点式锻压激光快速成形TC4钛合金叶片的组织与性能研究

为了提高激光快速成形TC4钛合金叶片的性能,采用点式锻压激光快速成形制备了TC4钛合金叶片试件,测试了试样的显微组织、耐磨损性能和耐腐蚀性能,并与常规激光快速成形试样进行了对比。结果表明:与常规激光快速成形叶片相比,点式锻压激光快速成形叶片的室温磨损体积减小幅度达43.9%,在5wt%氯化钠水溶液中的腐蚀电位正移幅度达到10.9%;点式锻压激光快速成形能细化叶片晶粒,避免出现孔洞缺陷,提高了叶片的耐磨损性能和耐腐蚀性能。

TC4钛合金叶片等温锻造模具的弹性变形预测及型面补偿

为了控制TC4钛合金叶片等温锻造模具的弹性变形引起叶片尺寸偏差,使用DEFORM-3D软件模拟预测了模具的弹性变形;通过正交模拟试验研究了变形温度、摩擦系数、锻造速度等工艺参数对模具最大弹性变形的影响规律;并阐述了模具零件型面补偿原理,对模具零件型面进行二次迭代补偿,分析了模具零件型面补偿效果。结果表明:模膛叶身中心稍靠榫头区域的弹性变形量最大,为0.289 mm;工艺参数对模具最大弹性变形量的影响次序为锻造速度>摩擦系数>变形温度,工艺改进后模具的最大弹性变形量为0.119 mm,减小了59%;二次模具零件型面补偿后,叶片尺寸最大偏差为0.028 mm,减小了90%;实际生产验证发现,模具零件型面补偿方法能够控制叶片尺寸偏差,满足生产要求。

基于电子束焊接的TC4钛合金叶片焊缝表面强化研究

航空发动机叶片的整体性能极大地影响着飞机的安全稳定运行。针对某型航空发动机TC4钛合金叶片采用电子束焊接后,服役期内在焊缝处常出现疲劳裂纹而导致叶片失效的现象,采用X射线衍射法,结合有限元仿真分析结果,研究分析钛合金叶片焊缝及周围区域的残余应力分布状况,探索分析强化前、后残余应力变化情况。根据实验结果,焊接后焊缝及周围区域表面呈现拉应力,且垂直焊缝方向应力值在+36 MPa左右;强化后,叶片表面呈现出较大且较为均匀的压应力,应力值为-200 MPa左右。同时,有限元仿真结果表明经过表面强化后,叶片表面由拉应力转变为压应力,应力状态得到明显改善,进而提高了叶片疲劳性能,为航空发动机叶片表面抗疲劳制造提供了理论依据和技术参考。

喷丸对TC4钛合金材料叶片的影响研究

文章主要通过试验的方式,研究喷丸对钛合金材料(Ti-6Al-4V)长叶片的疲劳寿命、表面粗糙度、表面完整性、渗入Fe元素含量等的影响,为确定合理的钛合金材料长叶片喷丸方式提供一定的帮助。

校形对钛合金材料长叶片的影响研究

汽轮机长叶片加工后由于内应力释放都会产生一定的弯扭变形,一般叶片变形后采用机械外力校形来控制。但是,钛合金材料具有自身的一些特点,本文将从微观和宏观两方面分析外力校形对钛合金材料长叶片的影响,从而为叶片变形校形研究提供一定的帮助。

激光熔覆修复叶片的过渡区力学性能试验研究

利用激光熔覆技术在TC4钛合金叶片表面上使用TC4粉末进行增材制造,通过相关试验进行了TC4钛合金激光熔覆区和过渡区的微观组织、拉伸力学性能和冲击韧性研究。试验结果表明:基体和熔覆区达到了良好的冶金结合效果;熔覆区和过渡区之间的力学性能受温度影响非常显著,在横纵方向上略有差异;过渡区的冲击韧性值高于熔覆区,表明过渡区拥有更好的抗冲击性能;熔覆区和过渡区的力学性能达到航空钛合金使用标准,说明将激光熔覆技术应用于TC4叶片修复具有一定的可行性。

航空压气机叶片修复夹具流道结构优化研究

为保证TC4钛合金航空压气机叶片焊接修复质量,提高其焊接过程中的高温冷却速度至关重要,而提高夹具的水冷散热速度又是提高叶片冷却速度的关键。基于强化传热理论,在叶片修复夹具上设计了三角形螺纹流道,强制冷却水与夹具换热。通过有限元模拟,优化了流道结构,以增加冷却水单位时间内吸收热量Q_1,从而加快叶片高温冷却速度。针对叶片温度大于350℃的情况,分别研究了流道中螺纹螺距P(6~18)mm、牙型底部宽度A(2~6)mm及牙型高度H(0.3~1.2)mm对Q_1的影响。结果表明,Q_1随P、A增大而减少,随H增大而增加。当P=6mm,A=2mm,H=1.2mm时,夹具冷却能力最强,较光孔流道夹具,Q_1大幅增加,传热强化了52.90%。这表明三角形螺纹流道夹具具有良好冷却能力,对保证叶片修复质量有重要指导意义。

锻造工艺对TC4风扇叶片动态性能的影响

采用不同的制坯和模锻工艺,研究了锻造工艺对TC4钛合金风扇叶片锻件的组织和动态力学性能的影响。结果表明:在T_β-30℃~T_β-50℃锻造温度范围内,初生?相含量越多,材料在局域化变形区域的协调变形能力越好,绝热剪切敏感性越小,动态强度相当,而动态塑性更高。制坯温度高于模锻温度时,在锻件中会产生两套初生?相,在初生?相总含量相当时,此种组织在高应变率下的协调变形能力较常规双态组织差,即动态力学性能较差。因此,对于TC4风扇叶片锻件,应保证制坯温度低于模锻温度的前提下,采用较低的模锻温度,进而获得抗动态冲击能力最好的组织。