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ti3al基合金与ti-6al-4V合金的电子束焊接

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航空制造技术 2004年第Z1期47卷 164-167页

作者：程云君李世琼张建伟钢铁研究总院高温材料研究所

研究了ti3al基合金和ti-6al-4V钛合金板材的电子束对接焊缝的组织和性能.焊后未热处理的熔合区的组织主要为无序的β和少量的α相,经焊后热处理的熔合区组织含有α,α2,β/B2等相.焊接熔合区的强度和硬度均高于两侧母材,经焊后热处理,... 详细信息

研究了ti3al基合金和ti-6al-4V钛合金板材的电子束对接焊缝的组织和性能.焊后未热处理的熔合区的组织主要为无序的β和少量的α相,经焊后热处理的熔合区组织含有α,α2,β/B2等相.焊接熔合区的强度和硬度均高于两侧母材,经焊后热处理,熔合区的显微硬度下降.焊后未热处理和焊后热处理试样的拉伸性能均良好.

关键词： ti-6al-4V合金 ti3al基合金电子束焊接焊后热处理

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ti3al基合金钎焊技术研究

Ti3Al基合金钎焊技术研究

作者：秦优琼哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

ti3al基合金具有熔点高、密度低(4.7g/cm3)、弹性模量大、高温抗氧化性好等优点,在航空航天领域得到了较广泛的应用,并显示出无与伦比的优越性。但ti3al基合金在应用过程中,其焊接技术是至关重要的加工环节,因此解决好其焊接问题具有重... 详细信息

ti3al基合金具有熔点高、密度低(4.7g/cm3)、弹性模量大、高温抗氧化性好等优点,在航空航天领域得到了较广泛的应用,并显示出无与伦比的优越性。但ti3al基合金在应用过程中,其焊接技术是至关重要的加工环节,因此解决好其焊接问题具有重要的理论和实际意义。本文针对航空航天工业的应用需求,对ti3al基合金辐射加热真空钎焊及气体保护高频感应钎焊进行了研究,分析了不同连接方法、不同钎料和连接参数条件下接头的界面组织结构和力学性能,初步确定了不同钎料的最佳连接规范参数。采用辐射加热真空钎焊,对于tiZrNiCu钎料钎焊接头,界面处有ti2Ni、ti(Cu,al)2金属间化合物和ti基固溶体生成,大量的ti2Ni和ti(Cu,al)2的形成降低了接头的剪切强度;随着连接温度的增加,ti2Ni和ti(Cu,al)2增加,ti基固溶体减少;延长保温时间,接头界面无新相生成,ti、al、Ni、Cu元素扩散反应更加充分,ti2Ni和ti(Cu,al)2增加,ti基固溶体减少;当连接温度为T=1323K,连接时间为t=5min时,接头的最高剪切强度为253.6MPa。采用辐射加热真空钎焊,对于AgCuZn钎料钎焊接头,在界面处生成tiCu、ti(Cu,al)2金属间化合物,大量的tiCu、ti(Cu,al)2的形成降低了接头的剪切强度;随着连接温度的增加,tiCu、ti(Cu,al)2增加;延长保温时间,ti、al、Cu的扩散反应更加充分,tiCu、ti(Cu,al)2的量增加;在连接温度为T=1173K,连接时间为t=5min时,接头的剪切强度最大为125.4MPa。采用气体保护高频感应加热、AgCuZn钎料钎焊时,在一定的工艺条件下,接头中有脆性化合物和气孔生成,并产生了部分氧化。当连接温度为T=1133K,连接时间为t=5s时,接头最高剪切强度为124.4 MPa,达到了辐射加热真空钎焊的强度。因此可以认为 ti3al基合金采用AgCuZn钎料时,气体保护高频感应加热钎焊是比较理想的,可以替代辐射加热真空钎焊。采用气体保护高频感应加热、tiZrNiCu钎料钎焊时,接头的强度普遍偏低,最高的剪切强度只有102.1MPa,远远低于辐射加热真空钎焊的强度,其原因是接头中局部生成了过量的金属间化合物,且产生氧化,接头中含有较多的气孔等影响了接头强度,因此可以认为tiZrNiCu钎料不适合在非真空条件下的钎焊。通过采用Marc非线性有限元软件,对接头区在冷却过程中的应力变化、应力分布及裂纹敏感区域等进行了分析。模拟结果表明:在接头界面端点附近应力产生集中,钎料中的应力较大,若在此存在脆性相,则该处将成为接头的薄

关键词： ti3al基合金钎焊组织结构力学性能数值模拟

ti3al基合金热加工过程的组织演化规律研究

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Ti3Al基合金热加工过程的组织演化规律研究

作者：梁培新机械科学研究总院

学位级别：硕士

tial基合金是一种ti-al系金属间化合物,其密度低,具有较高的比强度和弹性模量、高温抗氧化性和耐腐蚀性,在航空航天领域具有很广阔的应用潜力。但是,tial基合金在室温下的塑性差,难以成形,限制了其生产应用。利用材料在高温下的超塑性... 详细信息

tial基合金是一种ti-al系金属间化合物,其密度低,具有较高的比强度和弹性模量、高温抗氧化性和耐腐蚀性,在航空航天领域具有很广阔的应用潜力。但是,tial基合金在室温下的塑性差,难以成形,限制了其生产应用。利用材料在高温下的超塑性进行变形,可以有效解决这一问题。目前,关于tial基合金热变形行为和微观组织的研究还不完善。本文研究了tial基合金变形条件、力学行为和组织演变的耦合关系,并且对其进行固溶和时效热处理,改善室温力学性能。本文利用高温拉伸实验,研究了tial基合金在不同热变形条件下的力学性能,分析了变形温度、应变速率对材料变形时的流动应力、峰值应力的影响。研究结果表明:tial基合金在热变形时,应力随着应变的增加迅速到达峰值,随后逐渐降低,呈“软化”现象。tial基合金在980℃时的应变速率敏感指数最大,m值为0.384;在变形条件为980℃,应变速率2×10s时的延伸率最大,δ为710.5%。根据高温拉伸实验得到的真应力-真应变曲线,建立了tial基合金热变形时的本构方程,求得热变形激活能Q为472.7992k J·mol。根据Arrhenics模型和Backofen模型分别建立了tial基合金的材料本构方程,得到Backofen模型的拟合结果更适用于tial基合金。建立了应变软化系数r和应变差△ε与ln Z之间的数值关系,定量描述了tial基合金的软化程度。利用SEM、TEM、XRD等检测手段,分析得到了tial基合金的热变形过程中的组织演变规律。温度升高,α相减少,说明温度对α相→B2相的相变过程有促进作用;应变速率升高,α相增加,说明应变速率对α相→B2相的相变过程有阻止作用;应变增加,α相减少,说明变形对α相→B2相的相变过程有促进作用。温度升高、应变速率降低,tial基合金的等轴化程度升高;应变增大,tial基合金的等轴化程度升高。tial基合金在室温下的断裂方式为脆性断裂,在变形条件为940℃020℃,应变速率2×10s时的断裂方式是韧性断裂。本文对tial基合金的原始板料进行了固溶和时效处理,研究温度和保温时间对材料室温下力学性能的影响。tial基合金固溶处理的温度升高,硬度提高;保温时间增加,硬度降低。tial基合金在低温(750℃)时效处理后,硬度显著提高;在高温(880℃)时效处理后,硬度降低。tial基合金在950℃固溶处理后再进行时效处理,屈服强度降低,并且屈强比变小;815℃时效处理后材料的屈强比最小。

关键词： ti3al基合金超塑性本构方程固溶时效处理微观组织

ti3al基合金的热变形行为及组织演变规律研究

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Ti3Al基合金的热变形行为及组织演变规律研究

作者：张小波南昌航空大学

学位级别：硕士

tial基合金具有较低的密度，较高的高温强度、抗氧化和抗腐蚀能力。目前，关于tial基合金的热变形行为，以及将功率耗散理论和数值模拟技术相结合的研究比较少。本文在等温恒应变速率压缩实验的基础上，采用微观组织分析及数值模拟方法... 详细信息

tial基合金具有较低的密度，较高的高温强度、抗氧化和抗腐蚀能力。目前，关于tial基合金的热变形行为，以及将功率耗散理论和数值模拟技术相结合的研究比较少。本文在等温恒应变速率压缩实验的基础上，采用微观组织分析及数值模拟方法。研究了变形工艺参数对流动应力、微观组织的影响规律。研究结果对tial基合金的热加工工艺的合理制定及优化具有一定的指导意义。得到的主要结果如下： tial基合金的流动应力对变形温度和应变速率都比较敏感，流动应力曲线在低应变速率时呈稳态流动型，而在高应变速率时呈流变软化型;随着应变速率的升高或变形温度的降低，流动应力增大。根据tial基合金的流动应力数据特点，采用BP神经网络构建了tial基合金的本构关系模型，误差分析表明，建立的本构关系模型具有较高的精度，能够满足工程应用要求。 tial基合金在变形温度低于相变温度1100℃时，不用应变速率下的组织均为混合的α+β=O组织;当应变速率大于0.1s时，易发生局部流动和形成绝热剪切带;当应变速率较低时，组织较为均匀。在变形温度高于相变温度1100℃时，组织为β晶粒和少量的动态再结晶晶粒;当应变速率较低时，原始晶粒内部可形成亚晶;当应变速率较低，变形温度较高时，亚晶合并和长大为较大的晶粒;当应变速率较高，组织为拉长的晶粒和少量的动态再结晶晶粒，变形以晶界变形为主，易造成β组织机械失稳。总的来说，tial基合金的最佳变形工艺为，在所研究的变形温度范围内，应变速率不宜超过1s;变形温度1000℃左右、应变速率为0.01～0.001s;或变形温度1100200℃、应变速率为0.01～0.001s。利用功率耗散理论和数值模拟技术，运用Deform-3D有限元模拟软件，研究了tial基合金在压缩过程中变形工艺参数对变形过程的影响;通过二次开发，将功率耗散值的信息导入到有限元软件的后处理模块中，直观的显示了在压缩过程中功率耗散系数值的大小;通过压缩后试样的微观组织观察，验证了功率耗散值模拟结果的可靠性。

关键词： ti3al基合金神经网络微观组织功率耗散图数值模拟

热工艺对ti3al基合金力学性能和焊接性影响

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航空材料学报 2008年第3期28卷 62-65页

作者：刘卫红曹春晓李艳毛唯李晓红北京航空材料研究院

研究了不同热工艺(锻造、热轧和固溶处理)条件下ti-24al-15Nb-1Mo合金显微结构和力学性能特点,比较了它们钨极氩弧焊的焊接性。结果表明,热加工工艺对母材显微结构和力学性能影响显著,固溶温度影响相对较小;锻制的母材具有较低的冷裂纹... 详细信息

研究了不同热工艺(锻造、热轧和固溶处理)条件下ti-24al-15Nb-1Mo合金显微结构和力学性能特点,比较了它们钨极氩弧焊的焊接性。结果表明,热加工工艺对母材显微结构和力学性能影响显著,固溶温度影响相对较小;锻制的母材具有较低的冷裂纹敏感性和较高的接头力学性能;降低接头拘束度、控制接头焊后冷却速度和焊后及时热处理是防止裂纹的有效工艺措施。

关键词： ti3al基合金钨极氩弧焊焊接性

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硅酸钠浓度对ti3al基合金微弧氧化层生长及其摩擦磨损性能的影响

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表面技术 2019年第7期48卷 104-111页

作者：贾文婷王文波田林海王晓云常勇强张伟樯聂勇太原理工大学机械工程与运载学院学院太原030024 太原理工大学表面工程研究所太原030024

目的研究硅酸钠溶液浓度对ti3al基合金表面制备微弧氧化膜层结构的影响,以提高ti3al基合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。方法采用恒流模式微弧氧化电源,分别在6、8、10g/L的Na2SiO3电解液中,对ti3al基合金试样进行微弧氧化处理,用扫描... 详细信息

目的研究硅酸钠溶液浓度对ti3al基合金表面制备微弧氧化膜层结构的影响,以提高ti3al基合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。方法采用恒流模式微弧氧化电源,分别在6、8、10g/L的Na2SiO3电解液中,对ti3al基合金试样进行微弧氧化处理,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、ImageJ软件、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪,分析微弧氧化膜层的表面形貌和截面形貌、元素分布、厚度、相组成以及表面硬度。用CFT-I型磨损试验机研究不同微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果随着Na2SiO3浓度的增加,微弧氧化的工作电压与起弧电压均逐渐减小。微弧氧化层表面呈多孔状,存在熔融物堆积导致的环状凸起。随着Na2SiO3浓度的增加,氧化层表面微孔直径减小,膜层逐渐增厚。微弧氧化膜层主要al2O3、SiO2、tiO2、Nb2O5以及al2SiO5相组成,微弧氧化处理明显降低了ti3al基合金的摩擦系数和磨损率。电解液Na2SiO3质量浓度为10g/L时,微弧氧化膜层的平均摩擦系数为0.49,磨损率仅为2.1×10^-7mm^3/(N·mm),主要表现为微切削磨损与轻微的粘着磨损。结论随着硅酸钠浓度的增加,有利于提高微弧氧化膜层的形成速率,缩短反应时间。微弧氧化处理能够显著改善ti3al基合金的耐磨性。

关键词： ti3al基合金微弧氧化摩擦磨损微弧氧化层硅酸钠电压

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ti3al基合金瞬间液相扩散连接研究

Ti3Al基合金瞬间液相扩散连接研究

作者：刘力吉林大学

学位级别：硕士

本文分别采用纯Cu、纯Ni、tiZrNiCu合金以及al/Cu复合材料作为中间层,对tial基合金及其与钛合金进行TLP连接,研究了TLP连接参数(连接时间和连接温度)对不同中间层的TLP接头组织结构特点和力学性能的影响规律。采用厚度为20μm的纯Cu作... 详细信息

本文分别采用纯Cu、纯Ni、tiZrNiCu合金以及al/Cu复合材料作为中间层,对tial基合金及其与钛合金进行TLP连接,研究了TLP连接参数(连接时间和连接温度)对不同中间层的TLP接头组织结构特点和力学性能的影响规律。采用厚度为20μm的纯Cu作为中间层对tial基合金进行TLP连接,随着连接温度的提高和连接时间的增长,tial基合金瞬间液相扩散连接接头连接区宽度增大,反应层数量减少;较高的连接温度和较长的连接时间有利于获得成分和组织较均匀的接头;当连接温度为950℃、连接时间60min时,采用纯铜作为中间层的tial基合金瞬间液相扩散连接接头剪切强度可达305.7MPa。采用厚度为10μm的纯Ni作为中间层对tial基合金进行TLP连接,随着连接时间的延长,接头连接区宽度增大,但是,TLP连接进程较为缓慢;接头组织主要为tial+ti固溶体,富al的ti-Ni化合物和ti-Ni化合物;当连接温度为960℃,接时间为30min时,接头最高硬度出现在连接区,为603(HV),连接时间为60min时,接头连接区平均硬度低于母材,且硬度变化比较平缓,这有利于提高接头性能。采用厚度为30μm的tiZrNiCuCu作为中间层对tial基合金进行TLP连接,随着连接温度的提高和连接时间的延长,接头连成分和组织趋于均匀;当连接温度为900℃,连接时间为60min时,接头组织主要为钛固溶体,tial和ti2Cu;当连接温度为900℃,连接时间为60min时,接头抗剪强度最高,可达420.1MPa。采用al/Cu复合中间层时,连接温度650℃时,接头的组织主要为tial3,al-ti化合物和al-Cu化合物;连接时间为30min时,连接区最高硬度为1158(HV);连接时间为60min时,接头连接区最高硬度为1703(HV)。由于连接区硬度只存在突变,对接头性能不利。连接温度和连接时间对tial基合金/ti-6al-4V瞬间液相扩散连接接头成分和组织有较大的影响。随着连接温度的提高和连接时间的延长,接头中主要元素分布趋于均匀,连接区宽度增大。连接温度为850℃和900℃时,接头中存在ti-Cu金属间化合物。当连接温度为950℃,连接时间为30min时,获得元素分布均匀的接头,ti-Cu金属间化合物从接头中消失。随着连接温度的提高和连接时间的延长,接头连接区硬度降低。当连接温度950℃,连接时间30min时,接头硬度分布较均匀,这有利于提高接头的性能。

关键词： ti3al基合金 TC4钛合金 TLP连接微观组织力学性能

导向辊位置角对ti3al基合金环轧过程影响规律的数值模拟研究

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热加工工艺 2012年第23期41卷 71-74页

作者：赖秀东鲁世强王克鲁张小波南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063

导向辊位置角是环件轧制成形工艺的重要影响因素。采用数值模拟方法分析了不同导向辊位置角对ti3al基合金环件轧制过程的影响规律。研究结果表明:导向辊位置角60°、90°时,环件不同部位的变形不均匀;导向辊位置角75°时,变形较为均匀;... 详细信息

导向辊位置角是环件轧制成形工艺的重要影响因素。采用数值模拟方法分析了不同导向辊位置角对ti3al基合金环件轧制过程的影响规律。研究结果表明:导向辊位置角60°、90°时,环件不同部位的变形不均匀;导向辊位置角75°时,变形较为均匀;导向辊位置角对芯辊最大轧制力的影响不大,但是随着导向辊位置角增大,轧制力波动的幅度变大。优化得出的最佳导向辊位置角为75°。

关键词： ti3al基合金环件轧制导向辊位置角

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ti3al基合金的近期发展

国外金属材料 1990年第4期 10-16页

作者：邹敦叙贾天聪