TA15合金大型筋板件等温局部加载晶粒尺寸演化研究

随着航空工业的迅速发展,大飞机和新一代军机的研制,钛合金大型筋板件的应用日益广泛,等温局部加载技术为该类构件的成形提供了新的途径。然而,等温局部加载成形是一个多因素耦合作用下的复杂成形过程,工艺参数控制不当将产生粗晶、组织不均匀等缺陷。为此,文章采用内变量法,建立了TA15合金高温变形微观组织演化物理模型,并与有限元软件DEFORM 3D结合对TA15合金筋板件等温局部加载成形过程等轴α相晶粒尺寸演化进行数值模拟。结果表明,锻件先加载区、后加载区及变形过渡区晶粒尺寸基本一致;随着温度的升高,锻件等轴α相晶粒尺寸平均值,呈先减小,后增加的趋势;锻件等轴α相平均晶粒尺寸随模具运动速度增加,先快速减小,后趋于平缓,较大的模具运动速度易造成组织不均匀性增加;采用只局部加载的加载方式,可以获得比采用先局部后整体的加载方式,更均匀细小的组织。

钛合金整体隔框等温成形局部加载分区研究

钛合金大型整体隔框在航空航天领域得到了越来越广泛的应用,等温局部加载为这类构件的成形提供了新的途径。等温局部加载过程复杂并且存在着加载区、未加载区和过渡区以及不同加载区之间的转换,合理的局部加载分区,是保证成形过程实施和成形质量的关键,文章研究并提出了局部加载分区的总体原则,随后基于DE-FORM3D有限元软件,采用数值模拟方法研究了局部加载分区(大小、位置)对TA15钛合金整体隔框成形过程的影响规律。结果表明,局部加载分区对未加载区材料错移的影响是短程效应,合理的分区可有效控制未加载区材料错移和降低总体成形载荷;分区对材料总体变形量和变形均匀性影响不大;采用筋上分区有利于提高筋的充填性能并可避免毛刺的产生,从而可提高了过渡区成形质量。

变形量对TA15钛合金组成相形态和性能的影响

采用等温压缩实验研究变形量对TA15钛合金中初生α相和转变β基体形态的影响,并通过纳米压痕实验分析变形量对初生α相和转变β基体微观硬度的影响。结果表明,在大变形量条件下,初生α相明显球化,且沿垂直于压缩方向排列;不同变形量下二次α相均匀分布于转变β基体中;三次α相的出现取决于加热流程,与变形量无关。初生α相的硬度不受变形量影响,转变β基体的硬度随着变形量的增加而增加。

钛合金筋板件等温局部加载模具应力分析

等温局部加载成形技术为航空航天复杂筋板类大型整体构件的成形提供了一种新的途径,但由于构件尺寸大,其成形温度高、时间长、载荷大等工艺特点,对模具提出了更高的要求。文章针对TA15钛合金典型环形高筋薄腹特征结构件等温局部加载成形,分析了等温局部加载模具的结构特点和可能的失效形式,并在此基础上采用DEFORM 3D有限元软件,对成形时模具应力进行了研究,获得了模具载荷和应力分布规律,并进一步分析了模具凹圆角半径和锻件筋条宽度对模具应力的影响。结果表明,等温局部加载成形模具的失效形式,主要为应力集中引起的脆性断裂;加载分区边界附近模具应力较小,离分区边界越远模具应力越大,且应力峰值出现在宽度较小的环形筋型腔凹角处;模具型腔各部分材料填充能力的不一致,是导致模具应力不均匀、局部出现应力集中的主要原因;增大模具凹圆角半径,模具应力降低程度较小,而通过合理的锻件几何尺寸设计,可以改善模具型腔的充填性,能更有效地降低模具应力的不均匀性和应力峰值。文章的研究结果可为等温局部加载成形模具的设计提供参考。

复合钙钛矿介质陶瓷结构对称性的旋进电子衍射研究

采用最新的旋进电子衍射技术研究了Ca(Mg1/3Ta2/3)O3复合钙钛矿陶瓷的晶体结构。在一定的旋进角下,旋进电子衍射可以很好地消除传统电子衍射中的动力学效应,揭示了Ca(Mg1/3Ta2/3)O3结构中B位离子有序是决定其晶体结构的关键因素,而通过旋进电子衍射花样中对称元素的直观确认,并结合会聚束晶体点群确认方法,证实了Ca(Mg1/3Ta2/3)O3陶瓷属于单斜2/m点群。

考虑内禀长度的纯铝L2微拉深过程模拟

结合传统拉深成形工艺过程,采用材料的内禀长度来表征微塑性成形过程中的尺度效应,并在建立的三维有限元分析模型的基础上,对纯铝L2的微拉深工艺过程进行数值模拟与分析,研究了纯铝微拉深的塑性成形过程。试验成形出的微拉深件直径在1.4～1.6mm之间,纵向深度在1.2～1.4mm之间,拉深力为2.67N,微拉深试验结果与模拟结果基本吻合。通过试验结果和模拟结果的对比,说明含内禀长度的微塑性本构方程能够用于微拉深成形过程的有限元数值模拟。