退火温度对TC25钛合金板材组织和性能的影响

采用三火次热轧工艺制备出厚度为6.0mm的TC25钛合金板材,研究了退火温度对TC25钛合金板材显微组织、室温力学性能和高温力学性能的影响。结果表明:在760~840℃范围内,随着退火温度的升高,TC25钛合金板材热加工形成的等轴组织中初生α相长大;当退火温度升高至880℃时,显微组织由等轴组织向双态组织转变;温度进一步升高至920℃时,呈现双态组织;当退火温度达到960℃时,双态组织中的初生α相含量明显减少,次生α相含量显著增多。双态组织的TC25钛合金板材相比等轴组织的TC25钛合金板材具有更好的室温力学性能和高温力学性能。TC25钛合金板材在920~960℃退火时可获得双态组织,且具有良好的室温和高温拉伸性能。

TC25钛合金α+β锻件和准β锻件组织和性能研究

为满足航空发动机钛合金锻件对安全性和可靠性的需求,以某型航空发动机第一级压气机盘TC25钛合金锻件为研究对象,对比分析了α+β锻件和准β锻件的微观组织和力学性能。结果表明:α+β锻件为双态组织,准β锻件为含初生α相的片层组织;α+β锻件在室温、高温下的抗拉强度和屈服强度较高,准β锻件的热稳定性较高。准β锻件较小的集束尺寸使其塑性较高。由于原材料的Al和O含量偏高,导致两种锻件的热稳定性偏低。两种锻件的持久寿命均满足要求。

TC25钛合金环形件组织和性能的研究

采用α+β锻和β锻两种锻造工艺研制了TC25钛合金环形件,对锻件的各项性能指标如拉伸性能、冲击韧性、热稳定性能等进行了测试。此外,还列出了该系列产品的损伤容限特性包括T形缺口冲击韧性KCT,断裂韧性KIC和裂纹扩展速率da/dN。结果表明,β锻的损伤容限特性要优于α+β锻,更适用于制造在500～550℃长时工作的构件。

退火制度对TC25钛合金棒材组织和力学性能的影响

研究了不同退火制度对TC25钛合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明：TC25钛合金棒材组织随退火温度的升高逐渐由等轴组织转变为双态组织,经920~940℃/1 h AC＋550℃/6 h AC双重退火处理后获得等轴组织,经960~980℃/1 h AC＋550℃/6 h AC双重退火处理后获得双态组织。TC25钛合金棒材的较佳热处理温度为960~980℃/1 h AC＋550℃/6 h AC,经该制度处理后棒材的室温拉伸性能和高温（500℃）拉伸性能均优良。

热处理方式对TC25钛合金棒材组织和力学性能的影响

研究了试样坯热处理和整体热处理两种热处理方式对TC25钛合金棒材组织和力学性能的影响。结果表明:经两种方式热处理后,棒材的显微组织为双态组织,即初生α相和β转变组织。试样坯热处理后的初生α相呈短棒状,而整体热处理后的α相呈椭球状。两种热处理方式对棒材的室温、高温拉伸性能影响较大。整体热处理的室温拉伸强度、高温拉伸强度比试样坯的低。

TC25钛合金室温高周疲劳累积损伤与疲劳寿命分析

在恒定最大应力700 MPa条件下,对TC25钛合金进行不同应力比下的室温高周疲劳实验,测试TC25钛合金的高周疲劳寿命,考察疲劳寿命与应力比之间的关系.每间隔一定疲劳周次测试试样的电阻,采用电阻变化率表征疲劳损伤,并应用Chaboche损伤模型来推导疲劳损伤演化方程,结果显示理论计算结果与实验数据吻合,表明Chaboche损伤模型能够精确预测轴向循环加载条件下TC25钛合金的高周疲劳累积损伤,且在恒定最大应力条件下,TC25钛合金的疲劳寿命随应力比的增大而增大.测试应力比r为0.1时不同应变强化量下TC25钛合金的疲劳寿命,基于微观结构分析,考察应变强化对疲劳寿命的影响,结果表明增大应变强化量能有效提高疲劳寿命.

TC25钛合金压气机盘锻件工艺选择

通过对几种锻造工艺试制件的组织和性能测试数据对比,分析了热强钛合金TC25组织和性能的关系,确定了盘件的锻造工艺,研制出了合格的TC25钛合金压气机盘锻件。

TC25钛合金机匣优化锻造工艺研究

针对TC25钛合金机匣类薄壁零件在加工和使用过程中容易变形,通过对TC25钛合金某锻件进行锻造、热处理等工艺参数优化的技术研究,对比分析原工艺和优化工艺对锻件产品组织、性能、残余应力等方面的影响,优化工艺生产锻件的组织均匀性和应力均匀性,工艺优化效果明显,基本实现了残余应力和组织状态有效管理。

冷速对等温锻造TC25钛合金盘件显微组织和性能的影响

研究了TC25钛合金盘件在β相区等温锻造后,不同的冷却速率对显微组织和力学性能的影响。结果表明,锻后空冷得到粗大的片状组织,并有大块的α相出现;锻后水冷可以获得细小、相互交织的网篮组织,未出现明显的块状α相。与空冷相比,β锻造后水冷的盘件室温强度、热暴露后的室温强度以及500℃和550℃的高温强度均有明显提高,塑性基本保持不变或有所提高。可见,TC25钛合金β锻造后水冷是改善强度和塑性的有效方法。

TC25钛合金低周疲劳特性与断口分析

对TC25钛合金进行不同应力幅值下的低周疲劳试验,测试钛合金的低周疲劳寿命.在分析钛合金的低周疲劳应力应变迟滞回线的基础上,利用试验特性和应力应变本构关系,推导简化的Manson-Coffin公式,获取钛合金的应力-寿命曲线.最后,应用SEM对钛合金试样断口进行形貌观测,分析低周疲劳的断裂机理.结果表明,TC25钛合金的低周疲劳塑性变形,主要产生在加速断裂阶段.钛合金试样断面存在多处剪切唇,瞬时断裂由剪应力主导.钛合金的低周疲劳断裂以解理形核形成疲劳源,裂纹扩展存在多种模式,瞬断为准脆性断裂.

钛合金TC25铣削表面粗糙度预测模型研究

TC25钛合金具有良好的高温强度和热稳定性,是制造航空发动机的理想材料。表面粗糙度是衡量钛合金零件表面加工质量的重要指标。基于正交试验数据,采用极差分析探究各铣削参数对铣削表面粗糙度的影响程度与影响规律。影响表面粗糙度的铣削参数的主次顺序为:每齿进给量f z>主轴转速n>轴向切深a p>径向切深a e。空列极差R=0.026,小于各因素极差值,说明各因素对指标均有较大影响且水平选择合理。采用多元线性回归方法建立了钛合金TC25铣削表面粗糙度预测模型。对预测模型进行了显著性检验,F=21.5473>F(4,11),说明模型高度显著。通过加工验证试验,证明了切削参数A 3 B 1 C 1 D 1为最优组合。验证试验的预测误差为1.2%~8.1%,证明预测模型具有较高的精度。

变形量对TC25钛合金饼坯组织和力学性能的影响

将Ф240 mm TC25钛合金坯料在T_β+25℃温度下保温一段时间后锻制成饼坯,研究20%、40%和60%三种典型变形量对饼坯的组织和拉伸力学性能的影响。结果表明,三种变形量的饼坯显微组织均由多个平直的束状α相互相交错形成网篮组织;随着变形量的增加,平直的束状α相减少,α相方向性减弱,长条α相尺寸减小;同时,随着变形量的增加,拉伸强度增强。

TC25钛合金锻环的组织与性能

采用3吨TC25钛合金铸锭,3,150吨水压机、200kW电炉等装备研制了Φ420/Φ320×50规格锻环,并研究分析了不同工艺方案对应的显微组织和力学性能。研究表明,具有等轴组织、网篮组织和三态组织的TC25钛合金锻环的主要力学性能均可达到研制目标值要求,且与BT25钛合金实物水平相当。等轴组织断裂韧性较低;网蓝组织塑性和热稳定性差;采用三态组织的TC25钛合金锻环的主要性能可达到Rm:1080MPa,A5:17%,Z:43%,R-C方向KIC:88.3MPa·m1/2,550℃Rm:720MPa,550℃/100h热暴露后δ:12.5%,且组织均匀性好,稳定满足目标值要求,可满足航空发动机用材要求。

TC25G钛合金热变形过程中的组织演变

利用Gleeble 3800型热模拟试验机对TC25G钛合金进行了恒应变速率热压缩变形实验,获得了变形温度为930~1 020℃、应变速率为0.001~50 s^(-1)、变形程度为60%条件下的组织演变特征。结果表明:应变速率对α相的含量和形状基本没有影响,而对β转变组织的影响较大,高应变速率下呈带状,低应变速率下呈等轴状;变形温度对于控制α相含量有显著影响,α相含量随变形温度升高而降低,960℃时,仅为8%,且较高的变形温度下,β晶粒尺寸也相对粗大。

基于改进粒子群算法的钛合金TC25铣削参数优化

TC25钛合金是一种在航空制造领域被广泛应用的材料。为了在铣削加工中平衡其加工效率和表面质量,提出了一种改进粒子群算法对其加工参数进行寻优计算。首先,基于加工效率模型和表面质量模型建立TC25钛合金铣削加工的优化模型。然后,引入佳点集方法初始化粒子群算法种群,并借鉴共生/竞争机制构建自适应参数。同时分别基于支配关系和鸣叫召唤机制建立粒子群算法中个体和种群最优更新策略。最后,使用优化后参数对工件加工,并测量其表面粗糙度。通过对6个点位的测量,发现相较优化前,优化后的表面粗糙度降低了16.7%,加工效率提高了36.2%。优化结果经过形貌仪验证,为后续TC25钛合金加工提供有益的参考。

TC25G钛合金整体叶盘锻件的组织和力学性能研究

研究了TC25G钛合金两相区等温锻造整体叶盘的组织分布和力学性能。结果表明:锻件能顺利成形,应变分布基本均匀,没有缺陷产生。整体叶盘各部位组织均匀,呈现等轴α与片状α的双态组织形貌,初生等轴α含量约为10%,片状α相均匀地分布在β转变基体上,受两相区变形影响,α相晶界不连续,呈弯折、断裂状,可观察到部分再结晶β晶粒。TC25G钛合金整体叶盘力学性能优异,盘件各部位力学性能均满足要求,而且拉伸性能、断裂韧性、高周疲劳性能均具有较大的富余量。

航空发动机TC25热强钛合金β锻造盘环构件制造关键技术

通过开展TC25热强钛合金β锻造盘环构件制造关键技术研究,突破了大高径比盘件、高筒环件β锻造组织均匀性,构件加工制造变形及表面完整性、焊接质量及焊缝无损检测等技术难题,实现了550℃高温热强钛合金的工程应用。

TC25G钛合金高温变形组织演变及强塑性研究

对比研究了网篮组织TC25G钛合金棒材在不同变形量下的组织演变及其550℃热暴露和蠕变性能变化。结果表明:随变形量的增加,合金热暴露后拉伸塑性逐渐增加,而高温抗蠕变性逐渐减弱,2种性能在变形量100%时达到良好匹配,均可满足工程应用要求。变形量的增加对应显微组织中片层α相的球化过程,在片层α相充分球化前,显微组织中多层级结构的界面强化效应使得合金具有良好的高温抗蠕变性;而α相充分球化后,以等轴组织为主的显微组织使得合金具有较好的塑性。随变形量的增加,热暴露后拉伸断口韧窝尺寸逐渐变得细小均匀,且韧窝深度增加,表明合金热暴露后塑性提升。纳米显微硬度测试结果表明,合金中初生α相的显微硬度高于β转变组织,通过固溶温度调整合金中α相的含量和分布,可提升抗蠕变性,但其效果不及变形量的调控显著;为获得最佳的高温强塑性匹配,可通过控制片层α相球化程度来实现。

退火对TC25G钛合金组织和性能的影响

研究了不同退火处理对TC25G钛合金棒材组织和性能的影响。结果表明,初生α相的含量对一次退火温度非常敏感,且随着一次退火温度的升高,其强度呈缓慢上升趋势,塑性先升高后降低。随着一次退火保温时间的延长,初生α相的尺寸有增加的趋势,同时β转变组织逐渐粗化,保温时间对其塑性影响较为明显。随着冷却速度的提高,塑性明显下降,强度明显升高。二次退火温度对棒材的强度和塑性均有影响,当二次退火温度超过600℃后,其强度轻微升高而伸长率和断面收缩率明显下降。二次退火温度对TC25G钛合金棒材的冲击性能影响显著,二次退火温度超过600℃时,与技术条件规定的≥24 J相比,不能满足要求,二次退火温度不超过560℃时,试样的冲击性能明显提高,达到技术要求。