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α片层厚度对ta15合金动态球化行为的影响

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材料热处理学报 2010年第4期31卷 34-39页

作者：董显娟鲁世强李鑫王克鲁肖璇南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏南京210016 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

分别以1020℃保温30min后空冷和炉冷得到的ta15合金为原材料,对其进行等温恒应变速率压缩试验,研究了温度800～950℃、应变速率0.001～1s-1、真应变0.51～1.20时,不同原始α片层厚度对ta15合金动态球化行为的影响。结果表明:真应力-真... 详细信息

分别以1020℃保温30min后空冷和炉冷得到的ta15合金为原材料,对其进行等温恒应变速率压缩试验,研究了温度800～950℃、应变速率0.001～1s-1、真应变0.51～1.20时,不同原始α片层厚度对ta15合金动态球化行为的影响。结果表明:真应力-真应变曲线均呈现出明显的流动软化,峰值应力和流动软化率对α片层厚度的依赖程度较小。当热变形参数相同时,细片状比粗片状组织更容易发生动态球化,这与其在试验范围内测得的变形激活能分别为597kJ/mol和650kJ/mol是一致的。ta15合金中片状α除了形成低和高角度界面及强烈的局部剪切带导致动态球化外,还有动态再结晶等其它方式。

关键词： ta15合金 α片层厚度流动软化动态球化激活能

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ta15合金的高强螺栓模锻成型工艺

中国有色金属学报 2010年第S1期20卷 717-721页

作者：付利国朱雨生赵彦营焉国强洛阳船舶材料研究所

以ta15合金为成型材料,采用自由锻与模锻相结合的工艺,对ta15合金螺栓进行成形实验研究,分析不同成形工艺对坯料充型效果、显微组织及力学性能的影响。实验结果表明:自由锻在始锻温度为980℃、终锻温度为800℃、模锻加热温度为955℃时,... 详细信息

以ta15合金为成型材料,采用自由锻与模锻相结合的工艺,对ta15合金螺栓进行成形实验研究,分析不同成形工艺对坯料充型效果、显微组织及力学性能的影响。实验结果表明:自由锻在始锻温度为980℃、终锻温度为800℃、模锻加热温度为955℃时,可获得充型效果良好、力学性能优异的ta15合金螺栓。

关键词： ta15合金自由锻显微组织

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ta15合金热变形行为研究

机械工程材料 2006年第11期30卷 63-65,98页

作者：王洋尤逢海朱景川来忠红刘勇哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 北京航星机器制造公司北京100013

用Gleeble-1500型热模拟试验机对ta15合金进行了变形温度为650～1 000℃、应变速率为0．001～1s-1的热压缩试验,研究了工艺参数对流变应力及组织的影响,计算了应力速率敏感指数m及变形激活能Q,建立了本构方程。结果表明:流变应力随变形... 详细信息

用Gleeble-1500型热模拟试验机对ta15合金进行了变形温度为650～1 000℃、应变速率为0．001～1s-1的热压缩试验,研究了工艺参数对流变应力及组织的影响,计算了应力速率敏感指数m及变形激活能Q,建立了本构方程。结果表明:流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;应力速率敏感指数m随变形温度的升高而增大。650～850℃时变形激活能为386．32 kJ／mol,850～1 000℃时为479．365 kJ／mol,预示在不同的温度区间具有不同的变形机制。

关键词： ta15合金热变形变形激活能本构方程

ta15合金热压缩流变应力修正及神经网络预测

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2008年第10期31卷 1602-1605页

作者：王锋李萍合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009

文章采用Gleeble-1500热模拟试验机对ta15合金进行了等温热压缩试验;对试验数据进行了摩擦修正,以修正后的流变应力为基础,研究了在不同的热变形条件下,ta15合金流变应力的变化规律;采用人工神经网络的方法建立了该合金在不同温度范围... 详细信息

文章采用Gleeble-1500热模拟试验机对ta15合金进行了等温热压缩试验;对试验数据进行了摩擦修正,以修正后的流变应力为基础,研究了在不同的热变形条件下,ta15合金流变应力的变化规律;采用人工神经网络的方法建立了该合金在不同温度范围内流变应力曲线的预测模型。预测值与实测值吻合较好,表明该方法能够很好地预测ta15合金在热变形过程中流变应力的变化。

关键词：热变形流变应力摩擦修正人工神经网络 ta15合金

ta15合金表面TiN/TiAlSiN微叠层的制备及摩擦磨损性能研究

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TA15合金表面TiN/TiAlSiN微叠层的制备及摩擦磨损性能研究

作者：孙自旺南京航空航天大学

学位级别：硕士

ta15合金是我国自主研发的新一代近α型钛合金,由于其具有比强度高、抗蠕变性能好、优异的热稳定性和加工性等优点被广泛地应用在航空航天等重要工业领域。但ta15合金耐磨性能较差限制了其被进一步应用。为了改变这一现状,本课题将利用... 详细信息

ta15合金是我国自主研发的新一代近α型钛合金,由于其具有比强度高、抗蠕变性能好、优异的热稳定性和加工性等优点被广泛地应用在航空航天等重要工业领域。但ta15合金耐磨性能较差限制了其被进一步应用。为了改变这一现状,本课题将利用多弧离子镀技术在ta15合金表面制备TiN/TiAlSiN微叠层以改善其在摩擦环境中的服役寿命。本课题着重研究了TiN/TiAlSiN微叠层的制备工艺,首先通过设计正交试验得出多弧离子镀制备TiN/TiAlSiN微叠层的最佳工艺参数:Ti/TiAlSi靶电流70/75A、基体偏压225V、氮气流量70sccm、单靶工作时间3min。采用SEM、EDS、XRD、AFM等手段对最佳工艺参数下制备的TiN/TiAlSiN微叠层进行形貌特征、成分结构以及力学性能进行分析检测。此外,还重点研究了不同载荷、转速和温度下ta15合金和TiN/TiAlSiN微叠层的摩擦行为,并且细致的分析了其磨损机理。结果表明:在最佳工艺参数下制备的TiN/TiAlSiN微叠层,表面致密均匀,无裂纹、空洞等缺陷,整个微叠层厚度为12.9μm,Ti层厚度约为0.9μm,调制周期约为1μm;TiN/TiAlSiN微叠层主要物相为Ti N相,同时还存在有AlTiN、AlN、TiAlN和Ti相;TiN/TiAlSiN微叠层显微维氏硬度为1540.7HV,约为基体硬度的4倍;微叠层表面粗糙度较高为150nm;TiN/TiAlSiN微叠层与基体之间的结合力为52.3N,两者结合良好;摩擦磨损实验表明,在不同条件(载荷、转速和温度)下,TiN/TiAlSiN微叠层摩擦系数较ta15合金基体波动更小、更稳定,且磨损速率和磨损率均有较大幅度降低,说明TiN/TiAlSiN微叠层耐磨性能优异,能够有效起到保护ta15合金的作用。在整个磨损过程中,TiN/TiAlSiN微叠层主要磨损机制为粘着磨损和氧化磨损。

关键词： ta15合金 TiN/TiAlSiN微叠层多弧离子镀技术摩擦磨损

ta15合金表面CrAlN/CrAl涂层的抗冲蚀性能研究

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TA15合金表面CrAlN/CrAl涂层的抗冲蚀性能研究

作者：赵子龙南京航空航天大学

学位级别：硕士

ta15合金是一种性能优异的结构材料,在航空发动机中有着广泛的应用,但是飞机在低空和多沙地区飞行时发动机难免会有细小沙粒的吸入,沙粒对发动机压气机叶片造成较为严重的冲蚀磨损。ta15合金由于硬度低且抗冲蚀磨损性能较弱限制了其发... 详细信息

ta15合金是一种性能优异的结构材料,在航空发动机中有着广泛的应用,但是飞机在低空和多沙地区飞行时发动机难免会有细小沙粒的吸入,沙粒对发动机压气机叶片造成较为严重的冲蚀磨损。ta15合金由于硬度低且抗冲蚀磨损性能较弱限制了其发展与应用,所以提升其抗冲蚀能力成为亟待解决的问题。本文利用磁控溅射技术在ta15合金表面制备CrAlN/CrAl硬质涂层,以提高ta15合金的抗冲蚀磨损性能,并对其抗冲蚀机理进行分析研究。通过制备不同Ar/N流量比和不同溅射时间的涂层,对其进行综合研究得到最佳的工艺参数为:Ar/N流量比为1;溅射时射频功率为230 W;工作气压参数为0.5 Pa;CrAl层沉积时间为60 min;CrAlN沉积时间为180 min;靶基距是20 mm。采用SEM、EDS和XRD分析CrAlN/CrAl涂层的形貌、成分和相结构,利用纳米压痕、划痕实验和摩擦磨损实验对涂层的力学性能进行研究。研究CrAlN/CrAl涂层在不同冲砂量、不同冲蚀速度和不同冲蚀角度下的抗冲蚀磨损性能及抗冲蚀机理分析。结果表明:(1)在最佳工艺参数下制备的CrAlN/CrAl涂层总厚度为10.65μm,其中CrAl层为5.07μm CrAlN层厚度为5.58μm。EDS成分分析的结果表明涂层中Cr、Al和N的含量符合氮化物的化学计量比。XRD衍射结果表明涂层的物相以Al N、CrAlN和CrN为主。涂层的平均纳米硬度为26.45 GPa,平均弹性模量为215.33 GPa,较基体硬度的3.14 GPa提高了9倍左右,涂层纳米硬度随着Ar/N比的增加先增加后减小。CrAlN/CrAl涂层和基体的结合力强度为84.2 N,是单层CrAlN涂层(16.8 N)的5倍,CrAlN/CrAl涂层的摩擦磨损系数0.55,其磨痕形貌窄且较浅。(2)CrAlN/CrAl涂层和ta15基体的冲蚀率均随冲砂量的增加呈先增加后降低趋势,涂层冲蚀阈值为80 g是基体阈值的一倍,且基体最大冲蚀率为0.006 mg/g,而涂层的最大冲蚀率仅为0.00182 mg/g,所以说涂层明显提升了基体的抗冲蚀磨损性能。基体冲蚀后的表面通过EDS和XRD分析发现TiO、TiO和TiO等相的存在。基体和CrAlN/CrAl涂层均在各个冲蚀角度下,随着冲蚀速度的增加其冲蚀率明显增加,且冲蚀磨损更加严重,涂层的冲蚀率与冲蚀速度之间呈线性关系。ta15合金随着冲蚀角度的增加冲蚀率在缓慢降低,在冲蚀角度为15°时达到最大值为0.005 mg/g。CrAlN/CrAl涂层随着冲蚀角度的增加缓慢升高,在冲蚀角度为90°时达到最大值为0.001 mg/g。在低冲蚀角度下粒子对基体的主要作用是切削作用,对基体产生的切削痕和犁痕较为明显。在高冲蚀角度下粒子对涂层的主要作用是锤击作用,在涂层的裂纹等缺陷处会使涂层产生凹坑或者涂层破碎等。

关键词： ta15合金射频磁控溅射 CrAlN/CrAl涂层冲蚀磨损

ta15合金高温塑性行为及微观组织模拟研究

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TA15合金高温塑性行为及微观组织模拟研究

作者：张雷重庆大学

学位级别：硕士

成形和改性是材料热变形的主要目的。对于成形件来说，改性的目的占的比重很大，要想实现产品性能的改变和达到控制最终组织的目的，我们就必须实现对于工艺参数的研究和控制。本文通过对ta15合金进行等温压缩实验得到流动应力应变曲线... 详细信息

成形和改性是材料热变形的主要目的。对于成形件来说，改性的目的占的比重很大，要想实现产品性能的改变和达到控制最终组织的目的，我们就必须实现对于工艺参数的研究和控制。本文通过对ta15合金进行等温压缩实验得到流动应力应变曲线以方便对其高温塑性行为做进一步研究，通过相关的实验，来对相关的微观组织图片得以获取，在其基础之上再进行动态再结晶行为的研究，分析变形参数ta15钛合金流变应力和再结晶的影响规律，建立本构关系模型和动态再结晶模型，从而为ta15钛合金的热变形行为提供理论参考。本文的主要研究内容： ①介绍ta15合金压缩试验，利用所得实验数据，研究ta15钛合金高温压缩变形行为真应力—真应变关系，并分析不同变形条件对ta15合金流变应力的影响规律。 ②通过对热压缩实验数据进行整理分析，建立了在实验条件内ta15合金峰值流变应力模型及本构方程。 ③通过对ta15合金热压缩实验和金相实验的分析，建立了ta15合金的动态再结晶模型。 ④观察ta15钛合金的金相显微组织，得出变形工艺参数对微观组织的影响规律;分析变形参数对ta15合金动态再结晶百分数、动态再结晶临界应变值和动态再结晶晶粒尺寸的影响。 ⑤对有成形有限元数值模拟软件Deform-3D进行二次开发，建立有限元模拟系统对ta15合金热压缩过程进行微观组织模拟。通过对上面几种形式的方法进行研究和分析，对于将来在实际的生产过程中实现对成形件的最终组织的控制和改性具有重要意义。

关键词： ta15合金流变应力本构关系动态再结晶

ta15合金TIG焊及焊后氢处理对接头组织和性能的影响

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TA15合金TIG焊及焊后氢处理对接头组织和性能的影响

作者：杨辉哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文研究了不同TIG焊接工艺参数及焊后氢处理对ta15合金焊接接头组织和性能的影响;并初步建立了ta15合金TIG焊接接头组织转变模型及熔合区气孔形成机制。利用金相显微镜、透射电子显微(TEM)镜观察了焊缝的组织形貌。利用扫描电镜(SEM)... 详细信息

本文研究了不同TIG焊接工艺参数及焊后氢处理对ta15合金焊接接头组织和性能的影响;并初步建立了ta15合金TIG焊接接头组织转变模型及熔合区气孔形成机制。利用金相显微镜、透射电子显微(TEM)镜观察了焊缝的组织形貌。利用扫描电镜(SEM)观察了拉伸断口形貌。在CMT5305型电子万能力学试验机和HV-5型维氏硬度计上进行力学性能测试。研究结果表明,减小焊接电流或者加快焊接速度将引起熔池面积变小,焊接接头处出现气孔、减薄,熔合区出现冷裂纹。增大焊接电流使焊缝区组织粗大,晶粒内部针状马氏体增多,接头硬度、强度和塑性都有所提高。开坡口使接头熔池面积变小,熔宽减小。焊缝铸造组织和热影响区晶粒有所细化,晶界明显,α′相增多。两次重熔组织粗大,焊缝区β晶粒内α相网篮状排列,强度和塑性略有提高,但随着重熔次数的增加,组织更加粗大,强度和塑性都呈下降趋势。装配间隙会引起严重地焊接变形与减薄,开坡口对消除缺陷有一定的作用。拉伸断口有明显的撕裂棱和平台区域,断裂方式是沿晶断裂,有较浅的、不均匀的韧窝区域。ta15合金TIG焊缝以联生结晶形成的β柱状晶为主,垂直于熔合线竖直向焊缝表面以平面晶方式生长。焊缝精细结构主要是板条α′钛马氏体。气孔特征研究表明,钛合金TIG焊产生形状规则,尺寸小、孔壁光滑的冶金特征气孔,乃气体依附“气孔核”聚集长大所致,与表面污染有关。经过700℃/3h渗氢处理,ta15合金中形成平行排列的条状δ氢化物,对组织形貌产生了模糊作用,焊缝区大晶粒的内部产生了大量的针状马氏体α"相,具有一定的方向性。共析处理使亚稳β(H)和α"相逐渐分解为α和δ氢化物。真空除氢过程中δ氢化物分解、H2逸出,钛合金发生再结晶。氢处理使焊接件组织很大程度地细化,由平面柱状晶向等轴晶转变,晶内非平衡相减少,力学性能有较大提高。经过700℃/3h渗氢+300℃/8h共析+750℃/8h真空去氢的焊接件强度提高25.7%,塑性提高37.6%。氢处理焊接件拉伸断口宏观上比较平坦,平台区域很难观察到析出的针状α相,仍属于沿晶断裂。

关键词： ta15合金 TIG 显微组织力学性能氢处理

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ta15合金锻造过程的数值模拟

TA15合金锻造过程的数值模拟

作者：龙丽西北工业大学

学位级别：硕士

ta15合金是一种近α型钛合金,具有成形温度范围窄,局部容易过热,成形载荷较大等特点,给成形带来了较大困难。为了更好地理解ta15合金连接件在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... 详细信息

ta15合金是一种近α型钛合金,具有成形温度范围窄,局部容易过热,成形载荷较大等特点,给成形带来了较大困难。为了更好地理解ta15合金连接件在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。本文对ta15合金的高温流动行为进行了系统研究,利用动态材料模型绘制了ta15合金的热加工图,确定出了ta15合金高温变形时的最佳工艺参数范围。以ta15合金高温变形的应力—应变曲线的特征分析为基础,建立了ta15合金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。流动应力模型的计算值与实验值的平均误差为7.65%。验证结果表明,ta15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。将ta15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ta15合金连接件的等温锻造过程进行了二维变形—传热耦合模拟和三维变形模拟。研究变形工艺参数,包括变形温度、上模速度、摩擦及圆角半径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影响显著。此外,本文还研究了不同变形方式对ta15合金连接件成形过程的影响。上述研究为ta15合金连接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： ta15合金等温锻造热加工图流动应力模型数值模拟