钛合金连接管件内径滚压成形的数值模拟

采用有限元软件DEFORM3D对U型套管形状钛合金连接管件内径滚压成形过程进行了三维刚塑性有限元模拟，得到变形区的速度场，以掌握管壁金属产生塑性变形填入套管凹槽的成形行为。井对影响连接件性能的齿槽尺寸、压下量进行了模拟，这对分析连接件密封质量具有一定的指导意义。     

内径滚压连接接头密封性能有限元分析

对钛合金导管内径滚压连接成形过程和装配组件耐压试验过程建立有限元模型,开展内径滚压连接接头密封性能研究,从弹性应变分布和接触力分布两方面进行分析,揭示了钛合金导管内径滚压连接接头密封机理;通过分析管套材料、内压力和扭矩对接头各组件间接触力的变化趋势,掌握了各因素对密封性能的影响规律。结果表明,管套材料屈服强度越大,弹性模量越小,连接件密封性能越好;在内压力作用下,装配件的密封性能好;装配扭矩增加到一定程度后,对密封无意义。     

钛合金导管无扩口内径滚压过程的数值分析

针对钛合金导管内径滚压成形中的关键问题进行了有限元模拟分析。模拟结果表明:成形中滚柱径向进给使导管材料既产生径向流动又产生轴向流动;成形后导管管套之间存在的残余接触力,是导管管套紧密连接在一起的重要原因;最后参考有限元模拟结果,进行了管套与导管的连接成形试验,试验结果与模拟结果吻合,并且连接试验件顺利通过连接强度试验,证明连接件具有较强的连接强度和良好的密封性能。     

内径滚压连接三维有限元分析

通过对成形过程中关键问题的合理处理,建立了钛合金导管内径滚压连接成形,利用ABAQUS/Dynamic Explicit算法进行模拟计算,真实地反映了物理试验中各组件的运动情况;探讨导管材料塑性变形特点、成形后位移场分布,以及导管与管套之间接触力随时间的变化规律,从而掌握了滚压连接成形特点,模拟结果与试验吻合较好。综合分析得出,导管材料嵌入管套凹槽形成拉脱阻力和导管与管套之间存在残余接触压力,是连接成形的机理。     

连接管件内径滚压成形有限元模型的建立及分析

本文主要对V型连接管件内径滚压成形三维有限元模拟中的关键问题进行了研究。对实际加工中的模具进行了必要的简化, 建立起符合实际加工过程的有限元仿真模型, 对坯料网格进行合理的划分, 给出模具与坯料间接触区约束及速度边界条件的处理方法。结果表明, 有限元仿真能比较真实地反映实际加工情况; 变形区的速度场反映了金属产生塑性变形填入套管齿槽的成形行为; 得到了齿槽宽度对连接件的成形性及成形载荷的影响。该模拟计算对于探索复杂的内径滚压成形规律具有重要意义。     

TA18钛合金板材焊接工艺对比研究

研究了直流钨极氩弧焊(直流TIG)、脉冲钨极氩弧焊(脉冲TIG)和激光焊接3种不同焊接工艺对TA18钛合金焊接接头宏观形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明,与直流TIG焊接工艺相比,脉冲TIG焊接工艺的高频脉冲促使电弧能量集中,整体的焊接热输入减小,焊缝宽度降低;激光焊接工艺可显著降低焊接接头宽度,与直流TIG焊接工艺相比,焊接接头宽度减少约69.5%。TA18钛合金激光焊接接头显微组织主要为网篮状排列的针状马氏体α′相及少量块状相变α相,且针状马氏体α′相更加细小。此外,激光焊接接头具有更高的显微硬度,但弯曲性能相对较低。     

航空用高强TA18钛合金管材的轧制工艺

通过试制不同规格的TA18实验管材,研究Q值、累积变形率以及退火温度对成品管的显微组织和力学性能的影响。结果表明:当变形率不大于55%,且Q值控制在0.53～1.14时,管材可顺利实现两辊轧制而不出现裂纹。随着变形率的增大,实验管材加工态的强度逐渐升高,塑性下降,但较小的变形率对塑性影响不大。随着退火温度的升高,管材的强度降低,塑性改善,加工硬化效应逐渐消除。另外,过小的变形率会造成管材的再结晶晶粒尺寸分布不均,进而导致塑性较低。经工艺优化,TA18实验管材的力学性能可达:UTS=920MPa,YS=755MPa,El=14%。     

TA15钛合金超塑成形/扩散连接的可行性研究

采用厚度为2、4 mm的TA15钛合金板材,通过超塑成形/扩散连接的方法制备TA15钛合金重要承力壁板。经宏观及显微镜观察、超声波无损检测发现,该壁板质量良好。制备与超塑成形/扩散连接壁板的材质、厚度、成形工艺及成形过程完全一致的试验件,考核其拉伸性能、疲劳性能、剪切性能。结果表明,采用该种工艺制造的TA15钛合金壁板的力学性能满足设计要求,同时也指出TA15钛合金超塑成形/扩散连接的工艺参数有待进一步优化。     

航空航天用TA18钛合金管材的研发及应用

简要介绍了TA18管材在国内外的研究发展和应用现状,分析了我国与国外在该管材研制技术、标准制定及应用方面的差距。美国在航空用TA18钛合金管材方面已有一系列标准,并不断加以修订、完善,且有成熟的生产技术,在航空航天领域广泛应用。我国中强级TA18钛合金管材已有应用,而高强级TA18钛合金管材的应用尚属空白。通过近几年的研究,国内高强级TA18管材的研制已经取得重大突破,有望在2～3年内实现国产化。     

冷轧TA18钛合金管材退火织构的形成机制

TA18钛合金管材因使用环境要求应具有特定的径向基面织构,退火温度是其重要影响因素之一,为了揭示管材退火织构的形成机制,选取Φ8 mm×0.6 mm冷轧管材以及经450、500、550、600、650、700、750℃/3 h等温度退火管材为试验材料,利用电子背散射衍射（EBSD）技术研究了管材晶粒在不同退火温度下的取向特性。结果表明：初始冷轧管材具有较强的径向基面织构,且■晶向主要平行于管材轴向;管材在450～550℃、550～650℃、650～750℃退火时分别发生了回复、再结晶及晶粒长大,管材织构的转变主要发生在再结晶及晶粒长大阶段,随着再结晶的发生,管材径向织构不断增强,再结晶后的■晶向主要平行于管材轴向。再结晶退火使管材径向织构增强的主要原因是,原冷轧管材中的细小晶粒具有比基体更强的径向取向,再结晶晶粒优先在这些细小晶粒处形核生长,并获得了强径向取向,在随后的晶粒长大过程中,这些强径向取向晶粒不断长大并占据优势,从而使管材表现出强径向分布的“再结晶织构”。     

TA12A高温钛合金超塑性工艺参数实验研究

为了研究TA12A高温钛合金的超塑性工艺参数,利用2 mm厚板材进行了不同温度和不同初始应变速率下的高温拉伸试验,并观察了920℃拉伸试样的显微组织。结果表明,TA12A板材在900~940℃范围内以不同初始速率拉伸的伸长率均超过400%,具有良好的超塑拉伸性能。在温度为940℃和初始应变速率为1×10~(-3)s~(-1)时,断后伸长率最大可达785%;考虑在实际生产过程中温度越高则高温驻留时间越长,对成形后的材料性能降低越明显,最终确定超塑成形的工艺参数为:温度920℃,初始应变速率1×10~(-3)s~(-1);在超塑变形过程中,拉伸段的晶粒尺寸变大是保温时间和应变诱导的共同作用结果。     

TA15钛合金A-TIG焊试验分析

从焊缝成形、焊缝气孔、接头力学性能、微观组织、接头抗腐蚀性能等方面对TA15钛合金A-TIG焊进行了试验研究,并和常规TIG焊进行了比较.结果表明,A-TIG焊能够有效减小熔宽、增加熔深;A-TIG焊能够有效减少气孔数量,提高接头的抗拉和抗弯性能;和常规TIG焊相比,A-TIG焊HAZ较窄且组织较细,而两者的焊缝区组织基本相同;活性剂的加入并没有降低A-TIG焊接头的抗腐蚀性能.总之,TA15钛合金A-TIG焊比常规TIG焊具有明显优势.     

多次加热成形对TA15钛合金复杂锻件组织性能的影响

研究了TA15钛合金复杂锻件多次加热成形时,小变形/无变形区的组织性能变化。结果表明,同一温度下,随加热次数增加,试验件强度塑性略有下降,加热次数对拉伸性能的影响不明显;加热温度对试验件性能影响明显,温度增高,强度降低。多次加热时,变形量大的试验件强度低于变形量小的试验件。为保证大型复杂锻件组织性能均匀性,多次锻造加热温度不宜高。     

模具与管材不同配合条件下中强TA18厚壁钛管数控弯曲变形行为

采用基于ABAQUS建立的中强TA18钛合金厚壁管数控弯曲有限元模型,研究了不同配合参数条件下中强TA18钛合金厚壁管数控弯曲过程中的壁厚变化和截面扁化行为,确定了适合于中强TA18厚壁管数控弯曲的压力模、弯曲模与管材间隙和摩擦的选取原则。结果表明,压力模和弯曲模与管材的间隙,对壁厚增厚率的影响较减薄率的影响显著,过大的压力模与管坯间隙会造成内侧小凸包缺陷,过大的弯曲模与管材间隙会造成外侧壁的严重塌陷。因此,弯曲模和压力模与管材的间隙应取较小的值;压力模和弯曲模与管材间的摩擦,对壁厚变化和截面扁化影响不大,因此,压力模和弯曲模与管材间可选用航空润滑油或拉深油进行润滑。     

铝合金连杆的楔横轧制坯优化研究

针对某汽车用铝合金连杆,在传统模锻制坯工艺的基础上,提出了楔横轧制坯的毛坯计算方法:首先确定计算截面位于毛坯的杆部还是头部,然后根据杆部、头部的位置不同给出该截面的计算直径和确定其长度的方法;进而分析了楔横轧制坯时坯料形状的优化评价指标;并对具体的铝合金连杆进行了有限元模拟.结果表明:采用楔横轧制坯,不仅加工工艺简单,...     

Microstructure evolution in the local loading forming of TA15 titanium alloy under non-isothermal condition

In this paper, the microstructure evolution and processing–microstructure relationship in the non-isothermal local loading forming of TA15 titanium alloy were studied through an analog experiment. Some new microstructural mechanisms are found, which are different from those under isothermal local loading forming. In the non-isothermal local loading forming, the tri-modal microstructure consisted of equiaxed primary α, lamellar α and β transformed matrix is achieved. The lamellar α, not produced under isothermal condition, is generated by β → α transformation due to the decrease of component temperature. With the same processing parameters, the volume fraction and grain size of primary α are both greater than those processed isothermally. The content of lamellar α decreases with heating temperature decreasing and little lamellar α can be found when the heating temperature drops to 930 °C. Under small deformation degree, the lamellar α distributes randomly in each feature region. As deformation increases, the lamellar α in transitional region and second-loading region present a preferred orientation perpendicular to the compression direction. The primary α content almost decreases linearly with heating temperature, which is different from the regular that under isothermal condition. Non-isothermal local loading forming with a higher heating temperature (near-β region) offers a cost-efficient way for the manufacture of TA15 titanium alloy large-scale integral components.     

基于BP神经网络的TA15钛合金加工图

通过热压缩试验得到了TA15钛合金在不同条件下的流动应力。以温度、应变、应变速率为输入变量,以流动应力为输出变量,建立了BP神经网络。进而利用训练好的BP神经网络建立了TA15钛合金的加工图。利用Prasad判据划分出流动稳定区与流动失稳区,并通过组织观察进行验证,从而可以为实际加工工艺的制定提供参考。     

显微组织对TA11钛合金棒材力学性能的影响

通过对TA11钛合金不同组织状态的棒材进行组织、性能检测分析,研究了初生α相含量和尺寸对TA11钛合金室温拉伸性能、热稳定性能、蠕变性能的影响。研究结果表明,初生α相含量对TA11钛合金的拉伸性能影响较小,但对合金的抗蠕变性能影响明显:初生α相含量在50%~90%范围内时,合金的室温拉伸性能、热稳定性能随初生α相含量的增加变化不明显,抗蠕变性能随初生α相含量的增加而提高;初生α相尺寸对TA11钛合金的拉伸性能、蠕变性能具有一定的影响,随着组织粗大程度的增加,拉伸强度降低,抗蠕变性能提高。     

TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能分析

以CaR与MgF2的混合物为活性荆，对TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能进行了分析，并和常规TIG焊进行了比较。结果表明：A-TIG焊能够有效减少气孔数量，提高接头的抗拉和抗弯性能；与常规TIG焊相比，A-TIG焊HAZ较窄且组织较细，而二者的焊缝区组织基本相同；活性荆的加入并没有降低A—TIG焊接头的耐腐蚀性能。