TC4薄板随焊旋转挤压工艺

薄板钛合金由于在焊后存在较大的残余压应力,使得其易发生失稳变形.采用随焊旋转挤压方式,对焊缝高温部位进行塑性延展,减少焊接时所发生的塑性收缩量,降低残余压应力的值,从而降低焊接变形量.采用拉伸试验、拉伸断口SEM分析和焊后薄板的变形挠度的测量等试验.结果表明,随焊旋转挤压焊件的变形挠度可以下降到常规焊件挠度的2/3,并且随着加载应力的增加,变形的挠度可以进一步下降.说明在焊接过程中采用随焊旋转挤压方式控制薄板TC4失稳变形是可行的.

TC4薄板焊接件随焊冲击旋转挤压力计算

针对TC4薄壁结构易产生显著的焊接变形问题,采用随焊冲击旋转挤压工艺来控制TC4薄壁结构的焊接变形.工艺过程的冲击旋转挤压作用表征是关键,文中采用基于动态应变仪的测量系统,实现了冲击旋转挤压过程的实时测量;在弹性变形和过程能量守恒的条件下,厚度、弹性模量将对TC4薄板板件所受的压缩应力产生影响;并采用有限元分析的方式,确定了冲击杆端部与TC4薄板接触部位所受应力的情况.从而建立了外加载荷与工件上所受作用力的关系.

超塑成形TC4薄板激光焊接头组织及性能研究

对1mm厚Ti6A14V钛合金薄板进行了激光焊接工艺试验,研究结果表明:激光焊配合修饰焊工艺获得成形均匀和质量良好的接头,且焊缝内部无气孔、裂纹等缺陷。接头焊缝区组织以针状α′马氏体相为主,热影响区组织分为粗晶区和细晶区,粗晶区包含较多的针状马氏体,细晶区则为板条状α相+少量针状马氏体;接头硬度由母材区到焊缝区呈逐渐增高趋势,焊缝区显微硬度最高,为371 HV。薄板TC4钛合金激光焊接头拉伸强度与基材相当,断后伸长率略低于母材,接头横弯弯曲角度略低于母材,弯曲断裂于母材侧。

不同叠层顺序下的TC4薄板抗平头弹冲击性能

为研究TC4钛合金薄板在不同材料叠层顺序下的抗冲击性能和损伤模式,利用轻气炮系统进行平头弹高速正撞击TC4钛合金单层板试验。在分析试验现象的基础上,利用ABAQUS进行仿真模型和材料参数的有效性验证,并进一步分析TC4和2A12两种合金材料下,靶板叠层顺序对TC4钛合金抗弹体冲击性能的影响。研究结果表明:该TC4钛合金具有一定的韧性特征,在平头弹撞击下,主要发生由环向剪切力引起的冲塞破坏。靶板分层降低了TC4薄板抗弹体冲击的性能,靶板叠层顺序影响TC4薄板抗弹体侵彻的性能,软板在前硬板在后的叠层顺序抗冲击性能优于相反的叠层顺序。

TC4包复叠轧薄板组织与性能特征

对TC4薄板包复叠轧及单片轧制工艺生产板材取样分析 ,研究了包复叠轧产品性能、显微组织、极图、ODF织构等的特征 ,数据表明包复叠轧产品具有组织和性能各向异性小 ,塑性好 。

各向异性优良的TC4宽幅薄板制备工艺研究

为了提高薄板板材横、纵向组织和性能,采用包覆叠轧法制备的冷轧坯,经MSB-6C-1780冷轧机冷轧和真空退火后生产出了1.3~2 mm×1550 mm×2000 mm的TC4宽幅薄板。对比分析了不同冷加工率对板材组织与性能的影响,并考虑生产现状,将冷轧加工率控制在20%,制得了表面良好和各向异性优良的TC4薄板,其横、纵向强度差值可控制在30 MPa以内,满足了技术标准要求。

基于回弹补偿的TC4钛合金薄板多工步压制成形参数优化设计

针对TC4钛合金薄板多工步压制成形参数设计优化问题,为使板料能够高效精确地压制成形,分析了TC4钛合金薄板压制成形工艺的成形过程和板料回弹的形成机理,建立了压制过程数学模型和板料回弹数学模型。为获得满足回弹控制准则、减薄控制准则和厚度偏差控制准则的TC4钛合金薄板多工步压制成形优化成形参数,构建了板料回弹控制准则、减薄控制准则、厚度偏差控制准则,提出了基于回弹补偿的TC4钛合金薄板多工步压制成形参数设计方法,建立了基于回弹补偿的TC4钛合金薄板多工步压制成形参数优化流程,以某型号大管径特种圆管的多工步压制成形为例,验证了所提方法的正确性和有效性。

TC4钛合金薄板轧制的工业化试验研究

为开发出组织性能达到GJB2505A要求的优质细晶TC4钛合金薄板,分别采用普通TC4钛合金与TC4 ELI钛合金进行了幅宽为1 400 mm的薄板轧制工业试验。两种合金板坯首先在两相区进行变形量为79%的第一火轧制,经β淬火后进行变形量为58%的第二火轧制,最后再以包覆叠轧方式进行变形量为70%的第三火轧制。对比分析了不同轧制变形量下的金相组织和性能,以及间隙元素对TC4钛合金变形机理的影响。研究结果表明:在相同热轧工艺下,普通TC4钛合金比TC4 ELI钛合金更易发生动态再结晶;TC4钛合金在经过总变形量为95%的的热轧后,组织已得到充分破碎,但普通TC4钛合金的强度、塑性仍明显高于TC4 ELI钛合金。

包覆叠轧TC4钛合金薄板的组织与力学性能

选取包覆叠轧工艺生产两种不同规格的TC4钛合金薄板,通过光学显微镜、XRD衍射仪、室温拉伸和高温拉伸性能试验,对两种不同规格的TC4钛合金薄板进行微观组织和力学性能研究。结果表明:经轧制退火后薄板的金相组织由α相与残余β相构成,组织中未见明显的β转变组织,α相的形貌呈现出长条状、等轴状以及块状,α相之间为残余β相。两种规格的薄板的XRD图谱中各角度的α相衍射峰相比β相衍射峰较强,厚度为0.8 mm的薄板在(102)、(200)晶面指数的衍射峰更强。厚度为0.8 mm的薄板的室温强度较厚度为2.0 mm薄板的要高,其抗拉强度最大值为1077 MPa,屈服强度最大值为1029 MPa,两种规格薄板的断后伸长率大致相同,最大值为16.5%。薄板在500℃的抗拉强度较400℃时要低,在变形温度为400℃时,厚度为0.8 mm的薄板RD方向的强度达到最大值,抗拉强度为782 MPa,屈服强度为649 MPa;在变形温度为500℃时,厚度为2.0 mm的薄板TD方向的塑性达到最大值,其断后伸长率为29%。

背反射增效激光X形焊缝焊接残余应力的数值分析

以1.5 mm厚的TC4钛合金薄板为对象,建立了背反射增效激光焊接成形过程的三维瞬态有限元模型,基于熔池温度场通过间接耦合方式获得了X形焊接成形的应力场.结果表明,在常规激光焊接仅能获得V形焊缝的激光工艺参数下,背反射增效激光焊接可获得对称性好的X形焊缝;同时,其焊缝上表面纵向残余应力与常规激光焊接基本一致,但其焊缝下表面纵向残余应力较常规激光焊接要大,且达到了上表面纵向残余应力相同的水平;此外,不同线能量下背反射增效激光焊纵向残余应力的变化很小,表明背反射增效激光焊接的线能量对其焊接残余应力影响的敏感度较低.