初轧温度对Ti2AlNb钛合金环件径-轴向轧制过程的影响

基于Simufact Forming有限元软件对Ti2AlNb钛合金径-轴向环件轧制过程进行了数值模拟,研究了不同初轧温度对驱动辊径向轧制力能参数以及环件成形后的等效应变、温度的影响规律。结果表明:随着环件成形温度的升高,在环件轴向截面,等效应变标准差分布越来越均匀,而温度标准差分布差异却越来越大;在环件轧制初期,温度对轧制力影响显著,驱动辊轧制力增加速度及其峰值随环件成形温度的升高逐渐降低;在环件轧制后期,温度对轧制力的影响很小。

多维超声振动铣削Ti2AlNb合金试验研究

Ti2AlNb合金的硬脆性较大,传统的切削工艺在切削加工中存在的切削热高导致刀具耐用度低和加工质量差等问题。本文采用切削仿真与试验研究相结合,应用二维、三维超声振动切削和普通切削进行Ti2AlNb合金切削特性的对比研究。结果表明:超声振动的三向切削力小于普通切削的,沿刀具进给方向,二维和三维超声振动相对于普通切削的切削力最大分别下降了48.6%和28.3%。3种不同的切削方式在相同的切削参数下加工出完全不同的表面微织构形貌,三维超声振动加工出“麦穗状”,且“麦芒”出现在超声分离特性较强的刀具进给方向上。随着机床转速增加,二维超声振动产生的粗糙度值相对于普通切削下降率最大为45.3%。随着振幅增加,超声振动引起的刀屑分离作用增强,在刀具二维超声振动振幅为8μm时,工件表面粗糙度下降了64.5%。试验结果表明,超声振动加工是提高Ti2AlNb合金的切削性能的有效手段之一。

淬火温度对Ti_2AlNb基钛铝合金组织和热疲劳寿命的影响

研究了淬火温度对 Ti 2 2 Al 2 7Nb粉末烧结合金的组织和热疲劳寿命的影响 .结果表明 ,在试验条件下 ,热疲劳寿命与 O相的形态有关 ;1 1 0 0℃热处理状态下的合金 ,O相最为细小 。

异种钛合金TA15与Ti2AlNb激光焊接显微组织及力学性能研究

介绍了异种钛合金(TA15与Ti2AlNb)激光焊接工艺,分析了焊接接头的显微组织、显微硬度分布及室温、550℃高温时的拉伸性能。研究结果表明:焊缝区获得B2相、O相和α2相组成的混合组织,TA15侧热影响区主要为针状马氏体,Ti2AlNb侧热影响区组织主要为B2相和少量的α2相;TA15热影响区显微硬度值高于TA15母材,Ti2AlNb热影响区显微硬度值低于Ti2AlNb母材,在焊缝中心显微硬度值最低;室温时的拉伸断裂发生在焊缝处,断口特征为解理断裂,550℃高温时的拉伸断裂位置在TA15母材上,断口特征为韧窝。

Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面细晶的表征方法

采用超声冲击的方法对Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金进行表面强化,采用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射仪、X射线衍射仪等设备对其表面细晶进行表征。结果表明:超声冲击后,钛合金表面获得了深度约为35μm的强塑性变形层;钛合金表面可观察到明显纳米级的非晶团簇和密集的滑移线,细晶形成的主要原因为位错滑移,位错滑移的主方向为<111>;超声冲击后,材料的表面残余压应力约为250 MPa,晶格常数略有降低,β相的特征峰强度变大,α相的特征峰宽度变大。

Ti2AlNb合金与钛基复合材料的低温固相扩散连接机理

Ti2AlNb合金和Ti基复合材料可以使用直接固相扩散的方法进行连接,但较高的扩散温度使得母材发生相变,其接头性能也因此变差。采用Ti箔中间层的方法优化Ti2AlNb合金和Ti基复合材料的固相扩散连接接头性能。结果表明:加入30μm的Ti箔中间层后,扩散连接温度由950℃降低至850℃,变形率由5%降低至1.7%,扩散连接温度的降低有效地改变了接头界面的组织,典型界面组织为Ti2AlNb/富B2相/α+β双相组织/Ti基复合材料,其中接头界面处α+β双相组织的形成提高了接头的强度。最佳扩散连接工艺参数为850℃/60min/5 MPa时,剪切强度达到最大值399MPa,实现了Ti2AlNb和Ti基复合材料在低温下的扩散连接。

基于ANSYS的Ti_(2)AlNb钛合金电子束焊接数值模拟

为了优化Ti_(2)AlNb钛合金的电子束焊接工艺,利用ANSYS有限元分析软件对壁厚3.5 mm的Ti_(2)AlNb钛合金电子束焊接过程进行数值模拟,运用双椭球热源进行加载,改变电子束流以及焊接速度,分析了电子束流和焊接速度对温度场分布、熔池形貌、熔深、熔宽以及热循环性能的影响,确定了最优的焊接工艺参数。模拟结果显示,焊接速度越小,熔深越大,熔宽也越大;电子束流值越大,熔深与熔宽均增大;电子束流值越大,峰值温度越大;焊接速度越快,峰值温度越小,且升温至峰值温度的时间越短。研究表明,加速电压60 kV,电子束流值为35 mA,聚焦电流380 mA,焊接速度600 mm/min为3.5 mm厚Ti_(2)AlNb钛合金电子束最优焊接工艺参数。

应用加工图理论研究Ti_2AlNb基合金的高温变形特性

基于动态材料模型（DMM），建立了Ti2AlNb基合金（Ti-22Al-25Nb）在温度94012-1060℃，应变速率0．001s^-1-10s^-1范围内的加工图，并利用该图分析了合金的高温变形特性。结果发现：在温度94012～97012，应变速率0．4s^-1～10s^-1和温度970℃—1060℃，应变速率1s^-1～10s^-1范围为流动失稳区，前者范围内主要发生绝热剪切变形和45°角剪切开裂，功率耗散率达到最小值；后者区域内以局部塑性流动和纵向开裂为主，功率耗散率小于33％。热加工图的其余部分为塑性加工的“安全区”，主要发生再结晶。在温度94012～970℃，应变速率0．001s^-1-0．4s^-1范围，以α2／O相板条球化为主；在温度970℃～1030℃，应变速率0．001s^-1～1S^-1范围，功率耗散率为35％-45％，呈现连续再结晶特征。在温度1030℃～1060℃。麻蛮谏率0．001s^-1-0.1s^-1范围。功率耗散率为45％～66％。达最大值,发生连续再结晶晶粒长大。

O相合金Ti_2AlNb的研究进展

具有O相结构的Ti_2Al Nb合金是在Ti3Al系合金基础上拓展出来的新型金属间化合物材料,兼具了高的高温强度和相对较低的密度的特点,有望替代现有的Inconel 718镍基高温合金,用于制造高推重比航空发动机中的非转动部件甚至转动部件。概述了Ti_2Al Nb合金的特点和近年来我国在Ti_2Al Nb合金工程化研究方面取得的主要进展,对Ti_2Al Nb合金存在的不足以及当前研制过程中存在的主要问题进行了阐述,指出应立足于现有的钛合金冶炼和加工装备,并结合Ti_2Al Nb合金自身的特点,开发出成本更低、生产效率更高的工业化生产工艺技术。

Ti_3Al和Ti_2AlNb合金扩散连接界面的组织及力学性能

采用直接扩散连接Ti3Al和Ti2AlNb合金,研究了连接压力、连接温度、保温时间等工艺参数对接头界面组织形貌及性能的影响。利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法观察分析了界面组织结构,并测试了接头的力学性能。结果表明:直接固相扩散连接接头的典型组织为Ti3Al/O相+α2相过渡层/富B2层/Ti2AlNb。当连接温度为1000℃,保温时间60min,连接压力为5MPa时获得的接头室温抗剪强度为635MPa,室温抗拉强度为795MPa,均断裂于Ti3Al母材一侧。经1000℃/60min热循环后Ti3Al母材的抗拉强度下降至原始母材的76%。连接温度低于950℃或保温时间小于60min会导致未焊合等缺陷;温度高于1050℃或保温时间超过120min则导致Ti3Al发生相变。

Ti_2AlNb合金板材的电子束焊接

采用电子束焊接工艺研究Ti-22Al-24Nb-1Mo合金厚度为0.6 mm冷轧板的焊接性,用电子探针观察焊后焊接接头处的合金元素分布情况,通过光学金相显微镜、扫描电镜和透射电子显微镜对等对焊后及焊后热处理的焊接接头区域显微组织演变和相组成的变化进行了分析,利用维氏显微硬度计测试焊后及焊后热处理的焊接接头区域的显微硬度。结果发现:该合金板材具有良好的焊接性能,焊接接头未产生焊接缺陷;Al元素有一定程度的烧损,焊缝熔合区由柱状B2相晶粒组成;经焊后热处理,熔合区组织转变为(O+β)网篮组织;焊后及焊后热处理均为热影响区的硬度值最高;经焊后热处理,焊接接头的硬度显著提高。

Ti_2AlNb基合金的研究进展

着重介绍了Ti2A lNb基合金的成分、显微组织及性能,综述了合金元素及热处理工艺对Ti2A l-Nb基合金组织性能的影响,介绍了Ti2A lNb基合金熔炼凝固特性,并展望Ti2A lNb基合金的未来。

Ti2AlNb基合金表面渗铬层结构及其摩擦学性能

采用双层辉光等离子表面合金化技术对Ti2AlNb基合金进行表面渗Cr处理,结果表明:经过离子渗铬处理后可获得约25μm的表面合金层;渗层中Cr含量随渗层深度呈梯度变化,且由于原子扩散能力的差异,在渗层的不同区域形成不同相,结合XRD和XPS分析技术,证实表层以含Cr2Nb的Laves相和Al8Cr5相为主;渗层硬度值由外层的HV0.11 125逐渐过渡到基体的HV0.1400左右;渗Cr处理后合金室温摩擦因数由原来的0.24降低到0.15,由于硬质Cr2Nb和Al8Cr5相起到支撑载荷的作用,降低粘着磨损,室温磨损率降低60%以上;高温条件下由于氧化和摩擦磨损的共同作用,摩擦因数变化不大,磨损率降低20%。

退火态Ti_2AlNb合金板材的超塑性变形行为

研究退火态Ti_2AlNb合金热轧板材在温度为940～980℃和初始应变速率为8.33×10^(-4)～1×10^(-2)s^(-1)时的超塑变形行为。结果表明:该合金具有良好的超塑性;在本实验范围内,其最高伸长率可达400%,最佳超塑条件为960℃和1.67×10^(-3)s^(-1),可用作超塑性成形工艺制作复杂构件。

固溶温度对Ti_2AlNb基合金组织演变的影响

以有序O相为基的Ti2Al Nb基金属间化合物合金在航空领域具有广阔的应用前景。鉴于由O,B2和α2三相构成的Ti2Al Nb基合金力学性能对相构成和组织敏感,采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射等分析手段,研究了不同固溶处理温度下Ti2Al Nb基合金组织演变的规律。研究结果表明,随着固溶温度升高,O相向B2相转变,原始状态中的α2相随固溶温度升高逐渐消失。固溶温度决定了材料中O,B2和α2三相的含量及最终组织形貌,也决定了材料的性能。

Ti_2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb的TLP扩散连接

以Ti-15Cu-15Ni合金薄带作中间层,用Gleeble1500D热-力学模拟试验机对Ti2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb进行TLP扩散连接。研究了连接参数对接头组织演变、元素分布、接头强度及其断裂特征的影响。结果表明,接头形成过程由5个阶段组成,Nb是接头成分均匀化的扩散主控元素。适当延长保温时间和适当提高连接温度有利于获得组织与成分均匀的高强接头。保温结束后接头快速冷却时,其连接区室温组织为B2相;而采用慢冷工艺有利于促进高温β相的相变从而改善连接区组织,室温组织为B2相基体和少量α2、O相。连接温度和保温时间分别为990℃和90min且采用慢冷工艺时,接头的室温和650℃抗拉伸强度分别为1041MPa和659MPa,分别达到原始母材强度的95%和81%,明显高于采用快冷工艺的接头强度。

焊接参数对Ti_2AlNb合金电子束焊接接头焊缝形状和残余应力的影响（英文）

采用有限元数值模拟方法预测Ti_2AlNb合金电子束焊接接头的残余应力,并通过实验加以验证。对比模拟与实验结果,本文的数值计算方法具有良好的精度。结果表明,焊缝中心区域呈现三向拉应力状态;其他焊接参数相同条件下,聚焦电流对焊缝形状及尺寸具有显著影响,从而影响焊接残余应力水平;对于Ti_2AlNb合金厚板电子束熔透焊接头,焊缝中心具有1000MPa左右的厚度方向应力;增大熔宽可降低厚度方向应力,进而降低接头裂纹倾向。

钛合金表面激光熔覆TiC/Ti-Ti_2 Co涂层耐磨性

为了提高钛合金的耐磨性能,以Co基合金粉末、钛粉和活性碳为原料,利用激光熔覆技术在TC4钛合金基材表面制得以原位自生TiC为增强相的耐磨涂层,用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪等分析了涂层的显微组织、相组成及成分,在室温干滑动磨损条件下测试了涂层的室温耐磨性能。结果表明,原位生成的TiC增强相主要以发达树枝晶形态均匀分布于β-Ti,Ti_2Co共晶组织基体中;β-Ti为不规则枝晶或胞状晶,而Ti_2Co主要呈不规则块状分布,少量-Ti_2Co以片层状形成于β-Ti枝晶臂间;涂层与基材呈良好的冶金结合,显微硬度约HV600～HV700,具有优异的室温干滑动磨损性能,其中,硬质TiC相起主要抗磨作用。这一结果对提高钛合金的耐磨性能是有帮助的。

Ti2AlNb合金电子束焊接头再热裂纹的形成机理（英文）

为了阐明Ti2AlNb合金焊缝中再热裂纹的特点及形成机理,对Ti2AlNb电子束环焊接头进行一系列的焊后热处理,并采用OM、SEM、XRD和TEM对接头的宏观组织和显微组织进行分析。结果表明,当Ti2AlNb电子束环焊接头加热到700℃左右时,再热裂纹主要沿焊缝原始晶界产生。热处理过程中,当温度升高经过O相单相区时焊缝组织由焊态的B2相几乎完全转变为O相;当温度继续升高进入B2+O双相区后,沿着原始晶界优先发生O→B2+O相转变。在焊接残余应力和相变应力综合形成的高拉应力作用下,B2+O双相和O相基体的界面上开始产生再热裂纹。

TP-Ti-110钢级TP-G2(Ti)特殊螺纹钛合金油管的研发

介绍TP-Ti-110钢级TP-G2(Ti)特殊螺纹钛合金油管研发情况。针对P110钢级油井管的材料性能需求,调研现有钛合金的品种及其性能,确定新型TA31(Ti80)钛合金作为开发TP-Ti-110钢级钛合金油管的材料;针对钛合金油管的使用要求设计,在偏梯形螺纹的基础上开发出专用气密封特殊螺纹TP-G2(Ti);对TP-Ti-110钢级TP-G2(Ti)特殊螺纹钛合金油管的力学性能、整管性能和抗腐蚀性能进行综合评价试验。开发的TP-Ti-110钢级TP-G2(Ti)特殊螺纹钛合金油管完全满足元坝气田高腐蚀环境使用要求,并且首次成功进行全井下井应用。