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SP700/TC4钛合金蜂窝夹层结构钎焊工艺分析

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焊接学报 2018年第4期39卷 119-123页

作者：苏頔瑶静永娟岳喜山陈林北京航空制造工程研究所航空焊接与连接技术航空科技重点实验室北京100024 中国人民解放军驻成飞公司军事代表室成都610091

采用非晶态Ti-Zr-Cu-Ni箔带钎料对SP700/TC4钛合金蜂窝结构进行钎焊工艺研究,分析了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和力学性能的影响.结果表明,当钎焊温度在875~890℃之间变化时,随温度升高,钎焊接头中元素扩散更为充分,接头拉脱强... 详细信息

采用非晶态Ti-Zr-Cu-Ni箔带钎料对SP700/TC4钛合金蜂窝结构进行钎焊工艺研究,分析了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和力学性能的影响.结果表明,当钎焊温度在875~890℃之间变化时,随温度升高,钎焊接头中元素扩散更为充分,接头拉脱强度持续增长;在890℃下保温2~4 h不同时长进行钎焊,接头的拉脱强度先逐渐增加,在保温时间为3.5 h时达到最大值,随后逐渐降低.获得SP700/TC4钛合金蜂窝结构的较优钎焊工艺为890℃/3.5 h,该工艺下钎焊接头的室温拉脱强度、三点弯曲强度、平面压缩强度、L及W方向抗剪强度分别达到14.64,224.05,11.21,4.43及3.76 MPa,破坏部位均为TC4蜂窝芯.

关键词： SP700钛合金蜂窝夹层结构钎焊

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Zr元素含量对钛基钎料合金固溶强化的影响

焊接学报 2014年第5期35卷 95-98,118页

作者：静永娟李晓红侯金保岳喜山北京航空制造工程研究所北京100024

利用EET理论分析Zr元素对钛基钎料合金的固溶强化效果,得出锆含量自45%~12%变化时,Ti-Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)钎料合金晶胞内最大共价电子数先保持不变、而后减小再增大.当锆含量为37.5%时,Zr元素对钛基钎料合金的固溶强化作用相对较... 详细信息

利用EET理论分析Zr元素对钛基钎料合金的固溶强化效果,得出锆含量自45%~12%变化时,Ti-Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)钎料合金晶胞内最大共价电子数先保持不变、而后减小再增大.当锆含量为37.5%时,Zr元素对钛基钎料合金的固溶强化作用相对较大,采用此锆含量的钎料合金Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)对Ti3Al-Nb合金进行同质过渡液相扩散连接.在连接温度低于1 000℃条件下,钎料合金的扩散能力主要受保温时间的影响;在较高连接温度下,钎料合金的扩散能力明显提高,可在短时保温条件下形成组织均匀、无析出物的连接界面.

关键词：钎料合金 Zr元素含量固体与分子经验电子理论

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Ti-46.0Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金细小全层片组织的力学性能研究

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稀有金属 2010年第S1期34卷 21-27页

作者：静永娟高帆张继北京钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 东北大学材料学院辽宁沈阳110819

通过挤压比为14(变形量90%)、名义成分为Ti-46Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni%(原子分数)的TiAl合金开坯组织进行热处理,获得了细小全层片组织。组织观察表明,全层片组织的层片团尺寸平均为85μm,层片团尺寸范围在70～100μm内;采用透射电镜测量... 详细信息

通过挤压比为14(变形量90%)、名义成分为Ti-46Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni%(原子分数)的TiAl合金开坯组织进行热处理,获得了细小全层片组织。组织观察表明,全层片组织的层片团尺寸平均为85μm,层片团尺寸范围在70～100μm内;采用透射电镜测量层片间距的平均为89 nm;合金中B2相呈条状或块状在层片团界断续的析出。力学性能测试结果表明,合金具有较好的室温塑性和断裂韧性,其室温强度平均达803 MPa,延伸率平均为2.2%;断裂韧性值较高、平均达31.5 MPa.m1/2。断口观察和分析表明,细小的层片团尺寸和层片间距、以及锯齿形层片界面增加了裂纹扩展路径;未见B2相对合金室温塑韧性的不利影响。

关键词： TiAl 塑韧性 B2相

钛合金蜂窝夹层结构钎焊界面的价电子结构分析

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焊接学报 2014年第12期35卷 101-104,6页

作者：静永娟李晓红侯金保岳喜山北京航空制造工程研究所北京100024

对TC1钛合金蜂窝夹层结构试件的钎焊界面组织进行观察、分析确定界面生成相的晶体结构,采用EET理论中BLD方法和平均原子模型,计算分析了钎焊界面价电子结构.从原子间结合力的角度分析了钛合金蜂窝夹层结构钎焊界面的价电子结构,探讨了... 详细信息

对TC1钛合金蜂窝夹层结构试件的钎焊界面组织进行观察、分析确定界面生成相的晶体结构,采用EET理论中BLD方法和平均原子模型,计算分析了钎焊界面价电子结构.从原子间结合力的角度分析了钛合金蜂窝夹层结构钎焊界面的价电子结构,探讨了界面结构与力学性能的本质关系.钎焊过程中界面处生成了六方晶体结构TiNi3(Cu,Zr)化合物和体心立方结构Ti(Ni,Zr,Cu)相.从原子间成键角度,最大共价电子数和晶格电子数分别反映了晶体的强度和塑性.TiNi3(Cu,Zr)化合物和Ti(Ni,Zr,Cu)相的最大共价电子数分别为0.055 8和0.303 7,晶格电子分别为0.993 5和1.392 8,而界面处基体的最大共价电子数和晶格电子数分别为0.305 9和1.397 3.因此,与TiNi3(Cu,Zr)化合物相比,Ti(Ni,Zr,Cu)和钛固溶体晶胞不仅具有较高的强度,还具有相对良好的塑性,而TiNi3(Cu,Zr)化合物相的存在和连续分布不利于钎焊界面的强度和塑性.

关键词：钛合金钎焊界面固体与电子理论

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几何参数对钛合金蜂窝夹层结构比强度的影响

焊接学报 2013年第9期34卷 103-106,118页

作者：静永娟李晓红谢棕蕻岳喜山北京航空制造工程研究所 100024 西北工业大学航天学院先进结构与复合材料实验室

试验研究了钛合金蜂窝夹层结构的几何参数(蜂窝芯格内切圆直径D和胞壁厚度t)对密度和拉脱强度的影响.芯格内切圆直径较大且胞壁厚度较薄时,焊接界面易于产生组织状态差异较大、组织状态不连续的现象,即魏氏体组织、网篮组织和双态组织并... 详细信息

试验研究了钛合金蜂窝夹层结构的几何参数(蜂窝芯格内切圆直径D和胞壁厚度t)对密度和拉脱强度的影响.芯格内切圆直径较大且胞壁厚度较薄时,焊接界面易于产生组织状态差异较大、组织状态不连续的现象,即魏氏体组织、网篮组织和双态组织并存,严重影响界面强度.当D=11.2 mm时,试件抗拉强度可表示为R m=118.8t胞壁厚度-3.44;当D=6.4 mm时,试件抗拉强度可表示为R m=262.8t胞壁厚度-5.94.试验中比强度较高且密度较低的蜂窝芯规格为TC1-4.8-0.05-15.密度、强度与几何参数之间的定量关系可用于对蜂窝夹层试件的比强度进行估测,为工程用钛合金蜂窝夹层结构的几何参数优选提供参考.

关键词：钛合金蜂窝夹层结构几何参数

Ti_3Al基合金TLP扩散连接界面的组织演变

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焊接学报 2013年第2期34卷 71-74,116-117页

作者：静永娟李晓红侯金保岳喜山北京航空制造工程研究所北京100024

以Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)非晶箔带为中间层,研究了TLP扩散连接Ti-23Al-17Nb(质量分数,%)合金的界面组织演变过程.结果表明,Ti元素和Nb元素向中间层扩散而Ni,Cu和Zr元素向母材扩散驱动了界面组织演变;在扩散初始阶段即930℃,保... 详细信息

以Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)非晶箔带为中间层,研究了TLP扩散连接Ti-23Al-17Nb(质量分数,%)合金的界面组织演变过程.结果表明,Ti元素和Nb元素向中间层扩散而Ni,Cu和Zr元素向母材扩散驱动了界面组织演变;在扩散初始阶段即930℃,保温5 min时,界面已形成冶金结合;随保温时间延长至15 min,界面析出条形TiNi3(Cu,Zr)化合物,其随保温时间延长更加细小呈弥散分布;直至保温时间延长至120～200 min,界面组织转变为均一、粗大的针状魏氏组织.保温时间是影响TiNi3(Cu,Zr)化合物析出形态和分布的主要因素,控制保温时间可有效改变界面化合物状态,该方法是优化此类界面组织以提高接头强度的有效途径.

关键词： Ti A1基合金 TLP扩散焊界面

热暴露对铸造TiAl合金表面完整性及拉伸性能的影响

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钢铁研究学报 2011年第11期23卷 28-33页

作者：高帆静永娟王磊王新英张继东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室。辽宁沈阳110004 钢铁研究总院高温材料研究所北京100081

分析了热暴露温度、时间对TiAl合金表面完整性及室温拉伸性能的影响。结果表明,热暴露温度为700℃时,热暴露后试样表面残余压应力有所降低,温度升高至750和800℃时,试样表面残余压应力变化不大。经750和800℃热暴露后,试样表面生成厚度... 详细信息

分析了热暴露温度、时间对TiAl合金表面完整性及室温拉伸性能的影响。结果表明,热暴露温度为700℃时,热暴露后试样表面残余压应力有所降低,温度升高至750和800℃时,试样表面残余压应力变化不大。经750和800℃热暴露后,试样表面生成厚度均匀的多重表面层;观察热暴露后试样断口可以观察到沿表面层和基体界面的连续裂纹和表层剥落;随着热暴露温度升高,表面层厚度显著增大,多重表面层明显并伴有层间裂纹。这些表面变化导致材料的室温抗拉强度降低,塑性明显降低。

关键词： TiAl合金热暴露拉伸性能

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挤压开坯γ-TiAl合金的热变形行为研究

材料工程 2011年第5期39卷 62-65页

作者：付明杰静永娟张继钢铁研究总院高温材料研究所北京100081

采用Gleeble-1500试验机对经过挤压比为12开坯后的γ-Ti Al合金在温度为900~1100℃、应变速率为0.01~1s-1、变形量为70%等温恒应变速率下的热变形行为进行了研究,获得了变形条件范围内的流变应力数据,并利用Ze-ner-Hollomn参数和Arrhen... 详细信息

采用Gleeble-1500试验机对经过挤压比为12开坯后的γ-Ti Al合金在温度为900~1100℃、应变速率为0.01~1s-1、变形量为70%等温恒应变速率下的热变形行为进行了研究,获得了变形条件范围内的流变应力数据,并利用Ze-ner-Hollomn参数和Arrhenius方程得出γ-Ti Al合金的本构方程。结果表明：γ-Ti Al合金在900℃,应变速率为1s-1和0.1s-1的条件下新生动态再结晶晶粒较少,并且动态再结晶发生的热力学条件比一般高温合金更加苛刻。所获得的流变应力方程为σ=48.1（lnε.＋413.53×103/RT-28.37）;其热变形激活能Q=413.53kJ/mol,为科学设计和有效控制γ-Ti Al合金的锻造工艺提供了理论依据。

关键词： γ-TiAl合金挤压开坯热压缩流变应力动态再结晶

缺口对铸造单一取向层片组织TiAl合金断裂行为的影响

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特种铸造及有色合金 2011年第1期31卷 5-7,101页

作者：高帆静永娟王磊张继东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室钢铁研究总院高温材料研究所

研究了缺口对铸造单一取向层片组织TiAl合金断裂形貌特征和断裂机制的影响。通过对断口进行观察发现,缺口对单一取向的层片组织有较大影响。研究表明,在光滑试样的拉伸过程中,裂纹起源于试样内部,然后迅速扩展至断裂;在缺口试样的拉伸... 详细信息

研究了缺口对铸造单一取向层片组织TiAl合金断裂形貌特征和断裂机制的影响。通过对断口进行观察发现,缺口对单一取向的层片组织有较大影响。研究表明,在光滑试样的拉伸过程中,裂纹起源于试样内部,然后迅速扩展至断裂;在缺口试样的拉伸过程中,微裂纹于断口边缘产生,在切应力的作用下扩展、连接形成裂纹稳态扩展区,然后在正应变控制下从裂纹稳态扩展区向裂纹失稳扩展区过渡,同时试样失稳。

关键词： TiAl合金缺口断裂行为