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双重退火对TC4-DT/TC21线性摩擦焊接头组织及力学性能影响

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稀有金属 2024年第1期48卷 1-10页

作者：高潘曾卫东张传臣徐建伟西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室国防科技工业精密锻造与环轧技术创新中心陕西省高性能精确成形技术与装备重点实验室陕西西安710072 中国航空制造技术研究院航空焊接与连接技术航空科技重点实验室北京100024

对TC4-DT/TC21异种钛合金线性摩擦焊接头进行双重退火处理,对比分析双重退火对接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:经双重退火后,焊缝中心区内针状组织发生粗化,其平均宽度由0.2μm增加至0.5~1.0μm;热力影响区内,沿震荡方向以波... 详细信息

对TC4-DT/TC21异种钛合金线性摩擦焊接头进行双重退火处理,对比分析双重退火对接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:经双重退火后,焊缝中心区内针状组织发生粗化,其平均宽度由0.2μm增加至0.5~1.0μm;热力影响区内,沿震荡方向以波纹状分布的初生α相在畸变能释放以及元素扩散的作用下变形程度降低,且α_(p)相周围的针状α相也长大为竹叶状;母材区内,在α_(p)发生球化的同时还在β基体上析出针状α相。较于热处理前的力学性能(抗拉强度(R_(m))=911 MPa,断后伸长率(A)=8.5%),经过较低温度的双重退火(PWHT 1)处理后,在组织粗化及针状α相析出的共同作用下接头强度和断后伸长率都有所降低(R_(m)=886 MPa,A=6.0%)。但经过较高温度的双重退火(PWHT 2)处理后,弥散分布的针状次生α相显著提升材料的强度,且塑性仍保持较高的水平(R_(m)=925 MPa,A=6.2%)。对于拉伸断口,双重退火后裂纹扩展区主要是韧窝+撕裂棱和小解理刻面的混合,且裂纹在扩展过程大多与α片层呈一定角度进行扩展,说明在拉伸过程中接头的失效形式为穿晶的韧性-脆性混合断裂。对于接头的冲击韧性,较于热处理前14.8 J的冲击吸收功,双重退火能显著提升接头的冲击韧性,且随着第一次退火温度的升高,接头冲击吸收功由38.6 J增加至41.2 J。

关键词：线性摩擦焊焊后热处理微观结构抗拉强度硬度分布冲击韧性

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Ti60合金保温过程中片状组织的粗化行为

稀有金属 2022年第3期46卷 273-280页

作者：李冬曾卫东李欣高雄雄徐建伟西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室国防科技工业精密锻造与环轧技术创新中心陕西西安710072

研究了Ti60合金在α+β两相区(965℃)不同保温时间下加热过程中片状组织演变及粗化行为。利用X射线衍射(XRD)分析了相成分,用扫描电子显微镜(SEM)观察了保温后片层的显微组织,用能谱仪(EDS)分析了析出颗粒物的元素成分。结果表明:Ti60... 详细信息

研究了Ti60合金在α+β两相区(965℃)不同保温时间下加热过程中片状组织演变及粗化行为。利用X射线衍射(XRD)分析了相成分,用扫描电子显微镜(SEM)观察了保温后片层的显微组织,用能谱仪(EDS)分析了析出颗粒物的元素成分。结果表明:Ti60合金在两相区保温过程中,在不同的保温时间下,α/β相界面均不再光滑,β相出现分支结构。Ti60合金在β退火处理后经炉冷析出大量颗粒物,这些颗粒物随着保温时间的增加,逐渐溶解。保温过程中片状α相和片状β相的厚度均有所增加,当保温时间较短时,片层厚度增速较快,随着保温时间的增加,片层厚度增速降低,片层厚度最终趋于平稳。在保温过程中β相出现的分支结构使α/β相间形成曲率差,为溶质原子的迁移提供了驱动力,从而使α相和β相的片层厚度连续增长。此外,Ti60合金炉冷过程中析出的颗粒物为硅化物,主要分布在β晶界及其内部,多呈球状或棒状。

关键词： Ti60合金片状组织粗化行为析出物

粉末循环使用对激光选区熔化GH4169合金组织及拉伸行为的影响(特邀)

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中国激光 2024年第10期51卷 163-177页

作者：宋巍朱玉平梁静静周亦胄孙晓峰李金国中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心辽宁沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110016

激光选区熔化GH4169合金粉末的循环使用可以显著降低制备成本、缩短生产周期。但是,利用循环使用的合金粉末,通过激光选区熔化技术成形的部件在组织、缺陷、性能行为上均存在差异。研究了不同循环使用次数下GH4169合金粉末的组织、缺陷... 详细信息

激光选区熔化GH4169合金粉末的循环使用可以显著降低制备成本、缩短生产周期。但是,利用循环使用的合金粉末,通过激光选区熔化技术成形的部件在组织、缺陷、性能行为上均存在差异。研究了不同循环使用次数下GH4169合金粉末的组织、缺陷及粒径分布等特征对成形件热处理态组织和相分布、拉伸行为及变形机制的影响。分析了循环使用后的粉末形貌和粒径分布、热处理试样的断口形貌、断口纵剖面组织和断口附近透射组织特征,详细阐述了拉伸断裂方式和强韧化机制。结果表明:粉末多次循环使用后平均粒径由30.45μm逐渐增大至41.80μm;表面愈加粗糙,流动性由14.85 s/50 g增加到18.62 s/50 g,较差的流动性导致热处理试样出现孔洞缺陷;合金拉伸强度(50~100 MPa)下降,力学性能受损;而断裂方式和变形机制不受影响。热处理态合金析出了纳米尺寸的块状碳化物、短棒状δ相、Laves相以及γ″和γ′强化相,拉伸过程中有效的钉扎位错提升了合金性能,使合金在室温和650℃下的最大抗拉强度分别达到1430 MPa和1205 MPa,优于或接近已报道的锻造、铸造和增材制造GH4169合金。研究结果为激光选区熔化GH4169合金的粉末循环使用和拉伸变形机制分析提供了参考。

关键词：增材制造激光选区熔化 GH4169合金粉末特性组织演变拉伸行为

胀形对TC4合金环锻件残余应力及分布的影响

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稀有金属材料与工程 2019年第8期48卷 2537-2543页

作者：魏志坚李金山杨艳慧吕楠王建国西北工业大学陕西西安710072 贵州安大航空锻造有限责任公司贵州安顺561005 国防科技工业精密锻造与环轧技术创新中心陕西西安710072

对TC4合金辗轧环锻件残余应力进行了测试,分析了胀形技术对TC4合金辗轧环锻件残余应力及分布的影响。结果表明,采用绘制雷达图的方式可对环形件残余应力大小和分布均匀性进行有效表征和分析,采用胀形技术可实现辗轧环件的残余应力调控... 详细信息

对TC4合金辗轧环锻件残余应力进行了测试,分析了胀形技术对TC4合金辗轧环锻件残余应力及分布的影响。结果表明,采用绘制雷达图的方式可对环形件残余应力大小和分布均匀性进行有效表征和分析,采用胀形技术可实现辗轧环件的残余应力调控。现有辗轧及胀形工艺下,TC4合金环件表面残余应力均为残余压应力,且在–50~–150MPa范围内波动;残余应力分布雷达图存在"尖角",胀形后"尖角"趋于平缓;经胀形处理后环件残余应力均值略有降低,周向应力较轴/径向应力的降幅更加显著,内环面与上端面周向应力经胀形后应力均值降幅分别达24.8%与20.2%;经胀形处理后环件残余应力均匀性整体有所提高;仅下端面周向应力大小及分布均匀性改善效果不明显。

关键词：残余应力 TC4合金盲孔法胀形

浓度相关的扩散系数对定向凝固枝晶生长的影响

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物理学报 2019年第16期68卷 290-297页

作者：楚硕郭春文王志军李俊杰王锦程西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 Faculty of Mechanical Engineering Kyoto Institute of Technology Kyoto 606-8585 Japan 西北工业大学国防科技工业精密锻造与环轧技术创新中心西安710072

采用定量相场模型模拟了定向凝固过程中浓度相关的扩散系数对枝晶生长的影响.模型中,通过在液相溶质扩散方程中耦合浓度相关的扩散系数实现了浓度依赖的扩散过程.一系列模拟结果证实了浓度相关的扩散过程对枝晶定向生长具有显著的影响.... 详细信息

采用定量相场模型模拟了定向凝固过程中浓度相关的扩散系数对枝晶生长的影响.模型中,通过在液相溶质扩散方程中耦合浓度相关的扩散系数实现了浓度依赖的扩散过程.一系列模拟结果证实了浓度相关的扩散过程对枝晶定向生长具有显著的影响.结果表明:溶质扩散系数对溶质浓度耦合强度的增加会增强枝晶间的溶质扩散对尖端排出的溶质原子横向扩散的抑制作用,造成枝晶尖端固-液界面处的溶质富集程度增加,从而增加尖端过冷度;液相中扩散系数的改变对枝晶的尖端半径影响较小,模拟结果与理论模型计算结果较好吻合;液相中溶质扩散系数对溶质浓度依赖性的增加会使侧向分枝的振幅逐渐减小;在对枝晶列的研究中发现,与溶质浓度相关的扩散系数会增加枝晶列的一次间距,降低稳态枝晶的尖端位置.因此,在浓质分配系数严重偏离1的体系中,对现有模型的定量实验检验应考虑浓度相关的扩散对尖端过冷度的影响.

关键词：相场法定向凝固枝晶生长扩散系数

粉末循环使用对激光选区熔化GH4169合金组织及拉伸行为的影响

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中国激光 2024年

作者：宋巍朱玉平梁静静周亦胄孙晓峰李金国中国科学技术大学材料科学与工程学院中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心

激光选区熔化GH4169合金粉末循环使用可以显著降低制备成本、缩短生产周期。但是，循环使用的合金粉末激光选区熔化成形的部件在组织缺陷、性能行为上均存在差异。本文研究了不同循环使用次数后GH4169合金粉末组织、缺陷及粒径分布等特... 详细信息

激光选区熔化GH4169合金粉末循环使用可以显著降低制备成本、缩短生产周期。但是，循环使用的合金粉末激光选区熔化成形的部件在组织缺陷、性能行为上均存在差异。本文研究了不同循环使用次数后GH4169合金粉末组织、缺陷及粒径分布等特征对成形件热处理态组织和相分布、拉伸行为和变形机制的影响。分析了循环使用后的粉末形貌和粒径分布、热处理试样的断口形貌、断口纵剖面组织和断口附近透射组织特征，详细阐述了拉伸断裂方式和强韧化机制。结果表明：粉末多次循环使用后平均粒径由30.45μm逐渐增大至41.80μm，表面愈加粗糙使得流动性由14.85 s/50 g增加到18.62 s/50 g，较差的流动性导致热处理试样出现孔洞缺陷，合金拉伸强度下降接近50 MPa-100 MPa，力学性能受损，而断裂方式和变形机制不受影响。热处理态合金析出了纳米尺寸的块状碳化物、短棒状δ相、Laves相以及γ″和γ′强化相，在拉伸过程中有效的钉扎位错，提升合金性能，使合金在室温和650℃的最大抗拉强度分别达到1430 MPa和1205 MPa，优于或接近已报道的锻造、铸造及增材制造GH4169合金。本研究结果为激光选区熔化GH4169合金的粉末循环使用和拉伸变形机制分析提供参考。

关键词：激光选区熔化 GH4169合金粉末特性组织演变拉伸行为

粉末循环使用对激光选区熔化GH4169合金组织及拉伸行为的影响（特邀）

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中国激光 2024年第10期 171-185页

作者：宋巍朱玉平梁静静周亦胄孙晓峰李金国中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心中国科学技术大学材料科学与工程学院

激光选区熔化GH4169合金粉末的循环使用可以显著降低制备成本、缩短生产周期。但是，利用循环使用的合金粉末，通过激光选区熔化技术成形的部件在组织、缺陷、性能行为上均存在差异。研究了不同循环使用次数下GH4169合金粉末的组织、缺... 详细信息

激光选区熔化GH4169合金粉末的循环使用可以显著降低制备成本、缩短生产周期。但是，利用循环使用的合金粉末，通过激光选区熔化技术成形的部件在组织、缺陷、性能行为上均存在差异。研究了不同循环使用次数下GH4169合金粉末的组织、缺陷及粒径分布等特征对成形件热处理态组织和相分布、拉伸行为及变形机制的影响。分析了循环使用后的粉末形貌和粒径分布、热处理试样的断口形貌、断口纵剖面组织和断口附近透射组织特征，详细阐述了拉伸断裂方式和强韧化机制。结果表明：粉末多次循环使用后平均粒径由30.45μm逐渐增大至41.80μm；表面愈加粗糙，流动性由14.85 s/50 g增加到18.62 s/50 g，较差的流动性导致热处理试样出现孔洞缺陷；合金拉伸强度（50～100 MPa）下降，力学性能受损；而断裂方式和变形机制不受影响。热处理态合金析出了纳米尺寸的块状碳化物、短棒状δ相、Laves相以及γ″和γ′强化相，拉伸过程中有效的钉扎位错提升了合金性能，使合金在室温和650℃下的最大抗拉强度分别达到1430 MPa和1205 MPa，优于或接近已报道的锻造、铸造和增材制造GH4169合金。研究结果为激光选区熔化GH4169合金的粉末循环使用和拉伸变形机制分析提供了参考。

关键词：增材制造激光选区熔化 GH4169合金粉末特性组织演变拉伸行为

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大型高温合金锻坯加热及冷却过程模拟

塑性工程学报 2019年第2期26卷 119-124页

作者：张志元余心宏付正龙西北工业大学国防科技工业紧密锻造与环轧技术创新中心陕西西安710072 西北工业大学材料学院陕西西安710072

以传热学为基础,基于ANSYS Fluent有限元软件,通过整体求解法对整体加热炉和大型高温合金GH4698锻坯的温度场进行了模拟研究。利用Fluent UDF编程实现加热炉中的反馈调节系统;冷却过程为出炉空冷,通过计算坯料与空气的对流换热系数,然... 详细信息

以传热学为基础,基于ANSYS Fluent有限元软件,通过整体求解法对整体加热炉和大型高温合金GH4698锻坯的温度场进行了模拟研究。利用Fluent UDF编程实现加热炉中的反馈调节系统;冷却过程为出炉空冷,通过计算坯料与空气的对流换热系数,然后利用UDF实现锻坯冷却过程中边界条件的设置。通过模拟和实验结果比较验证可知,锻坯升温和降温的模拟曲线与实测曲线趋势基本一致。由模拟和实验的误差曲线分析可知,在加热过程中,加热段误差较大,而保温段误差较小;冷却过程中高温段误差较大,而低温段误差较小,并分析了模拟和实验误差产生的原因。

关键词：高温合金温度场加热冷却 ANSYS Fluent

热加工过程中两相钛合金的α相与β相的协调演变

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2021年第11期31卷 3428-3438页

作者：徐建伟曾卫东周大地贺胜通贾润晨西北工业大学材料学院陕西省高性能精确成形技术与装备重点实验室西安710072 西北工业大学材料学院国防科技工业精密锻造与环轧技术创新中心西安710072 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

为了研究两相钛合金中α和β相的协调演变行为,在不同条件下对合金进行热压缩和热处理。研究结果表明,α和β相之间的协调变形能力能影响显微组织演变的均匀性。当变形协调能力较好时,α相保持原来的片状结构,β相的再结晶程度较低。此... 详细信息

为了研究两相钛合金中α和β相的协调演变行为,在不同条件下对合金进行热压缩和热处理。研究结果表明,α和β相之间的协调变形能力能影响显微组织演变的均匀性。当变形协调能力较好时,α相保持原来的片状结构,β相的再结晶程度较低。此时,尽管变形较大,但α相与两侧的β相仍保持Burgers取向关系,α和β相之间的原始相界面没有被破坏。随着变形协调能力的下降,片状α相的变形程度及β相的再结晶程度增加。此时,α相仅与一侧的β相保持Burgers取向关系,而与另一侧的β相取向产生偏移,偏移角度在10°以内。当变形协调能力较差时,α相和β相发生较为严重的偏移,界面位错程度增大,α相与周围的β相偏离Burgers取向关系。

关键词：协调变形能力钛合金取向关系球化再结晶