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热等静压制备TC4合金内筋圆筒工艺优化、致密化行为与组织性能

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中国有色金属学报 2024年

作者：徐博董添添邓太庆易卓勋徐岩贾建波航天材料及工艺研究所中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室燕山大学先进制造成形技术及装备国家地方联合工程研究中心

采用有限元模拟技术研究了TC4合金内筋筒形件在热等静压（HIP）过程中的致密化行为，通过响应面技术获得了优化的HIP工艺参数，并开展了优化工艺的HIP实验。分别对HIP制备TC4合金内筋筒形件的不同部位开展致密度、力学性能测试和微观组... 详细信息

采用有限元模拟技术研究了TC4合金内筋筒形件在热等静压（HIP）过程中的致密化行为，通过响应面技术获得了优化的HIP工艺参数，并开展了优化工艺的HIP实验。分别对HIP制备TC4合金内筋筒形件的不同部位开展致密度、力学性能测试和微观组织、断口形貌表征。结果表明：TC4合金内筋筒形件的外表面优先致密，筒壁和筒底芯部的致密度最高，HIP压力对致密化的贡献高于保温保压时间。HIP制件筒壁和筒底的组织致密均匀、室温拉伸性能接近，筒壁室温拉伸性能均略优。350℃温度下，拉伸性能差值进一步缩小，抗拉强度保持率达到近70%。室温和350℃拉伸变形试样均展示以韧性断裂为主的断裂特征。

关键词： TC4合金内筋筒形件热等静压致密化微观组织力学性能

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***% Al合金的等温锻造模拟

材料科学与工艺 2013年第4期21卷 89-94页

作者：邓太庆胡连喜哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

采用热摸投压缩试验研究了粉末冶金***％Al合金在温度为900-1200℃、泣变速率为0．001-0．02s^-1范固内昀高温变形特性，发现合金的流动应力应变曲线具有流变软化特性，并得出该合金绚流变应力本构模型．利用有限元软件对***％Al合金V... 详细信息

采用热摸投压缩试验研究了粉末冶金***％Al合金在温度为900-1200℃、泣变速率为0．001-0．02s^-1范固内昀高温变形特性，发现合金的流动应力应变曲线具有流变软化特性，并得出该合金绚流变应力本构模型．利用有限元软件对***％Al合金V型件在不同工艺参数下昀等温锻造过程进行摸掇。结果表明，提高变形温度和碱小锻造速度，都毹降低锻造所需昀戴荷，且使温度和等效应交分布也越均匀，不另产生裂纹，而且预成型坯的形状对锻造过程也有很大影响．

关键词： Ti-47 at%Al合金等温锻造有限元模拟流变应力

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TiAl基合金等温成形数值模拟

TiAl基合金等温成形数值模拟

作者：邓太庆哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

TiAl基合金因其轻质、高温强度、抗蠕变和抗氧化性能突出等优点,引起了国内外学者的广泛关注。但这类材料的塑性差、高温变形抗力大,使其难以加工成形,阻碍了其实用化。为了更好地理解TiAl基合金在等温成形过程中的变形规律及其影响因素... 详细信息

TiAl基合金因其轻质、高温强度、抗蠕变和抗氧化性能突出等优点,引起了国内外学者的广泛关注。但这类材料的塑性差、高温变形抗力大,使其难以加工成形,阻碍了其实用化。为了更好地理解TiAl基合金在等温成形过程中的变形规律及其影响因素,避免大量人力、物力和财力的浪费,有限元技术在研究零件成形过程中发挥了重要作用,它为预测成形过程中的变形行为、可能产生的缺陷和确定最佳工艺参数等提供了理论依据。本文通过等温恒应变速率压缩实验和正交实验的研究,揭示了Ti-47Al(原子比)合金热变形过程中变形温度、应变速率和应变对流动应力的影响规律,发现Ti-47Al合金流动应力受变形温度和应变速率影响显著,是热敏感型和应变速率敏感型材料。以Ti-47Al合金高温变形的应力—应变曲线的特征分析为基础,利用逐步回归法建立了Ti-47Al合金的高温变形时的流动应力模型。该模型不仅考虑了变形温度、应变和应变速率对变形行为的影响,而且使用方便。验证结果表明,Ti-47Al合合金高温变形时的流动应力模型能较好地描述合金的高温变形行为,为提高数值模拟精度提供了一定条件。基于DEFORM/2D平台材料流动应力模型子程序的开发,将Ti-47Al合金高温变形时的流动应力模型耦合到有限元中,建立了有限元变形—传热耦合的模拟系统,并对Ti-47Al合金连接件的等温锻造过程进行了二维变形—传热耦合模拟。研究了变形工艺参数,包括变形温度、上模速度、摩擦及坯料形状对零件成形过程中应力、应变和温升的影响,计算了各种变形条件下的位移—载荷曲线。研究结果表明,上模速度和变形温度对零件成形和所需载荷有着显著的影响。上述研究为Ti-47Al合金零件的等温锻造工艺的优化设计及质量控制提供了理论和技术上的支持。

关键词： TiAl基合金高温流动应力模型等温锻造数值模拟

Ti/Al固相扩散反应行为及其动力学研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2017年第8期46卷 2080-2086页

作者：孙宇万志鹏胡连喜吴兵华邓太庆哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001

研究了Ti/Al热处理温度为520~630℃之间不同温度条件下的固相扩散反应,实验选用Ti/Al粉末压坯作为研究TiAl_3金属间化合物反应动力学模型的原始材料,当热处理时间达到46 h条件下,TiAl_3金属间化合物相在Ti/Al界面生成,实验结果显示TiAl_... 详细信息

研究了Ti/Al热处理温度为520~630℃之间不同温度条件下的固相扩散反应,实验选用Ti/Al粉末压坯作为研究TiAl_3金属间化合物反应动力学模型的原始材料,当热处理时间达到46 h条件下,TiAl_3金属间化合物相在Ti/Al界面生成,实验结果显示TiAl_3相沿TiAl_3/Al界面的生长速率明显优于沿Ti/TiAl_3界面的生长速率。此外,建立了TiAl_3固相扩散反应动力学方程,Ti/Al固相扩散反应激活能和动力学指数分别为170.1 k J·mol^(-1)和0.5。通过对不同热处理条件下试样进行成分分析得到,在热处理工艺为590℃/4.5 h条件下,铝完全消耗,而590℃/3.5 h条件下仍有多余的铝剩余,该实验结果与所建立的固相反应扩散动力学模型相一致,表明该模型能够很好地预测Ti/Al材料固相反应的进行状态。

关键词： Ti/Al 动力学方程扩散反应金属间化合物

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复杂钛合金进气道热等静压近净成形技术研究

推进技术 2022年第8期43卷 378-384页

作者：张海洋史金靓张绪虎阴中炜邓太庆许秀芝航天材料及工艺研究所北京100076

冲压发动机进气道是一种复杂异形薄壁钛合金构件,成形难度非常大。以TA15钛合金粉末为原材料,利用热等静压近净成形技术在国内首次研制成功进气道,实现了整体结构的一次成形,并成功通过飞行考核。从进气道本体取样,测试了不同位置的组... 详细信息

冲压发动机进气道是一种复杂异形薄壁钛合金构件,成形难度非常大。以TA15钛合金粉末为原材料,利用热等静压近净成形技术在国内首次研制成功进气道,实现了整体结构的一次成形,并成功通过飞行考核。从进气道本体取样,测试了不同位置的组织。结果表明:热等静压TA15钛合金不同位置组织均匀性好,主要以板条状或片层状α相为主。在粉末颗粒边界大应变带周围分布着等轴α相,相间分布少量的细小β相。测试了材料各项性能,其平均室温抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、500℃抗拉强度、断裂韧性和冲击韧性分别为995MPa,924MPa,18.2%,43%,673MPa,90.6MPa·m^(1/2)和51.4J/cm2,各项性能数据均达到了GJB2744A-2007中规定的TA15钛合金锻件的水平,综合性能良好。

关键词：冲压发动机进气道钛合金薄壁结构成形技术力学性能热等静压

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Cu-Ag-Zr合金的组织与性能优化

航空材料学报 2014年第6期34卷 40-46页

作者：任秀峰阴中炜邓太庆陈永来涂罡航天材料及工艺研究所北京100076

通过拉伸性能测试、金相组织观察、电子显微分析等方法研究固溶时效和形变热处理工艺对Cu-3Ag-0.5Zr组织和性能的影响,得出了最佳热处理工艺。研究结果表明,经940℃/40min固溶(水冷)+500℃/2h(空冷)处理后合金的强度和塑性可以得到最佳... 详细信息

通过拉伸性能测试、金相组织观察、电子显微分析等方法研究固溶时效和形变热处理工艺对Cu-3Ag-0.5Zr组织和性能的影响,得出了最佳热处理工艺。研究结果表明,经940℃/40min固溶(水冷)+500℃/2h(空冷)处理后合金的强度和塑性可以得到最佳配合,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为124MPa,289MPa和37.6%。形变热处理中的预冷变形能有效地强化合金,形变量为40%时,合金能够获得最优的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为421MPa、350MPa和16.7%。

关键词： Cu-Ag-Zr 热处理组织力学性能

TA15粉末冶金产品热等静压成形工艺过程的数值模拟

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宇航材料工艺 2017年第4期47卷 19-22页

作者：王冰纪玮邓太庆赵丰林岩松航天材料及工艺研究所北京100076

针对高品质粉末冶金新产品的研发,为了减少其研发周期、降低试验成本,采用Marc模拟软件,对轴承座产品的热等静压近净成形过程进行了有限元数值模拟。结果表明:经工艺成形后,产品几何外形尺寸变化较大,相对密度整体达到0.98,局部尖端位... 详细信息

针对高品质粉末冶金新产品的研发,为了减少其研发周期、降低试验成本,采用Marc模拟软件,对轴承座产品的热等静压近净成形过程进行了有限元数值模拟。结果表明:经工艺成形后,产品几何外形尺寸变化较大,相对密度整体达到0.98,局部尖端位置相对密度仅为0.85,对此提出了改进包套结构和芯模结构形式、局部增加装粉量等方案,提高局部位置致密度,保证产品整体质量,为产品的实际生产提供了理论指导作用。

关键词：热等静压数值模拟相对密度

重复使用液体火箭发动机用材料及工艺研究进展

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宇航材料工艺 2023年第5期53卷 1-14页

作者：姚草根张大海刘凤娟吕宏军邓太庆航天材料及工艺研究所北京100076

系统梳理了国外几种典型的可重复使用液体火箭发动机用材料及工艺情况,着重介绍了氢氧火箭发动机、液氧/煤油火箭发动机、液氧/甲烷发动机等可重复使用液体火箭发动机的推力室、涡轮泵、喷管等关键构件材料选用及成型工艺情况。分析各... 详细信息

系统梳理了国外几种典型的可重复使用液体火箭发动机用材料及工艺情况,着重介绍了氢氧火箭发动机、液氧/煤油火箭发动机、液氧/甲烷发动机等可重复使用液体火箭发动机的推力室、涡轮泵、喷管等关键构件材料选用及成型工艺情况。分析各种液体火箭发动机性能需求及结构特点,探究关键材料及工艺技术发展趋势,对比国内可重复使用液体火箭发动机材料及工艺研究现状,为后续可重复使用液体火箭发动机材料及工艺技术发展方向提供思路。

关键词：可重复使用液体火箭发动机材料技术工艺技术

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TA15轴承座热等静压工艺成形技术研究

锻造与冲压 2019年第1期 20-20,22,24,26,28页

作者：李治华邰清安邓太庆中国航发沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司航天材料及工艺研究所

本项目采用850℃~980℃温度、施加压力不小于120MPa、保持2h^4h成形后炉冷的热等静压工艺,700℃~850℃保温1h^4h,冷却到100℃以下出炉空冷的热处理工艺成形出尺寸和表面质量满足加工要求、室温拉伸性能接近锻件水平的粉末制件,实现了钛... 详细信息

本项目采用850℃~980℃温度、施加压力不小于120MPa、保持2h^4h成形后炉冷的热等静压工艺,700℃~850℃保温1h^4h,冷却到100℃以下出炉空冷的热处理工艺成形出尺寸和表面质量满足加工要求、室温拉伸性能接近锻件水平的粉末制件,实现了钛合金复杂结构件的整体近净成形。

关键词：等静压工艺成形技术轴承座室温拉伸性能热处理工艺复杂结构件加工要求表面质量