电子束冷床熔炼大型钛合金(Ti-6%Al-4%V)板坯的铝元素偏析控制数值模拟研究

建立验证了三维多物理场耦合数值模型,研究了电子束冷床熔炼(EBCHM)大尺寸TC4(Ti-6%Al-4%V)钛合金板坯中铝元素的偏析控制机制。定性预测了不同铸造条件下铝元素在熔炼区和凝固区的宏观偏析趋势。结果表明,由于溢流口附近熔池形状的纵向演变趋势,拉锭速度增加对铝元素偏析控制的影响很小。降低液面温度是限制铝元素蒸发损失、控制铝元素偏析的有效方案。对于拉锭速度为8 mm/min的EBCHM过程,随着液面温度从2273 K降至2073 K,熔池中铝元素偏析度φl从0.78增至0.96,凝固横截面上相应的铝元素偏析程度φc从0.67增至0.93。

激光织构化工艺下的Ti-6%Al-4%V合金磨削性能研究

本文以合金材料Ti-6%Al-4%V(质量分数)为研究对象,开展了合金磨削性能研究。在Ti-6%Al-4%V表面设计并采用激光加工了5种不同的沟槽织构图案,采用立方氮化硼(CBN)砂轮进行磨削试验,对比了各种图案的表面磨削性能。分析结果表明:磨削力与磨削深度、工件速度均呈正向相关,当磨削深度、工件速度增大时,磨削力也随之增大。不同的沟槽织构显著影响着合金的磨削力、磨削力比、磨削磨损等参数,对表面粗糙度的影响非常小。交叉螺旋沟槽(沟槽深度24μm,沟槽宽度110μm,沟槽水平夹角30°,沟槽间距310μm)具有最小的磨削力,且无织构表面磨削力均高于5种类型的织构化表面。减小单个磨粒切割厚度的变形量,会使得切割痕迹在工件表面的深度变得更小,且面织构可以有效地改善CBN砂轮的磨损情况,织构沟槽作为工件表面形态时,由于单个磨粒切割厚度的最大变形减小,会使得切割痕迹在工件表面的深度变得更小,改善了Ti-6%Al-4%V合金表面质量。

Ti-6Al-4V ELI宽幅板坯锻造工艺研究

为了研制出Ti-6AL-4V ELI钛合金4500m深潜器用宽幅厚板,采用80/100MN吨快锻机锻造,并通过合理的锻造工艺和变形参数,在国内首次成功研制出230×1,750×4,000mm的Ti-6Al-4V ELI钛合金宽幅板坯。板坯的显微组织、力学性能、探伤水平等各项指标均满足设计要求。