TB6合金热压缩流变应力行为

在变形温度700～860℃、应变速率0.001～1 s^(-1)下,对TB6合金进行热压缩变形,以研究TB6合金的热压缩流变应力行为。研究温度、变形量、应变速率等因素对TB6热变形流变应力的影响,建立了TB6合金热变形流变应力的本构模型方程。结果表明:合金在热压缩过程中,流变应力随着应变的增大而增加,达到峰值应力后逐渐趋于平稳;应力峰值随着应变速率的增大而增大,随着温度的升高而呈减小趋势。

TB6合金热压缩变形行为研究

本文主要研究了热变形过程中变形温度、应变速率对TB6合金组织性能的影响。研究表明流动应力随应变速率的升高而增大,随变形温度的升高而减小。而变形温度对流动应力的影响程度与应变速率的大小有关。

几种基于回归方法的本构模型研究及其在TB6合金上的应用

首先介绍了几种基于回归方法的本构模型,即Arrhenius双曲正弦方程、回复和再结晶统一模型、多项式模型(温度幂指数模型、并联模型、串联模型、逐步回归模型和正交多项式模型)等,再以TB6钛合金为例,对比建立材料本构模型的几种回归方法,总结各种方法的适用范围,并通过误差对比了各种模型的精度,为建立模型服务,有利于在有限元模拟中选择应用。

应变速率对TB6钛合金绝热剪切敏感性的影响

在室温下采用分离式霍普金森压杆对TB6钛合金帽型试样进行动态加载,研究了应变速率对TB6钛合金绝热剪切敏感性的影响。结果表明,应变速率1950~2510 s^(-1)时,4组试样均表现出明显的应变硬化效应;在绝热温升作用下,4组试样均发生热塑失稳形成绝热剪切带;受冲击载荷和材料晶粒尺寸影响,基体和绝热剪切带之间的过渡区域变形梯度不明显;热剪切带内100 nm等轴晶的形成是旋转动态再结晶机制作用的结果。通过观察金相、表征绝热剪切敏感性及计算扩展能发现,TB6钛合金绝热剪切敏感性随应变速率增加而增加。

固溶温度对TB6钛合金微观组织的影响

分别在760、780、800、820℃对TB6钛合金锻棒进行固溶处理,采用X射线衍射仪和光学显微镜研究了合金在不同固溶温度下的相组成及微观组织随固溶温度的变化规律。结果表明,固溶温度为760、780℃时,TB6钛合金棒材中的初生α相含量较高,尺寸较大,能起到钉扎β晶界的作用,获得晶粒尺寸<5μm的β基体相;固溶温度为800℃时,大部分初生α相溶于β基体相中,剩余初生α相的体积分数仅约为2.65%,且β基体相晶粒尺寸增大,并出现热诱发α′′马氏体相;固溶温度为820℃时,TB6钛合金棒材中的初生α相已完全消失,β基体相存在大量呈纵横交错分布的针状热诱发α′′马氏体相。

航空内燃机用TB6钛合金高温压缩成形特性分析

探究TB6钛合金高温压缩力学性能参数影响因素,主要从流动应力、材料应力—应变关系曲线等方面展开分析。研究结果表明:当应变速率在1000~3000s^(-1)范围内不断增加时,流动应力的增加较为缓慢,该过程中存在应变率强化效应较弱;应变不断增加时,流动应力增长幅度更大,则表示该过程存在的应变硬化效应较强。该研究有助于提高钛合金的压缩成形质量,为后续参数优化奠定一定理论基础。

钛合金TB6连接孔挤压强化残余应力及疲劳寿命试验研究

针对钛合金TB6连接孔,研究直接芯棒挤压强化工艺参数对钛合金耳片的强化效果,表征不同挤压量和挤压次数下连接孔塑性变形量、孔壁残余应力和表面粗糙度,测试挤压强化前后耳片的拉–拉疲劳寿命,分析疲劳断口的形貌特征及疲劳寿命提升的原因。结果表明,挤压强化几乎不能改善孔壁表面质量,但可以使孔壁发生剧烈的塑性变形,引入一定的残余压应力;随着挤压量的增大,塑性变形量增大,残余压应力引入峰值和深度均明显增大,衰减速度减小,而挤压次数的影响相对较小;挤压强化后疲劳寿命显著提高,经由3%挤压量挤压强化后的耳片疲劳极限提升至少38%。

热等静压工艺对TB6 钛合金组织和性能的影响

利用等离子旋转电极法制备的TB6钛合金粉末(106~250μm),研究两种不同的热等静压工艺对TB6钛合金组织和性能的影响。结果显示,使用同时升温升压工艺制备的TB6试样,晶粒较小且晶界明显,呈现出明显的等轴状组织,晶界处有α相析出;使用先升温后升压工艺制备的TB6试样,晶粒较大,晶界不明显,晶粒也多呈现不规则状态。使用同时升温升压工艺制备的TB6试样的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率均小于使用先升温后升压工艺制备的TB6试样的。

TB6钛合金铸锭中的偏析

通过对TB6钛合金进行微观和宏观研究,得出无论是等轴晶内还是柱状晶内,Fe元素都是沿着晶粒生长方向增加,Al元素沿着晶粒生长方向减小。采用新的熔炼方法得到的TB6钛合金,元素Al偏析程度较小,V元素的偏析最严重,但由于冷床炉熔炼,Al元素整体含量偏少。Fe是正偏析元素,所以Fe元素在铸锭中心和顶部含量较多,Al元素在铸锭底部和边部含量较多。

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定TB6钛合金中的Al和V

建立了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法快速测定TB6钛合金中Al、V的方法。对试样溶解酸浓度、元素分析谱线的选择、样品基体与待测元素间的干扰等因素进行了研究。结果表明,Al、V元素的加标回收率分别为97.5%~100%、98.4%~102%,相对标准偏差(RSD)分别为1.2%、0.45%,可用于TB6钛合金中Al、V含量的实际测定。

TB6钛合金高速铣削三维表面形貌及疲劳行为(英文)

钛合金高速铣削以高效率、高质量的优点而被广泛应用于航空航天工业。为了优化高速铣削中控制表面粗糙度的工艺参数,通过高速侧面铣削试验及疲劳试验,研究高速铣削参数对三维表面形貌和疲劳寿命的影响。通过疲劳试样断口观测,揭示表面形貌对疲劳裂纹产生的作用机制。研究表明:铣削速度优选范围为100～140m/min,每齿进给量优选范围为0.02～0.06mm/z,可保障表面粗糙度在0.8μm内。基于表面应力集中系数建立的疲劳寿命模型与实验结果的平均误差为6.25%。疲劳裂纹起源于试件已加工表面的相交棱处。

基于摩擦修正的TB6合金流变应力行为研究及本构模型建立

TB6合金是一种高强高韧近B钛合金。采用GIeeble-3500热模拟试验机对铸态TB6钛合金进行了等温热压缩变形试验，变形温度范围为700～900℃，应变速率范围为0．001-1．000s-1，研究了铸态TB6合金热变形流变应力行为，分析了热压缩后的金相显微组织，基于摩擦修正后的流变应力曲线采用双曲正弦形式的修正Arrhenius关系对TB6钛合金的本构模型进行回归。结果表明：铸态TB6合金的热变形行为对变形温度和应变速率较为敏感，随着变形温度的降低和应变速率的增加流变应力显著增大；其热变形机制以动态回复和动态再结晶为主；得到铸态TB6钛合金热变形本构方程，比较回归模型计算的应力值与实测值其平均相对误差仅为1．48％，因此采用Z参数的双曲正弦函数形式能够较为精确地预测铸态TB6合金高温变形时的流变应力。以上研究为TB6钛合金塑性加工过程的模拟和控制提供了理论基础。

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速铣削切削力实验研究

为研究冷却润滑介质及切削参数对TB6钛合金切削力的影响,在干式、低温冷风、常温微油雾3种冷却润滑条件下进行涂层硬质合金绿色切削TB6钛合金试验。通过多元回归分析法,建立3种冷却润滑条件下切削力的经验公式,研究工艺参数对切削力的影响。研究表明,相同工艺参数下,干式切削切削力最大,低温冷风次之,微油雾润滑条件下的切削力较干切降低20%。采用硬质合金刀具铣削TB6钛合金,应选择微量油雾作为冷却润滑介质,切削参数应选择大的切削速度和径向切深,适当的进给量和轴向切深。

锻态TB6钛合金热变形行为及组织演变

在THERMECMASTER-Z型热模拟试验机上,对锻态TB6钛合金在真应变为0.92、变形温度为800℃～1150℃、应变速率为0.001s-1～1s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,分析合金在β单相区条件下的热变形特点,并观察金相组织。结果表明,应变速率对合金流动应力的影响较显著;而变形温度对合金流动应力的影响在较高应变速率时较大,在较低应变速率时较小。动态再结晶晶粒尺寸和动态再结晶体积分数,随温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。从晶粒细化和动态再结晶组织均匀性考虑,当真应变为0.92时,变形温度选择在950℃～1050℃之间,应变速率选择在0.01s-1为宜。

TB6钛合金热变形诱导马氏体转变

为研究TB6钛合金在β相区热变形后快冷过程中形变诱导马氏体的转变行为,采用圆柱试样在Thermecmaster-Z型热模拟试验机上进行热压缩试验,并计算β相条件下的稳定系数,观察热变形组织,测试材料的物相结构。结果表明:合金β相条件稳定下系数Kβ为1.06,β相处于机械不稳定状态,在β相区热变形后快冷过程中合金存在形变诱导转变斜方马氏体(α″),β相向斜方马氏体转变时3个点阵方向发生点阵应变为ε1=-7.1%,ε2=7.2%,ε3=1.1%的结果;形变诱导马氏体呈现针状和锯齿状两种形貌,其转变模式是先形成近似平行的细条状或针状主干,后从主干中不断生长成树枝状,且马氏体内部可能存在孪晶。

铸态TB6钛合金热变形行为及本构关系

通过等温恒应变速率压缩实验研究铸态TB6钛合金在温度为800～1100℃,应变速率为10^(-3)～1 s^(-1)条件下的热变形行为。结果表明:应变速率对铸态TB6合金流变应力的影响最显著,其次是变形温度,而应变的影响作用最小。在低温高应变速率下,流变应力曲线呈连续软化特征,而在高温低应变速率下,流变应力曲线呈稳态流变特征。铸态TB6合金的热变形激活能为200 kJ/mol,接近纯钛β相的自扩散激活能,表明在实验条件范围内主要发生动态回复过程。在Arrhenius方程基础上考虑了应变对流变应力曲线的影响,建立了能准确描述铸态TB6钛合金流变应力曲线的双曲正弦本构关系。

TB6钛合金多重固溶时效热处理工艺研究

采用扫描电镜、金相显微镜等分析方法,研究了TB6钛合金锻棒多重固溶时效热处理对显微组织、室温拉伸性能和断裂韧性的影响。结果表明:多重固溶时效热处理可以显著提高合金的塑性和断裂韧度,而对强度的影响不大。随着循环热处理次数的增多,强度、塑性、断裂韧度都是先升高达到峰值后开始下降。强度与断裂韧性均在三重固溶时效热处理时达到最高值,比常规热处理分别提高了9%与30%左右;塑性在双重热处理时达到最高值,比常规热处理提高了40%左右。

TB6钛合金高速铣削表面粗糙度与表面形貌研究

TB6钛合金高速铣削以高效率、高质量的优点广泛应用于航空航天行业。面向高速铣削中表面粗糙度的工艺控制,通过高速端面铣削正交试验,研究并分析了高速铣削参数对表面粗糙度及三维表面形貌的影响。研究表明:表面粗糙度对每齿进给量变化最为敏感,对铣削速度变化敏感次之,对铣削宽度的变化最不敏感;铣削速度优选范围为100～140m/min,每齿进给量优选范围为0.04～0.08mm/z,可保障表面粗糙度在0.7μm内;铣削速度和每齿进给量配比组合影响表面形貌的形成。

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速切削表面完整性研究

通过TB6钛合金高速铣削试验,测量观察加工表面粗糙度、表面三维形貌和表层微观组织等表面完整性特征,利用极差法分析切削参数对表面粗糙度影响的显著性,探讨冷却润滑条件对加工表面形貌和表面变质层的影响。研究表明:工艺参数对表面粗糙度影响程度依次为径向切深、切削速度、进给量和轴向切深;相比低温冷风加,微油雾润滑加工时钛合金表面粗糙度低,且表面无明显晶粒变形,表明加工表面塑性变形是影响粗糙度的主要因素。

熔滴对TB6钛合金高周疲劳性能影响

利用典型应力对比试验,研究了烧伤熔滴对TB6钛合金旋转弯曲疲劳和轴向拉-拉疲劳的影响,并分析了烧伤熔滴的形貌和疲劳试样的断口特征。结果表明:熔滴处易形成富氧和富氮层脆性相,在应力作用下极易开裂成为疲劳源;另外,熔滴会导致基体组织发生变化,对基体一般产生第二类烧伤,破环试样表面的完整性,从而加速疲劳试样破坏,也会成为断裂源,显著降低其高周疲劳性能,对TB6钛合金高周疲劳有严重影响。