激光沉积修复BT20合金试验研究

采用激光沉积技术对BT20钛合金锻件加工超差及服役损伤进行修复,对修复过程中气孔和熔合不良等缺陷的形成进行了原因分析,并采用了优化工艺参数,对激光熔池施加超声外场等手段,获得无缺陷的修复试样。考察了试样的微观组织和主要合金元素的分布,测量了激光沉积层的显微硬度。结果表明:优化工艺参数后得到的修复组织和基体形成致密的冶金结合,而施加超声外场使修复区的气孔率明显下降;修复试样整体无合金元素的偏析,显微硬度分布从基材到修复区呈递增趋势。

激光沉积修复BT20合金的显微组织和力学性能

针对BT20钛合金锻件当量孔损伤进行激光沉积修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点.修复区与基材之间形成了致密冶金结合,Al,Zr,Mo,V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布,无宏观偏析,硬度分布从基材到修复区依次提高.热影响区组织是由基材的双态组织过渡到网篮组织;修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α片层取向随机,宽0.4～0.5 μm.修复过程中发现,激光加工工艺参数选择不当、坡度过大等原因会造成修复区组织形成气孔和熔合不良等缺陷,但是通过优化工艺参数可以获得无缺陷修复试样.修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近锻件基体强度,但修复件的韧性比锻件稍有提高.

温度对BT20合金筒形件真空热胀形影响模拟研究

基于热弹塑性有限元方法，使用有限元软件MSC．Marc对BT20合金筒形件真空热胀形过程进行了模拟研究。计算了不同加热温度对BT20合金筒形件胀形量、弯曲角度和残余应力的影响。模拟结果表明，随着加热温度的升高，BT20合金筒形件胀形量和弯曲角度增加，残余应力降低。当温度在750-850℃之间时，BT20合金筒形件胀形量、弯曲角度和残余应力变化幅度较小。

显微组织对BT20钛合金应力松弛行为的影响

利用弯曲应力松弛方法研究了魏氏组织和等轴组织BT20钛合金的应力松弛行为和应力松弛过程中的塑性应变速率和应力的关系。研究表明,在200℃应力松弛的时候,BT20合金等轴组织具有较好的抗松弛性能;在400℃和600℃时BT20合金魏氏组织具有较好的抗松弛性能。

BT20钛合金筒形件旋压组织和择优取向研究

为了研究强旋工艺中钛合金材料变形组织和织构演化规律,进行了BT20钛合金筒形件反旋工艺实验,采用光学和X射线衍射方法分别对表面微观组织和晶体取向演化过程进行了分析.研究表明:旋压件外表面组织因反复拉压和剪切作用变得复杂和不均匀;多道次大变形旋压变形可以改善组织不均匀性,在轴截面上形成较均匀的轴向纤维组织;旋压过程中因径向压缩变形导致基面{0002}趋于与筒表面相切排列.在内表面,基面择优程度随内层实际变形量增大而稳定增强.在外表面,基面择优程度在一定变形量内迅速增强,随后有所减弱.

超声波对BT20钛合金激光沉积修复作用机制探究

通过ANSYS有限元数值模拟和试验相结合,研究了超声波对BT20钛合金激光沉积修复过程的作用。结果表明,超声波振幅为0.2-0.55μm时,能得到成形质量较好的修复层;当超声波振幅为0.4μm时,超声波对熔池的作用主要表现为超声的机械作用和热作用,而不是超声空化效应;超声的机械作用使得组织的气孔率降低,但是其机械作用不足以克服修复层晶粒外延生长的驱动力,没能阻止β柱状晶沿沉积方向的生长;超声的机械作用将晶粒片层组织中的α板条打断,而热作用使得熔池凝固速度降低,从而使α板条变短变粗。

BT20钛合金激光焊接接头的断裂韧性研究

对BT20钛合金及其激光焊接接头的断裂韧性进行了研究。同时分析了合金及激光焊接接头的硬度分布及显微组织。断裂实验表明,除了一个焊接接头紧凑拉伸(CT)试样是脆性启裂外,其它CT试样均在裂纹延性启裂并缓慢扩展后,发生脆性失稳断裂。母材的断裂韧性明显高于焊接接头,轧制方向对母材断裂韧性的影响不明显。焊接热影响区的断裂韧性介于母材和焊缝金属之间。本研究采用的焊后热处理没有改善焊接接头的断裂韧性,还有进一步恶化的趋势。添加活性剂对焊缝金属的断裂韧性没有明显作用,但对延性裂纹扩展长度有所改善。

BT20钛合金筒形件真空热胀形过程热力耦合有限元分析

建立了BT20钛合金筒形件真空热胀形的二维非线性准静态热弹塑性有限元模型。该模型考虑了辐射传热和材料热物性非线性等因素的影响。使用有限元软件MSC．Marc对BT20钛合金筒形件真空热胀形过程进行数值模拟,计算了BT20钛合金筒形件真空热胀形过程的温度场、变形场和应力场,并进行了相应的实验验证。数值模拟结果与实验结果吻合较好,说明了所建立的热力耦合模型的有效性。

利用BP神经网络预测BT20钛合金的流动应力

为建立BT20钛合金(Ti6Al2Zr1MolV)的流动应力预测模型,通过热压缩试验获得其流动应力曲线,并对BP神经网络的算法进行改进,实现BT20钛合金的流动应力的准确预测。研究表明:采用人工神经网络(ANNs)预测流动应力不需要考虑材料特性,有效地避免了传统经验或回归本构模型由于假设和简化带来的误差,并且神经网络具有很强的非线性离散数据处理能力,选取合适的网络模型(主要是隐层数及隐层单元数),输入足够的样本数据对神经网络进行训练即可获得令人满意的预测精度;采用含两个中间层,网络结构为3×16×14×1的改进BP神经网络模型能够较为准确的预测BT20钛合金的流动应力,计算效率较高,该预测模型可作为其塑性成形过程有限元模拟的本构关系。

钛合金BT20的立铣试验研究

传统的钛合金铣削工艺因其切削速度低 ,不能满足数控铣削的工艺要求。采用优化几何参数的硬质合金涂层刀具、大功率数控机床、大流量全冷式切削油进行冷却和润滑 。

BT20钛合金CO_2激光焊接工艺

通过对BT2 0钛合金CO2 激光焊技术开展试验研究 ,对焊前清理、焊接过程中气体保护、离焦量、激光功率、焊接速度等工艺参数进行了优化选择 ,确定了合理的焊接工艺参数。

BT20钛合金激光焊接残余应力场及热处理研究

采用小孔释放法和数值模拟从对比的角度研究了BT2 0钛合金激光焊接和TIG焊接残余应力场的分布特点,并从理论上进行了分析。研究结果表明:在热影响区,激光焊接残余应力比TIG焊接残余应力小;但在焊缝及熔合线上,激光焊残余应力比TIG焊的大。这主要与激光焊接线能量小,塑性变形区窄有关。控制和消除激光焊接残余应力更具重要意义。经真空热处理后,激光焊接焊缝的针状马氏体转变为等轴细晶组织,焊接残余应力显著降低。

BT20钛合金大锻件的热处理

为解决 BT2 0钛合金大锻件在正常温度退火后强度不够的问题 ,对其进行了不同的热处理试验 ,发现 BT2 0钛合金的强度随退火温度的升高而增加 ,塑性随退火温度的升高略有降低 ,二次退火对其强度和塑性影响不明显 ,淬火时效处理后合金的强度很高。金相观察表明 ,退火中发生了相成分的变化 ,退火温度增高 ,等轴 α相减少 ,转变 β组织增多。结果表明 。

BT20钛合金旋压件热旋缺陷形成机理及对策

进行了BT20钛合金大型薄壁筒形件热旋成形试验,研究了热旋过程中各种缺陷的形成原因并提出了相应的控制措施,在模拟试验的基础上获得了BT20钛合金筒形件合理的热旋成形工艺方案,并成功地旋制出了质量良好的BT20钛合金大型薄壁筒形件.

BT20钛合金电弧超声TIG焊接头疲劳性能分析

针对BT20钛合金开展了电弧超声TIG焊和常规TIG焊试验以及接头疲劳性能测试,对比分析了两种焊接方法接头的疲劳性能和断口形貌。结果表明:在高加载应力条件下,电弧超声TIG焊接头与常规TIG焊接头的疲劳寿命基本相同;在低加载应力条件下,电弧超声TIG焊接头比常规TIG焊接头疲劳寿命明显增加,疲劳强度(2×106循环周次)提高19%;从断口形貌分析可以看出,电弧超声TIG焊接头组织比常规TIG焊接头在一定程度上得到了改善。

塑性变形对BT20钛合金焊缝组织和力学性能的影响

分析塑性变形对BT20钛合金焊缝组织和力学性能的影响。试验采用钨极氩弧焊对接焊形式对BT20钛合金施焊;焊接接头的塑性变形试验在油压机上进行,变形过程中采用了双保温措施。结果表明:钨极氩弧焊是一种适合BT20钛合金的焊接方法,在其它焊接参数一致的情况下,电流越小,焊接质量越好;塑性变形加退火可显著改善BT20钛合金焊缝的材料组织、细化晶粒,提高焊缝金属材料的力学性能。

BT20钛合金板材与铸件焊接工艺

分析了BT20钛合金板材和铸板的基本性能,根据设计要求,建立焊接接头的初步设计形式,并通过焊接工艺试验、力学性能试验、金相分析及相关验证试验等,确定了BT20钛合金板材和铸件焊接接头的设计形式。

激光沉积修复BT20钛合金成形特性及其组织

采用激光沉积修复方法对BT20钛合金锻件误加工和服役造成的损伤进行修复,观察成形件宏观形貌特点,分析宏观形貌影响因素。使用光学显微镜观察试件内部组织特点,指出内部组织形成原因;对沉积过程中缺陷特点以及产生的原因进行说明,并给出减少缺陷的方法。

基于神经网络的BT20钛合金本构关系模型

在Thermecmastor-Z型热模拟试验机上对BT20钛合金进行了变形温度800～1 100℃及应变速率0.001～70 s-1的热模拟压缩实验。以实验数据为基础,运用BP神经网络算法原理,建立了BT20钛合金在高温变形条件下的应力与应变、应变速率和变形温度关系的预测模型,并对模型的泛化能力进行了误差评价。结果表明:通过BP神经网络建立的合金本构关系模型具有较高的预测精度,预测结果的相对误差均在3%以内,能很好地满足实际应用的需求。此外,该模型能够客观、真实地描述BT20钛合金的高温动态变形行为,为材料高温本构关系模型的建立提供了快捷、有效的工具。