铸造Ti-Al-Mo-Zr钛合金电子束焊接接头组织与性能

选用电子束焊接方式对14 mm厚铸态Ti-Al-Mo-Zr钛合金进行焊接,在合适的工艺参数下获得成形良好、无内部缺陷的焊接接头。室温下测试与分析焊接接头的显微组织、显微硬度和力学性能,结果显示焊缝处主要由β相基体和粗大的针状α相组成,热影响区处受焊接热循环作用部分转变为网状片层组织。焊缝处硬度略高于母材处,接头整体硬度分布均匀,无明显弱化区域;接头焊缝处抗拉强度优于母材,焊缝处冲击值AKV达到75 J/cm^2,热影响区冲击值为73 J/cm^2,Ti-Al-Mo-Zr钛合金电子束焊接接头冲击韧性良好。

立式离心铸造钛合金薄壁复杂铸件宏观偏析研究

立式离心铸造过程中,由于离心压力在铸件不同半径处有梯度性,会形成严重的宏观偏析。以立式离心铸造TC4钛合金薄壁复杂铸件为研究对象,阐明铸型转速、离心半径及壁厚对铸件宏观偏析的影响规律。结果表明,提高铸型转速会加重钛合金铸件的宏观偏析。当离心半径较小时,钛合金铸件中钒和铝的含量较高;当离心半径较大时,钒和铝的含量较低,形成负偏析。钛元素含量的分布正好与此相反,形成正偏析。离心半径为71 mm时,铸件薄壁部位钛、铝、钒含量为88.1%、8.1%和4.1%;离心半径增加到143 mm时,钛、铝、钒含量为89.9%、7.7%和3.6%(质量分数)。在铸件厚壁部位,其冷却速度比薄壁部位大,合金元素的升高或降低趋势更明显,偏析更严重。整体而言,该薄壁复杂钛合金铸件的偏析不严重。

大尺寸支承板钛合金铸件铸造工艺研究

某大型钛合金铸件,工件为大尺寸支承板。板上有大量凸台,板下有许多纵横交错的筋板,属于典型的超大型薄壁复杂平板框架结构件。因尺寸巨大,无法通过常规的热等静压等手段保证铸件内部质量,只能通过对其铸造工艺进行分析和优化来保证。对该大尺寸钛合金支承板铸件结构进行分析后,设计了不同的铸造工艺。采用华铸CAE铸造工艺分析软件,对该结构件在不同浇注工艺下进行石墨型铸造模拟,对其成型过程进行工艺分析和质量预测。铸造模拟结果表明,不同的浇注工艺显著影响铸件内部的缺陷大小及位置分布。根据CAE模拟结果,对铸件的铸造工艺进行了优化。采用优化的铸造工艺浇注铸件,并对铸件进行X射线检测。结果表明,铸件成型完整、无明显表面缺陷,X射线检测结果显示其内部缺陷分布与铸造模拟结果基本吻合。

不同温度下ZTA15铸造钛合金的组织和性能研究

以ZTA15铸造钛合金为研究对象,测试了不同温度下ZTA15铸造钛合金拉伸性能,并对金相组织和拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,ZTA15铸造钛合金单铸板状试样随着拉伸温度的升高,强度逐渐下降,塑性呈先上升后下降的趋势;ZTA15铸造钛合金内部金相组织为魏氏组织,晶内α相呈片层状;ZTA15铸造钛合金的拉伸断口为沿晶断口与穿晶断口的混合状断口,塑性越强,穿晶断裂所占比例越高,韧窝特征越明显;其拉伸韧窝多为非典型长条状韧窝,初步推测与其金相组织中的片层状α相有关;其沿晶断口也非典型的表面光滑冰糖状沿晶断口,而分布着许多长条状韧窝,这同样与金相组织中的片层状晶界α相有关。

某钛合金泵体特种砂型铸造工艺分析及优化

泵体是石油化工领域常用的零部件,在其铸造生产过程中,泵体的底部法兰有蜗型双流道一侧的位置和法兰盘带有凸起的位置存在大的缩孔,热压后出现大压坑,严重影响铸件质量。本文基于Procast软件建立泵体铸造成形仿真模型,分析泵体在不同的铸造方案下的缺陷位置和大小,优化了浇注系统。模拟研究表明,在泵体下法兰设置石墨冷铁进行激冷,有效解决了下法兰大缩孔的问题,缩孔大小由55 cm^(3)减小到1.44 cm^(3),整体减小了97.4%。结合建立的有限元模型,采用正交试验和响应曲面对工艺参数进行优化,模型预测的最佳工艺条件为:初始浇注温度为1770℃,初始浇注半径为37.7 mm,浇注时间为5.1 s,此时泵体的缩孔总大小为1.421 cm^(3)。建模计算与响应曲面模型预测值对比,误差为0.63%,验证了响应曲面模型的可靠性,可为后续实际生产提供指导。

消除大尺寸石墨型铸造钛合金铸件中线性缺陷的工艺方法探究

本研究旨在解决大尺寸石墨型铸造钛合金铸件中常见的线性缺陷问题。结合工艺优化和数值模拟,探索了一种消除线性缺陷的有效工艺,即通过改变金属液流通路径,避免由于金属液紊流引起的冷隔等缺陷,最终达到消除线性缺陷的目的。本研究结果对于相关领域的应用具有实际意义和指导价值,为提高铸件质量、降低废品率和延长使用寿命、推动大尺寸石墨型铸造钛合金技术的发展提供了重要参考。

钛合金薄壁弯管熔模铸造工艺研究

通过对钛合金薄壁弯管的结构进行分析,利用三维软件UG对其进行几何建模,采用ProCAST软件对顶注式、雨淋式和底注式三种浇注方案熔模铸造工艺进行了数值模拟,研究对比其在三种浇注方案下铸件的充型及可能出现缺陷的情况。得出在底注式浇注工艺方案下铸件的整体质量最优的结论,并对其进行了试验验证,获得无疏松和夹杂等缺陷的优质铸件。

薄壁框型钛合金铸件熔模铸造数值模拟及验证

薄壁框架类钛合金铸件是铸造领域复杂结构件之一,被广泛应用于航空、航天领域的高端装备重要部件中,对尺寸及形位公差要求严格。由于框架类铸件结构复杂、壁薄且厚度不均,在铸造过程中很容易出现缩孔、变形等缺陷,因此在确定铸造工艺时需要多方面考虑,并通过铸造模拟软件评价工艺的可行性。针对薄壁框型架大体积、大厚壁比、结构复杂,铸造过程易出现缩松缩孔、热裂、变形等的问题,设计顶注式和底注式两种浇注系统方案,采用ProCAST铸造仿真数值模拟软件对两种浇注充型凝固过程温度场、应力场模拟,分析了铸造凝固过程中框型件总缩松率、残余应力、残余变形情况,确定了底注充型方案的可行性,经过对比分析发现,底注式浇注生产的钛合金框型架,相比于顶注式浇注充型过程更加平稳,总缩松率较小,铸件本体肋板及壁板之间的有效应力明显降低,总变形量降低到0.5 mm以下,且变形主要集中于冒口及冒口所在平面。结果表明,底注加冒口工艺有效解决了铸件热节缩孔问题,铸件成形质量、冶金质量和尺寸控制达到预期效果,同时运用铸造仿真模拟技术可有效指导实际铸造过程,缩短试制周期,降低生产成本。

3D打印技术在钛及钛合金精密铸造工艺中的应用研究

钛及钛合金因其优异的机械性能、耐腐蚀性和生物相容性,在航空航天、生物医疗等领域具有广泛应用。然而,传统铸造工艺存在精度不高、成本较高等问题。3D打印技术提供了一种新的解决方案,能够实现复杂结构的快速成型,提高铸造精度,降低成本,缩短生产周期。本文对3D打印技术的含义和钛及钛合金材料特性进行了概述,并探讨了3D打印技术在钛合金精密铸造工艺中的应用情况。通过研究,为钛及钛合金精密铸造工艺的改进提供了新思路和方法,同时,分析了3D打印技术在钛及钛合金精密铸造工艺中的前景与挑战。

钛合金叶片阻尼台堆焊层铸造碳化钨颗粒分布不均匀因素分析

各类发动机转子叶片是典型的钛合金零件之一,在使用过程中,需要对发动机转子叶片阻尼台端面进行耐磨性能强化处理。而在对叶片阻尼台钎焊铸造碳化钨(WC)耐磨涂层进行强化时,铸造碳化钨(WC)颗粒分布情况将直接影响堆焊层的质量,进而影响叶片的使用寿命。为此,通过对感应钎焊原理进行分析,总结出焊接过程中铸造碳化钨(WC)颗粒分布不均匀的原因,并给出了详细的建议,供同行参考借鉴。

航空铸造钛合金及其成型技术发展

简述了铸造钛合金及TiAl合金的特点及在国内外航空领域的应用。根据我国钛合金领域专利申请情况分析了铸造钛合金技术在近30年的变化,特别是在航空领域的变化。随着航空制造技术的发展和高性能飞机的需求,钛合金铸件正向大型、整体和复杂化变化,TiAl合金铸件的发展将大大提高航空钛合金的使用温度。而航空领域的钛合金铸造技术将不再是单一的熔模精密铸造,将融合铸造模拟仿真技术和增材制造技术的优势,采取复合式发展的道路,以提高其整体精铸水平和生产效率。

大型复杂薄壁钛合金铸件熔模精密铸造研究现状及发展

从钛合金的熔炼、熔模精密铸造技术、钛合金铸造缺陷及检测方面介绍了大型复杂薄壁钛合金铸件精铸技术,大型复杂薄壁钛合金铸件的发展和应用现状,以及相关的铸造技术和充型过程数值模拟的应用,并提出了大型复杂薄壁钛合金铸件熔模精密铸造的发展趋势。

铸造钛合金及其熔炼技术的发展现状

钛合金具有密度低、高温性能好、耐腐蚀性能好等优点,逐渐成为一种优异的航空航天结构材料.综述了钛合金的成形特点和发展现状,以及钛合金熔炼技术的发展现状.

高强度铸造钛合金的应用及发展

简述了国内外近年来高强度铸造钛合金的进展(如Ti-15-3、Ti6-22-22S、Beta-C、β-21S、BT35等),这些高强度β型钛合金,具有良好的热加工性能,可通过热等静压、固溶时效处理获得较高的力学性能。介绍了这些高强度铸造钛合金在航空、航天、军事领域以及其他领域的应用特点,并提出了高强度铸造钛合金的发展趋势及降低成本、改善偏析现象等问题。

钛合金熔模铸造型壳制备技术研究现状

熔模铸造技术已成为钛合金铸造技术中最为常用的铸造方法。本文针对钛合金熔模铸造型壳的制备,较全面地介绍了常用的耐火材料和粘结剂的研究现状,论述了涂料的配制、型壳的干燥、型壳的焙烧对型壳质量的影响。

一种钛合金镜筒的石墨型离心铸造工艺

介绍了某光学设备上使用的钛合金镜筒铸件的石墨型离心铸造工艺。分析了铸件出现浇不足缺陷的原因,通过浇注系统的改进解决了铸件的成形问题,并最终获得了合格的钛合金镜筒铸件。

钛合金冷坩埚电磁约束铸造工艺研究

针对液态下化学性质相对活泼的钛合金,采用冷坩埚技术对电磁约束铸造工艺过程进行了试验研究,考察了工艺条件对成形坯件表面质量和内部组织的影响。结果表明:试样抽拉速度变化对表面质量和宏观组织的影响明显,加热功率虽然对组织变化影响不大,但对表面质量影响较为显著。通过优化工艺,可以获得既有较光滑铸造表面又具有一次定向凝固组织的钛合金铸件。讨论了铸造过程裂纹和组织缺陷的形成机理,获得到了表面光滑无裂纹,宏观组织为柱状晶的钛合金大尺寸圆坯。

国外钛合金熔模铸造耐火材料的研究

介绍了国外钛和钛合金熔模精密铸造耐火材料的研究发展过程和现状 ,并对其发展趋势进行了简要的展望。钛合金熔模精铸耐火材料经历了石墨材料、钨面层陶瓷型壳和Y2 O3 陶瓷型壳 3个阶段。

钛合金离心精密铸造充型过程计算机模拟

建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型 ,在自行研制的三维铸件充型 /凝固模拟软件 (CASM 3DforWin dows)基础上 ,研制开发了相应的离心力场铸造充型的计算机模拟软件。对钛合金薄壁铸件在重力场下及不同离心精密铸造工艺条件下的充型过程进行了实例模拟计算。计算结果表明 :在离心力场下金属液的薄壁充型能力比重力浇注强得多 ,而“拐头反充”

基于小裂纹理论的铸造钛合金ZTC4疲劳寿命预测

铸造钛合金ZTC4在飞机和航空发动机上应用日益广泛。深入研究ZTC4疲劳全寿命预测方法,旨在为航空构件的损伤容限设计和寿命预测探索新的途径。本文以宏观和微观结合的手段,采用板材试样的高周疲劳试验、中心裂纹试样的长裂纹扩展试验和扫描电子显微镜(SEM)的断口分析等三种试验,研究了ZTC4在室温恒幅载荷条件下的疲劳断口特征和裂纹扩展行为;对引起疲劳失效的主要原因-材料初始缺陷(夹杂或气孔)进行了定量表征;基于Newman裂纹闭合模型建立了ZTC4长裂纹的(da/d N)-ΔKeff基线数据;通过对平板内埋椭圆裂纹的断裂力学分析,从基于微观结构和断口分析统计确定的初始缺陷尺寸出发,对ZTC4在恒幅载荷条件下两种应力比的疲劳全寿命进行了预测和实验验证,得到了具有较好学术意义和工程应用价值的研究结果。