- 2020年第37卷第1期文章目次
>研究與應用
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2020, 37(1):1-8.
摘要:針對隨爐成形及到溫成形2種主要的熱成形工藝,通過高溫拉伸試驗,從TA32鈦合金熱成形流變性能及組織演變的角度出發(fā),首先研究溫度、變形速率、應變量等共性因素的影響,再對比分析2種熱成形工藝下不同升溫速率和冷卻方式等特性因素的影響。設計兩因素兩水平工藝試驗,分析不同高溫潤滑劑及熱成形條件下TA32鈦合金的氧化行為。結(jié)果表明:溫度為800℃、應變速率為0.001 s~(-1)、保溫時間為30 min、應變量為0.45～0.6,且選用到溫熱成形(升溫速率為800℃/5 min,空冷)時,TA32鈦合金的變形抗力較低,塑性較好,晶粒較為均勻,β相等軸晶粒較多,綜合成形性能較好;到溫成形條件下,選用立方氮化硼(CBN)作為高溫潤滑劑時,成形件的氧化程度最低。綜合考慮,TA32鈦合金板材最優(yōu)高溫成形方案為到溫成形工藝并采用CBN作為高溫潤滑劑。
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2020, 37(1):9-16.
摘要:研究了激光選區(qū)熔化(SLM) TC4鈦合金沉積態(tài)和退火態(tài)顯微組織的特征及其對力學性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:合金組織沿激光選區(qū)熔化成形高度方向呈現(xiàn)外延生長,形成柱狀晶,晶內(nèi)存在大量的針狀馬氏體α'相。退火后,晶內(nèi)的針狀α'相轉(zhuǎn)變?yōu)棣?β板條組織。隨著退火溫度的升高,組織中α相含量逐漸降低,α片層逐漸粗化,β相含量逐漸升高;室溫拉伸強度逐漸降低,塑性逐漸升高,顯微硬度逐漸降低。經(jīng)過800℃×2 h/FC退火熱處理后,激光選區(qū)熔化成形TC4鈦合金具有最佳的強度與塑性匹配。
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2020, 37(1):17-21.
摘要:研究了核反應堆殼體用Ti-5331合金熱軋板材在不同退火溫度下的顯微組織與力學性能。結(jié)果表明:Ti-5331合金板材在相變點以下隨著退火溫度的升高,初生α相含量逐漸減少,β轉(zhuǎn)變相含量明顯增加。當退火溫度為700℃時,開始發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶,800℃時為等軸組織,900℃時為雙態(tài)組織,950℃時為網(wǎng)籃組織。隨著退火溫度的升高,合金板材的抗拉強度先下降后上升,屈服強度呈下降趨勢,屈強比逐漸減小;當退火溫度在相變點以下時,板材沖擊韌性隨退火溫度升高呈上升趨勢,當超過相變點后沖擊韌性急劇下降;退火溫度對塑性影響較小。經(jīng)900℃×1 h/AC退火處理的Ti-5331合金板材有著較好的綜合性能,抗拉強度為920 MPa,延伸率為15%,V型缺口沖擊韌性達到93 J/cm~2。
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2020, 37(1):22-26.
摘要:將α+β兩相區(qū)變形的Ti60合金鍛件分別在950、995、1 015℃進行固溶處理,研究了固溶溫度和冷卻方式對Ti60合金微觀組織及持久性能的影響。結(jié)果表明:Ti60合金的顯微組織和持久性能受固溶溫度和冷卻方式的雙重影響。950℃固溶處理,冷卻方式對合金組織的影響較小,空冷試樣的持久性能略低于油冷試樣。995℃和1 015℃固溶處理,隨溫度的升高組織中的初生α相含量降低,空冷組織中的初生α相尺寸略大于油冷組織;在實驗溫度范圍內(nèi),Ti60合金的持久性能隨固溶溫度的升高而升高,且在相同固溶溫度下,空冷試樣在600℃、340 MPa下的持久壽命明顯高于油冷試樣。次生α相的含量和α板條/α集束的尺寸是影響Ti60合金持久壽命的重要因素,合金的持久壽命與二者成正相關(guān)。
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2020, 37(1):27-31.
摘要:Ti90合金是我國自主研發(fā)的一種新型近α型鈦合金,具有高比強度、高韌性、耐蝕和加工性能好等優(yōu)點。本課題組前期對Ti90合金進行了成分優(yōu)化,得到一種名義成分為Ti-5. 5Al-4. 0Zr-1. 0Sn-0. 3Mo-1. 0Nb的優(yōu)化合金。利用X射線衍射儀、金相顯微鏡、電子探針顯微分析儀、電子萬能試驗機和電化學工作站等檢測儀器,對Ti90及其優(yōu)化合金的組織與力學性能進行對比分析。結(jié)果表明,優(yōu)化合金組織為帶有網(wǎng)籃特征的魏氏組織,原始β晶界和α集束清晰可見,有少量殘留β相分布于α片層之間。與Ti90合金相比,優(yōu)化合金的壓縮屈服強度與斷裂韌性得到了顯著的提高,極限應變量有所增加,電化學腐蝕性能較好。
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2020, 37(1):32-36.
摘要:采用正交實驗方法,應用放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)制備出Y_2O_3含量分別為0.2%、0.6%、0.8%的Ti-6Al-4V合金,探究燒結(jié)溫度、燒結(jié)壓力、Y_2O_3含量和保壓時間對Ti-6Al-4V合金顯微組織、燒結(jié)密度和力學性能的影響,優(yōu)化燒結(jié)工藝。結(jié)果表明,燒結(jié)溫度對燒結(jié)密度的影響最大,接下來依次為燒結(jié)壓力、Y_2O_3含量、保壓時間;燒結(jié)溫度對力學性能的影響最大,接下來依次為Y_2O_3含量、燒結(jié)壓力、保壓時間。當燒結(jié)溫度1 200℃、燒結(jié)壓力50 MPa、保壓時間5 min、Y_2O_3含量0.6%,燒結(jié)樣的密度和壓縮強度高,分別達到4.413 8 g/cm~3、1 881.4 MPa,相比未添加Y_2O_3的Ti-6Al-4V合金,其壓縮強度提高15.7%。
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2020, 37(1):37-41.
摘要:研究了TA15鈦合金變截面大型鍛件初生α相含量與室溫和500℃高溫拉伸性能的關(guān)系,系統(tǒng)分析了TA15鈦合金兩相區(qū)鍛造工藝窗口內(nèi)鍛造加熱溫度、冷卻速率、截面厚度、加熱火次等參數(shù)對初生α相含量的影響規(guī)律。結(jié)果表明:加熱溫度高、冷卻速率快、截面厚度薄、加熱火次多,初生α相含量低;反之亦然,并給出了定量關(guān)系。對于大型復雜TA15鈦合金鍛件的制備,在制訂工藝時必須充分考慮各種因素的影響,在了解初生α相含量對性能影響規(guī)律的基礎上,根據(jù)服役性能要求,控制初生α相的含量。
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2020, 37(1):42-47.
摘要:針對80 MN海綿鈦壓機所壓制的電極塊從凸模中脫模困難及電極塊密度分布不均的問題,通過有限元軟件模擬分析了電極塊在脫模過程中,凸模和電極塊的應力場、主應力、速度場分布情況,定量分析了電極塊所受的摩擦力,找出了脫模困難的原因。在此基礎上,優(yōu)化了凸模成型面形狀,模擬分析了優(yōu)化后凸模尖角處的強度、脫模過程及電極塊的密度分布情況。優(yōu)化后的凸模不僅徹底解決了電極塊脫模困難的問題,而且電極塊密度不均勻的情況得到了改善。
