摘要:钛火是现代航空发动机的典型灾难性事故,压气机转子与静子的异常摩擦是其主要热源。采用动网格方法结合等效模型建立转子与静子试件的三维热-力-磨损耦合有限元模型,对不同摩擦接触压力和环境温度等条件下550℃阻燃钛合金TF550摩擦着火过程的温度场进行数值建模与仿真分析。结果表明,在室温、200 N摩擦接触压力条件下,TF550钛合金静子试件在7.2 s达到着火温度,此时转子试件温度仍维持在1 000 K,比静子试件低约900 K;当摩擦接触压力从200 N增大至400 N时,摩擦着火延迟时间为3.3 s;当摩擦接触压力提升至700 N时,着火延迟时间缩短至2 s以内;在823 K的环境温度下,静子试件的摩擦着火延迟时间为5 s,比室温下的摩擦着火延迟时间缩短了2.2 s;相对于环境温度的影响,摩擦接触压力对TF550钛合金摩擦着火升温速率的影响更大。

摘要:采用球磨法将石墨烯与TC4预合金粉末混合,通过放电等离子烧结工艺在1 200℃制备了石墨烯/TC4复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等研究了复合粉末混合前后的形貌和物相结构;采用显微硬度计、Gleeble-3800D热模拟试验机等分析了复合材料的显微硬度和压缩性能。结果表明:通过干法球磨和放电等离子烧结工艺制备的复合材料组织致密,石墨烯与TC4原位生成的TiC在晶界处析出,提高了复合材料的力学性能。复合材料的室温压缩强度和屈服强度,相对于基体分别提高了17.03%和12.5%;硬度和延伸率分别提高了18.2%和60%。石墨烯的加入使得TC4基体晶粒细化,同时与基体反应生成了TiC颗粒,对基体产生了强化效果。

摘要:TC18钛合金在退火状态下的屈服强度非常高,进行动态力学性能测试存在一定困难,可优先考虑采用数值模拟方法对其动态力学性能进行研究,而数值模拟结果的精确性主要取决于合金本构方程的精确性。为了减少数值模拟与实验结果之间的差异,在Johnson-Cook模型的基础上做了调整,利用ABAQUS软件的子程序接口自定义了材料本构子程序UMAT,以代码的形式来扩展ABAQUS程序的功能。通过与ABAQUS/Standard软件分析结果以及实验结果的对比,验证了自定义材料本构子程序UMAT计算结果的精确性与可靠性。该研究可为TC18钛合金的结构设计提供参考。

摘要:研究了电子束熔丝沉积(EBRM)TC4钛合金堆积体横截面的低倍、高倍组织特征及不同特征位置的拉伸性能。结果表明,TC4钛合金堆积体低倍组织呈柱状晶形貌,随着堆积高度增加,柱状晶宽度逐渐增加,晶内组织有从模糊晶向清晰晶转变的趋势。高倍显微镜下模糊晶区α板条呈编织状排列,清晰晶区α板条呈平行排列并形成粗大集束。α板条的排列方式对拉伸强度影响较小,但对塑性影响较大。平行排列的α集束内易产生局部变形,导致清晰晶区拉伸塑性较低。

摘要:对固溶处理后的Ti-2.5Cu合金分别施加0.05、0.1、0.15、0.2的拉伸预应变,随后进行一次时效(400℃×24 h/AC)和二次时效处理(475℃×8 h/AC),研究了预应变时效处理对Ti-2.5Cu合金拉伸性能和低周疲劳性能的影响。结果表明:二次时效后析出的Ti_2Cu粒子尺寸较一次时效有了明显的长大;一次时效处理的合金强度随预应变量的增加而升高,而二次时效处理的合金强度随预应变量的增加先增加,当预应变量超过0.15后,开始下降;2种时效工艺处理的合金延伸率均保持在较高的水平。在考虑应变回复的基础上,建立了Ti-2.5Cu合金预应变时效的强度预测模型,其理论预测值与实验结果相吻合;一次时效和二次时效后的疲劳寿命相当,都表现为循环软化,疲劳裂纹以穿晶方式扩展。通过预应变时效处理可以提高Ti-2.5Cu合金的综合力学性能。

摘要:以TC19钛合金棒材为研究对象,研究了该合金在β相区的晶粒长大特征和机制,并分析了其对拉伸性能的影响规律。结果表明,在975～1 005℃,TC19钛合金的β晶粒长大规律可用Beck方程描述,其在975、990、1 005℃的晶粒长大动力学指数分别为0.517、0.521、0.536。利用Arrhenius公式计算得到TC19钛合金β晶粒长大的表观激活能Q为226.9 kJ/mol。拉伸实验结果表明,TC19钛合金的室温强度对原始β晶粒尺寸不敏感,其断口形貌为典型的准解理断裂。

摘要:针对电解法制钛工艺中阴极产物(200 kg/d)处理过程出现的产品污染问题,自行设计了钛质球磨装置,并对工艺参数进行了研究。设计的球磨装置容积为320 L,直径及高度均为1 080.9 mm,处理能为148.3 kg/h,需1台功率为5 kW的电机。在球磨转速为35 r/min、大中小(直径分别为50、30、20 mm)3种磨球质量比为1∶1∶2、液固比为4∶1和填充率为50%条件下球磨25 min后,获得的钛粉质量可达到行业标准YS/T 654—2007中的TF-2级别,且粒径分布与实验室洗涤钛粉相当。自行设计的钛质球磨装置能够满足中试规模金属钛粉后处理的需求。

摘要:核反应堆包壳管的氢化物取向因子会较大程度的影响其力学性能和使用性能。为此,使用6辊精密管材矫直机对?10 mm的Zr-Sn-Nb系合金成品管材进行矫直实验,研究辊缝值、弯曲量及矫直辊角度对其氢化物取向因子的影响。采用X射线衍射技术分析矫直管材的残余应力,采用光学显微镜观察高压釜渗氢试样的氢化物分布,并通过评级软件检测氢化物取向因子(Fn~(40°))。结果表明:辊缝值、弯曲量及矫直辊角度均对矫直后管材的残余应力有显著影响,并且管材氢化物取向因子随着残余应力的增大而增大。当辊缝值≥10 mm,弯曲量≤4.2 mm,矫直辊角度在31.5°～33.5°之间时管材残余正应力≤35.6 MPa,切应力≤37.8 MPa,此时氢化物取向呈周向或接近周向,氢化物取向因子满足技术要求。