TC4（Ti—6Al—4V）钛板超塑性成形后的力学性能研究

通过对 Ｔ Ｃ４（ Ｔｉ６ Ａｌ４ Ｖ）钛板超塑性成形后的试件进行常温双向拉伸和定量金相分析，并采用一元线性回归的数理统计方法进行数据处理，得出了 Ｔ Ｃ４ 钛板超塑成形后σ０．２、σｂ 与晶粒平均直径的定量关系。并简要分析了超塑性成形后材料力学性能变化的规律和原因。本文的试验结果可作为其它类型超塑性材料超塑成形后力学性能分析的参考。     

Non-Steady-State Creep Behavior in Tube Gas Forming

A steady-state creep equation is commonly used in the analysis of superplastic forming or other elevated temperature forming processes. However, in Hot Metal Gas Forming of tubes, the effective stress increases as tube diameter expands and wall thickness decreases, and a steady-state creep condition does not exist. Thus, non-steady-state creep behavior of materials becomes important. This paper presents some experimental results on transient creep behavior of a magnesium alloy, and provides an analysis on transient creep behavior and its application in tube forming mechanics. It is verified that non-steady-state creep plays important role in the gas tube forming at elevated temperatures. This article was presented at Materials Science & Technology 2006, Innovations in Metal Forming symposium held in Cincinnati, OH, October 15-19, 2006.     

TiN海绵颗粒与Ti界面区氮的扩散和相变

为了理解轻元素TiN及TiN夹杂在Ti合金中的溶解行为,实现研究了海绵TiN颗粒在CpTi和Ti-6Al-4V合金中界面的扩散和相变行为,对比了合金元素对N的扩散和相变的影响规律。TiN颗粒在高温下植入液态金属中进行溶解和扩散,用电子探针检测了在铸态和热处理状态下,含氮α相中氮及其合金元素在界面处沿基体金属方向的扩散浓度分布。实验观察到相变区内很徒的N元素浓度分布,结合Ti-N二元系相平衡特点,考察了合金元素对N扩散和相变的影响。比较CpTi和Ti-6Al-4V的结果表明,Al,V合金元素对界面附近N的扩散及TiN的溶解表现出阻滞作用。     

钒、钛元素对Fe-C合金等温转变动力学和形成组织的影响

研究了含钒、钛元素的Ｆｅ－Ｃ合金等温转变动力学和组织转变。等温相变时,铁素体以激发形核方式成核,以扩散型的台阶侧向生长而长大,岛状组织（Ｍ＋Ａ）是中间相变产物,最终产物为铁素体与碳化物。分析了钒、钛元素的碳（氮）化物析出的相形貌、结构和化学组成的关系,提出了碳（氮）化物析出相的在奥氏呈立方形态析出,在铁素体中呈片状形态析出,延长等温转变时间、上两种碳（氮）化物发生球化。讨论了硅、锰元素对Ｆｅ－Ｃ合     

Experiments with a Low-Cost Hot Isothermal Pressing Machine Developed for Superplastic Forming

Hot isothermal/isostatic pressing machines are technically good candidates for superplastic forming (SPF) of otherwise hard-to-shape materials such as superalloys. These machines are, however, very expensive so that small or medium-size enterprises can not afford them. This has impeded widespread use of SPF processing. In an attempt to alleviate the problem, the authors have developed a laboratory model of an affordable hot isothermal pressing machine with differential gas pressure as the forming medium. Careful selection of process parameters such as temperature, gas pressure, strain rate, and process time as well as monitoring of thickness changes in a workpiece has a pivotal role in successful operation of such machine. It has been illustrated in this article that SPF can be successfully performed with this machine on the basis of process parameters estimated with existing analytical relations. The performance of this machine has been verified by several experiments on SPF of titanium-based sheets, as reported in this article.     

Technical and Cost Study of Superplastic Forming of a Lightweight Aluminum Door Structure

The expanded forming limits associated with superplastic forming (SPF) makes it an attractive option for the manufacture of complex parts from aluminum sheet. In this work SPF is used as an enabling technology to remove cost and mass from a multi-piece aluminum door inner structure. In the new design, panels manufactured using SPF are applied to consolidate parts and eliminate the use of expensive castings and stampings. The functional requirements of the new door system were confirmed with CAE while the ability to superplastically form the parts was confirmed with unique finite element tools specifically developed for the process. Finally, a technical cost model was applied to determine the cost of the SPF parts and to compare them with the actual part costs of the original design. This article was presented at Materials Science & Technology 2006, Innovations in Metal Forming symposium held in Cincinnati, OH, October 15-19, 2006.     

喷涂涂层对钛合金超塑性能的影响

通过采用在钛合金TC4(Ti-6Al-4V)表面喷涂锆英石粉料来获得保护层的办法，研究了锆英石陶瓷涂层对钛合金TC4在高温拉伸试验时超塑性成形的影响。结果表明，锆英石涂层减轻了钛合金表面的高温氧化程度，提高了钛合金TC4的超塑性性能。     

一种可在低温高应变速率下超塑成形的钛合金研究及其 …

研制出一种以 Ti2 Co相弥散强化 α- Ti基体的钛合金 Ti- 8Co- 5 Al。实验表明 ,在变形温度为 72 5℃ ,应变速率为 1× 10 - 3s- 1 的条件下可获得断裂延伸率 70 8%。从实测应变速率敏感性指数为 0 .47,并结合试样断口处纵向剖面显微组织的扫描电镜观察 ,表明在Ti- 8Co- 5 Al合金中发生了α- Ti晶界及α- Ti/ Ti2 Co相界的滑移为主要变形机制的变形过程。采用 Ti- 8Co- 5 Al合金在 730℃和 1× 10 - 3s- 1 应变速率条件下成功地等温锻造出飞机零件 ,比 Ti- 6 Al- 4V合金低约 2 10℃     

钛合金固态相变的研究进展

综述了近年来国内外学者在钛合金固态相变理论和实验研究方面的进展情况，介绍了几种钛合金固态相变的研究实验方法，并对钛合金中马氏体、硼、亚稳脚分解等相变动力学、晶体学以及组织的演变、形核生长等进行了总结和归纳。     

变摩擦正反向超塑成形壁厚均匀的TC4钛合金深筒形件

1C4钛合金深筒形件厚度精度要求为(1.6±0.2)mm,据此设计了多种预成形模形状,采用MARC有限元模拟研究不同形状预成形模对最终深筒形件侧壁厚度分布的影响规律及不同预减薄区域的作用.分析预成形模和终成形模的表面摩擦系数分别对成形件壁厚分布的影响,并提出模具型面变摩擦控制厚度分布的方法.结果表明:预成形模对于板料压边部分环形带区域和筒形件底部区域的局部预减薄,对最终侧壁的厚度分布有非常大的改善.同时,合理地增大预成形模的表面摩擦能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高工件最终壁厚分布的均匀性有利.减小终成形模的摩擦,可以使板料趋于整体变形,壁厚分布趋于均匀.根据模拟结果,采用机械加工方法增加预成形模表面摩擦系数,在终成形模表面喷涂BN润滑剂降低摩擦系数.最后,通过正反向超塑成形试验制得厚度分布在1.50～1.78mm范围内的TC4钛合金深筒形件.     

钛合金冷坩埚连续熔铸过程定向凝固

水冷铜坩埚存在很强的侧向散热,而定向凝固则必须保证单向热流,分别从电磁力、温度场及传热3方面来分析冷坩埚定向凝固的可行性.结果表明:在三相点焦耳热最大,感应焦耳热弥补了侧向散热,保证在下驼峰与坩埚接触点Z0附近区域等温线近乎平直,能够利用冷坩埚实现钛合金的定向生长.增大电磁压力,提高熔体过热度,可以减小坩埚壁的侧向散热,有利于冷坩埚实现定向凝固.     

热处理对激光立体成形TA15合金组织及力学性能的影响

研究了激光立体成形TA15钛合金沉积态、退火态、固溶时效态以及双固溶时效态4种状态的组织及力学性能。结果表明:沉积态组织为大量不同取向相互交叉的发达魏氏α+β板条,其拉伸性能表现出一定的各向异性。经退火后,显微组织没有明显变化,塑性在强度降低不多的情况下得到了提高。退火态试样具有良好的综合拉伸性能,达到了锻件退火态的拉伸性能标准。经固溶时效处理后可得到粗化的α初+α’组织,成形件的强度显著提高。经双固溶时效后可得到粗化α初+细化α次+α’组织,强度稍有降低。与室温相比,4种状态均呈现出高温强度降低而塑性提高的特点。对于不同的热处理状态,成形试样的洛氏硬度HRC处于30~45范围变化,不同热处理态的硬度变化与拉伸性能中的强度变化趋势一致。     

离心铸造钛合金件的力学性能变化规律

采用水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼设备,制备离心力场下不同旋转时间的钛合金铸件,研究离心半径、补缩冒口以及旋转时间对钛合金铸件的抗拉强度、屈服强度、延伸率和显微硬度的影响规律.结果表明:离心旋转时间相同时,钛合金铸件的力学性能随着离心半径的增加而改善,有补缩冒口时可以获得力学性能优异的铸件.旋转时间15与1.5 min相比,获得的铸件力学性能更优异,这是由于铸件显微组织细化,导致晶界强化,位错滑移的阻力增大所造成的.     

大型变壁厚TC4半球超塑胀形工艺研究

对大型TC4钛合金变壁厚半球壳体的超塑胀形工艺进行了研究。采用数值模拟手段先后分析了单向胀形和正反胀形后半球毛坯的壁厚分布规律,指出了正反胀形工艺在壁厚分布上的优势,并给出了反胀模具型面曲线优化的关键参数及其对成形壁厚分布的影响规律。用优化后的模拟数据结果指导实际实验参数设计,在理论分析基础上进行了实验验证。结果表明,数值模拟数据较好地预测了超塑成形后的半球壁厚分布,利用优化后的正反胀模具实现了半球实验件的壁厚按需分配。成形后材料强度略有下降,延伸率得到提升。正反胀形方法能够明显提高钛合金板材的材料利用率和后续毛坯的车加工效率,降低制造成本。     

Ti600，TC21和Ti40合金吸放氢行为

研究Ti600,TC21和Ti40合金的吸放氢行为。结果表明,Ti600,TC21和Ti40合金的吸氢与放氢的初始温度分别为573和578.5 °C,580和628.1 °C,515和540 °C。Ti600和TC21合金的吸放氢行为相似,而Ti40合金的吸放氢能力优于其他两种合金。     

Effects of Microstructural Factors on Adiabatic Shear Behaviors of Ti6441 Alloys

针对Ti-6Al-4V-4Zr-Mo(Ti6441)合金采用不同的热处理工艺得到等轴和片层2种微观组织,使用分离式Hopkinson Bar技术对2种组织的试样进行动态剪切试验,研究微观组织对该合金绝热剪切敏感性的影响。结果表明:相同加载条件下,片层组织绝热剪切敏感性较等轴组织低;2种组织动态强度接近,但片层组织较等轴组织具有更好的动态延展性;片层组织试样中的绝热剪切带出现分叉现象,从而可以消耗更多的变形能。     

钛及钛合金的氢渗过程研究

氢在钛中的扩散渗透进程分为3种模式，一是渗入钛基体中的氢与钛氢化合物自身分解的氢在氢压的推动作用下在钛基体内扩散；二是氢被位错所携带一同运动而进行扩散；三是形成的钛氢化合物的生成和迁移。     

TiC／Ti合金中共晶TiC形态的形成机制研究

自生颗粒增强钛基复合材料中的TiC增强相，可分为初生TiC和共晶TiC，它们的形态、尺寸及形成机制均不尽相同。利用SEM、XRD、EDX等手段研究了钛合金中共晶TiC的形态及形成机制。合金中含碳量不同时，可能形成规则共晶或离异共晶。成分处于共晶点附近的合金，由于两相共生生长，β—Ti抑制了TiC的分枝，使TiC呈棒状或颗粒状，形成规则共晶。含碳量远低于共晶成分时易形成离异共晶，共晶反应发生在初生β—Ti枝晶的间隙中，多数共晶β—Ti依附于初生β—Ti生长，TiC与熔体接触增多，易分枝，而大量初生β—Ti的存在使TiC分枝受空间限制，只能在二维方向上分枝，从而促使羽毛状TiC的形成。Mo、Sn等合金元素的加入可使共晶TiC形态成为球团状。