研究了试验参数对涂层界面结合强度的影响以及阳极氧化状态参数对钛基体表面形貌的影响;并对阳极氧化多孔膜进行扫描电子显微镜(SEM)分析,对不同处理状态基体上的涂层进行界面结合强度测试。结果表明:经过有效阳极氧化处理的钛基体,表面呈现不同程度的多孔形貌;在阳极氧化多孔膜表面涂敷环氧涂料,涂层与基体的结合强度比涂层与未经阳极氧化处理的基板的结合强度有所提高;随电压的升高,涂层的结合强度先增大后减小,随时间的变化无明显变化。

TA1钛板材的组织和性能改进

在生产经验的积累基础上,对氧含量、冷加工率及热处理制度等对TA1钛板材力学性能和组织的影响进行了研究。结果表明,氧含量对纯钛板材性能有明显的影响,板材氧含量在0.07%~0.10%范围内,TA1钛板材可满足航空要求;冷加工率及热处理制度对纯钛板材的组织和性能均具有重要影响,当冷加工率在30%~50%范围时,经(550~650)℃×(0.5~2)h(炉冷)处理后的TA1钛板材,其性能和组织能达到航空板材的要求。