TC4板材自阻电加热数控渐进翻边路径研究

提出了利用局部自阻电加热渐进成形工艺对TC4板材进行翻边成形。对自阻电加热渐进成形的设备和工艺进行了适当的改进,得到了适合于自阻电加热渐进成形翻边的实验设备与方法。为得到完整无损的零件,提出了三种不同的成形路径,并对三种成形路径所得零件的翻边系数、成形质量进行了比较。试验结果表明,三种成形路径都在一定程度上提高了翻边的成功几率,经过对比,最佳成形路径得到确定。在最佳成形路径中,初始成形角的大小会对零件的厚度分布产生影响。

TC4板材三维热拉弯回弹仿真研究

基于三维弯曲件在三维拉弯成形中的变形机理,研究TC4板材在三维热拉弯成形中的应力变化和回弹规律。分析得知三维弯曲件的成形过程包括弯曲和扭转两种变形,并在此理论基础之上,构建TC4板材的材料模型,根据实验,得到600~850℃条件下TC4板材的应力应变曲线,搭建应力应变本构关系,并完成矩形截面型材拉弯模具设计。在abaqus中建立TC4板材三维热拉弯模型,在拉伸温度为750℃,拉伸速率为0.001 m/s的条件下进行三维热拉弯模拟仿真,验证TC4板材三维热拉弯模具型面设计方法的有效性。对仿真结果进行分析,提出了通过仿真对回弹公式迭代补偿的方法,提高成形件的精度。

深冲用TC4板材组织织构

分析了几种典型的TC4板材组织织构,阐述了织构与力学性能的关系,得出控制合理的织构可以获得优异的综合力学性能,消除各向异性.

不同热处理工艺对工业TC4合金板材组织和性能的影响

研究了两相区普通热处理和β相区固溶+两相区固溶双重热处理对工业TC4合金板材组织和性能的影响。结果表明:两相区普通退火处理(分别在700,750,800℃保温1 h,空冷)可以得到较好的综合性能,随温度升高,晶粒略有长大,强度、塑性逐渐降低;β相区固溶+两相区固溶双重热处理(1 050℃×30 min,AC+720℃×2 h,AC)得到网篮组织,强度、塑性明显降低。

TC4钛合金板材超塑性性能研究

采用最大m值法、恒应变速率法在850~910℃下测试TC4钛合金板材的超塑性性能,分析了工艺参数对TC4钛合金板材的流动应力、应变速率敏感性指数和微观组织演变的影响。结果表明:该合金的最佳超塑性变形温度在850℃左右,在该温度下的基于最大m值法、恒应变速率法拉伸的伸长率均达到了最大且分别为1031%和631%,而在850℃下最大m值法拉伸能获得材料的最佳超塑性;当变形温度为850~910℃时,最佳变形速率0.00031~0.001 s^(-1);随变形温度的升高、应变速率的降低,该合金的流动应力降低,最大为70 MPa;该合金在850℃、应变ε=0.1条件下的应变速率敏感性指数m值最大且为0.58,并随着变形温度、应变量的增加而降低:超塑性变形中其内部发生了明显的动态再结晶,温度越高,晶粒越粗大。

TC4钛合金板数字图像相关的受力成形破坏研究

为了探究TC4钛合金板成形过程中因受尖顶力作用产生的应力集中导致板材破裂的问题。分别在常温(20℃)和100℃下,采用尖顶顶头对0.5mm厚宽120mm和宽70mm的TC4钛合金试件分别进行成形-破坏试验,利用数字图像相关法(DIC)对钛合金板材的整个成形-破坏过程进行图像采集,通过匹配计算获取钛合金板材在整个过程中的全场位移和应变云图以及相关数据,并对获取的数据进行对比分析。实验结果显示:TC4钛合金在破裂前一刻位移Y的变化趋势在垂直方向上呈现出明显的非对称性,而位移X、位移Z,位移则呈现出近似同心圆的形状;通过对获取的数据进行分析,证明温度会影响试件的应变分布;常温下破裂前一刻应变云图近似对称分布,而100℃下应变云图沿中心垂直方向呈现非对称分布。该实验为后续对TC4钛合金板材的受力分析,位移应变研究提供了有效参考。

TC4钛合金板材热轧处理工艺的改进分析

钛合金具有密度小、抗腐蚀性能好等诸多优异性能,钛合金装甲重量比装甲钢轻25%,钛合金在高速变形中以绝热剪切形式失效。钛合金因其导热率低、成材率低等缺点限制钛合金的发展。TC4钛合金具有较高比强度、良好生物相容性等优点,广泛应用于医疗及民用等领域,传统钛板材加工多采用含有高低密度夹杂圆锭经开坯锻造,研究以TC4钛合金板材为研究对象,提出TC4钛合金板材加工安全温度为890-1000℃,经理论仿真模拟计算,表明获得结论合理。

电解-旋转超声磁粒复合对Tc4板抛光的研究

为了改善Tc4钛合金板材制造零部件的表面质量,降低其表面粗糙度,提出了一种高效率的电解-旋转超声磁粒复合研磨抛光方法。设计了电解-旋转超声磁粒复合研磨抛光的实验装置,对不同加工工艺下所得的合金表面的表面粗糙度、表面残余应力进行分析。结果表明,经过20min加工后,复合研磨使表面粗糙度由1.92μm降至0.09μm,改善了表面质量。表面残余应力由+186MPa转变为-51MPa,即由拉应力变为压应力,获得更好的表面应力状态。

TC4钛合金超声波检测噪音产生机理研究

以18.8 mm的TC4钛合金板材为原料,利用超声波探伤检测板材时局部出现了强度较高的杂波现象,对具有不同超声波探伤杂波水平区域的显微组织进行对比。结果表明,超声波无损检测钛合金时在材料内部产生的噪音强度高于在材料表面产生的强度。探伤杂波水平较高区域呈现出明显的显微组织不均匀性,结合超声波探伤原理分析得出粗大的α相是产生杂波的根本原因。

电磁成型工艺对钛合金表面强化性能的影响

为提高TC4钛合金板材表面硬度,用电磁成型工艺,通过改变冲击电压、冲击次数、驱动片等参数对TC4钛合金板材进行试验。用高精度维式硬度计、有限元模拟、数据拟合软件等对试验结果进行分析。结果表明:电磁成型工艺可一定程度强化TC4钛合金表面,经强化处理的TC4钛合金板材,硬度最大为377.2HV,比原始硬度提升了约10.94%。此外,不同试验条件对试验结果的影响不同。冲击电压过大及冲击次数过多都使试件的硬度低于原始试件。

低成本TC4钛合金板材的组织和性能

研究了低成本TC4钛合金板材在变形及退火过程中组织和性能的变化规律。结果表明：板坯经轧制变形后,粗大的铸态枝晶组织被破碎,形成了等轴或长条状α＋β转变组织。板材退火后,其组织更加均匀,且随着退火温度升高,板材中析出片状次生α相,初生α相的含量减少,并逐渐趋于等轴化。随变形进行,板材的室温拉伸强度和塑性呈增大趋势;退火温度升高,板材的抗拉强度先增大,至820℃时达到最大值,之后逐渐减小,规定塑性延伸强度和断面收缩率总体上呈下降趋势,而伸长率则变化不大。经（750~820）℃×1 h＋AC退火处理后的板材,具有较好的强度与塑性的匹配。

不同轧制厚度TC4钛合金板材的组织与性能

选取4种不同厚度的TC4钛合金轧制板材,利用金相显微镜以及力学性能试验,对其进行金相组织和力学性能研究。结果表明:经轧制及退火后的TC4钛合金板材的组织为α相与残余β相组成的混合组织,α相的形貌呈现出线条状、等轴状以及细小团状等特征;TC4钛合金板材强度总体呈现出随着厚度的增加先降低再趋于稳定的趋势,而塑性呈现出先升高再趋于稳定的趋势;当厚度为0.8 mm时,TC4钛合金板材的强度最大,抗拉强度为1075 MPa、屈服强度为1027 MPa,且4种规格TC4钛合金板材经轧制退火后沿RD与TD方向的强度与塑性均有一定差值;不同规格TC4钛合金板材拉伸后的微观断口形貌均以韧窝为主,其中厚度为0.8 mm的TC4钛合金板材沿TD方向的断口形貌中除具有韧窝形貌外,还具有一定数量的小平面,韧窝内部存在大量、特别细小的微裂纹。

锻造方式对TC4钛合金小规格板材制备的影响

TC4钛合金小规格板材生产一般采用铸锭镦拔锻造、板坯加热轧制的加工方式进行,对于小规格板材通常锻造时采用镦拔锻造的方式来进行,但组织性能并不能达到相对最优的状态。通过关键过程交叉对比的方式,采用普通自由锻造和镦拔锻造两种加工方式生产出相同尺寸的板坯,再使用相同的轧制工艺进行对比生产,所有的生产环节保持一致性,目的在于探究不同的锻造方式对于小规格TC4钛合金板材加工的影响。结果表明,相对于自由锻造,镦拔锻造对改善板坯内部组织有很大的提高作用,但是在生产小规格板材时,组织在前期过于优化反而会使得后续轧制过程中的组织改善较小。所以,通过对比发现,采用自由锻造得到的板坯更适合TC4钛合金小规格板材生产,其金相组织和综合性能更佳。

热处理温度对TC4薄板超塑性的影响

本文通过采用细化晶粒、增加高温相比例的方法对用于低温超塑的TC4合金薄板材的超塑性进行了研究。结果表明:在板材加工时采用低温轧制,会增加变形体内的畸变能,提高α和β晶粒的再结晶形核率;变形后720~750℃再结晶退火使α相进一步球化,最终形成两相比例差较大的、均匀细小的等轴α+β组织,经测定α晶粒直径为2~5μm,其高温持久真应变应力0.2%的数值低于31MPa。