- 2019年第36卷第6期文章目次
>研究與應用
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2019, 36(6):1-6.
摘要:鈦火是現(xiàn)代航空發(fā)動機的典型災難性事故,壓氣機轉(zhuǎn)子與靜子的異常摩擦是其主要熱源。采用動網(wǎng)格方法結(jié)合等效模型建立轉(zhuǎn)子與靜子試件的三維熱-力-磨損耦合有限元模型,對不同摩擦接觸壓力和環(huán)境溫度等條件下550℃阻燃鈦合金TF550摩擦著火過程的溫度場進行數(shù)值建模與仿真分析。結(jié)果表明,在室溫、200 N摩擦接觸壓力條件下,TF550鈦合金靜子試件在7.2 s達到著火溫度,此時轉(zhuǎn)子試件溫度仍維持在1 000 K,比靜子試件低約900 K;當摩擦接觸壓力從200 N增大至400 N時,摩擦著火延遲時間為3.3 s;當摩擦接觸壓力提升至700 N時,著火延遲時間縮短至2 s以內(nèi);在823 K的環(huán)境溫度下,靜子試件的摩擦著火延遲時間為5 s,比室溫下的摩擦著火延遲時間縮短了2.2 s;相對于環(huán)境溫度的影響,摩擦接觸壓力對TF550鈦合金摩擦著火升溫速率的影響更大。
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2019, 36(6):7-12.
摘要:采用球磨法將石墨烯與TC4預合金粉末混合,通過放電等離子燒結(jié)工藝在1 200℃制備了石墨烯/TC4復合材料。采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀等研究了復合粉末混合前后的形貌和物相結(jié)構;采用顯微硬度計、Gleeble-3800D熱模擬試驗機等分析了復合材料的顯微硬度和壓縮性能。結(jié)果表明:通過干法球磨和放電等離子燒結(jié)工藝制備的復合材料組織致密,石墨烯與TC4原位生成的TiC在晶界處析出,提高了復合材料的力學性能。復合材料的室溫壓縮強度和屈服強度,相對于基體分別提高了17.03%和12.5%;硬度和延伸率分別提高了18.2%和60%。石墨烯的加入使得TC4基體晶粒細化,同時與基體反應生成了TiC顆粒,對基體產(chǎn)生了強化效果。
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2019, 36(6):13-18.
摘要:TC18鈦合金在退火狀態(tài)下的屈服強度非常高,進行動態(tài)力學性能測試存在一定困難,可優(yōu)先考慮采用數(shù)值模擬方法對其動態(tài)力學性能進行研究,而數(shù)值模擬結(jié)果的精確性主要取決于合金本構方程的精確性。為了減少數(shù)值模擬與實驗結(jié)果之間的差異,在Johnson-Cook模型的基礎上做了調(diào)整,利用ABAQUS軟件的子程序接口自定義了材料本構子程序UMAT,以代碼的形式來擴展ABAQUS程序的功能。通過與ABAQUS/Standard軟件分析結(jié)果以及實驗結(jié)果的對比,驗證了自定義材料本構子程序UMAT計算結(jié)果的精確性與可靠性。該研究可為TC18鈦合金的結(jié)構設計提供參考。
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2019, 36(6):19-23.
摘要:研究了電子束熔絲沉積(EBRM)TC4鈦合金堆積體橫截面的低倍、高倍組織特征及不同特征位置的拉伸性能。結(jié)果表明,TC4鈦合金堆積體低倍組織呈柱狀晶形貌,隨著堆積高度增加,柱狀晶寬度逐漸增加,晶內(nèi)組織有從模糊晶向清晰晶轉(zhuǎn)變的趨勢。高倍顯微鏡下模糊晶區(qū)α板條呈編織狀排列,清晰晶區(qū)α板條呈平行排列并形成粗大集束。α板條的排列方式對拉伸強度影響較小,但對塑性影響較大。平行排列的α集束內(nèi)易產(chǎn)生局部變形,導致清晰晶區(qū)拉伸塑性較低。
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2019, 36(6):24-30.
摘要:對固溶處理后的Ti-2.5Cu合金分別施加0.05、0.1、0.15、0.2的拉伸預應變,隨后進行一次時效(400℃×24 h/AC)和二次時效處理(475℃×8 h/AC),研究了預應變時效處理對Ti-2.5Cu合金拉伸性能和低周疲勞性能的影響。結(jié)果表明:二次時效后析出的Ti_2Cu粒子尺寸較一次時效有了明顯的長大;一次時效處理的合金強度隨預應變量的增加而升高,而二次時效處理的合金強度隨預應變量的增加先增加,當預應變量超過0.15后,開始下降;2種時效工藝處理的合金延伸率均保持在較高的水平。在考慮應變回復的基礎上,建立了Ti-2.5Cu合金預應變時效的強度預測模型,其理論預測值與實驗結(jié)果相吻合;一次時效和二次時效后的疲勞壽命相當,都表現(xiàn)為循環(huán)軟化,疲勞裂紋以穿晶方式擴展。通過預應變時效處理可以提高Ti-2.5Cu合金的綜合力學性能。
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2019, 36(6):31-35.
摘要:以TC19鈦合金棒材為研究對象,研究了該合金在β相區(qū)的晶粒長大特征和機制,并分析了其對拉伸性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在975～1 005℃,TC19鈦合金的β晶粒長大規(guī)律可用Beck方程描述,其在975、990、1 005℃的晶粒長大動力學指數(shù)分別為0.517、0.521、0.536。利用Arrhenius公式計算得到TC19鈦合金β晶粒長大的表觀激活能Q為226.9 kJ/mol。拉伸實驗結(jié)果表明,TC19鈦合金的室溫強度對原始β晶粒尺寸不敏感,其斷口形貌為典型的準解理斷裂。
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2019, 36(6):36-41.
摘要:針對電解法制鈦工藝中陰極產(chǎn)物(200 kg/d)處理過程出現(xiàn)的產(chǎn)品污染問題,自行設計了鈦質(zhì)球磨裝置,并對工藝參數(shù)進行了研究。設計的球磨裝置容積為320 L,直徑及高度均為1 080.9 mm,處理能為148.3 kg/h,需1臺功率為5 kW的電機。在球磨轉(zhuǎn)速為35 r/min、大中小(直徑分別為50、30、20 mm)3種磨球質(zhì)量比為1∶1∶2、液固比為4∶1和填充率為50%條件下球磨25 min后,獲得的鈦粉質(zhì)量可達到行業(yè)標準YS/T 654—2007中的TF-2級別,且粒徑分布與實驗室洗滌鈦粉相當。自行設計的鈦質(zhì)球磨裝置能夠滿足中試規(guī)模金屬鈦粉后處理的需求。
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2019, 36(6):42-46.
摘要:核反應堆包殼管的氫化物取向因子會較大程度的影響其力學性能和使用性能。為此,使用6輥精密管材矯直機對?10 mm的Zr-Sn-Nb系合金成品管材進行矯直實驗,研究輥縫值、彎曲量及矯直輥角度對其氫化物取向因子的影響。采用X射線衍射技術分析矯直管材的殘余應力,采用光學顯微鏡觀察高壓釜滲氫試樣的氫化物分布,并通過評級軟件檢測氫化物取向因子(Fn~(40°))。結(jié)果表明:輥縫值、彎曲量及矯直輥角度均對矯直后管材的殘余應力有顯著影響,并且管材氫化物取向因子隨著殘余應力的增大而增大。當輥縫值≥10 mm,彎曲量≤4.2 mm,矯直輥角度在31.5°～33.5°之間時管材殘余正應力≤35.6 MPa,切應力≤37.8 MPa,此時氫化物取向呈周向或接近周向,氫化物取向因子滿足技術要求。
