2018年第35卷第5期文章目次
2018, 35(5).
摘要:
本文通过Φ100×150mm圆柱镦粗试验研究了TC17钛合金β锻造工艺对微观组织形貌的影响。结果表明：变形量和下压速率对显微组织有显著的影响。当变形速率较低时,晶界α相容易被破碎,变形量越大,被破碎越严重,越容易被球化。当变形速率较高时,β晶粒容易发生动态再结晶,变形量越大,再结晶体积分数越高。采用Image Pro Plus对球化率和再结晶体积分数进行了统计。结果表明晶界α相的球化条件对变形量和下压速率均较为苛刻,仅在变形量为80%,变形速率为0.1mm/s时发生了大量晶界α相球化。此外,相比变形量,β再结晶数量对变形速率更加敏感。
本文通过Φ100×150mm圆柱镦粗试验研究了TC17钛合金β锻造工艺对微观组织形貌的影响。结果表明：变形量和下压速率对显微组织有显著的影响。当变形速率较低时,晶界α相容易被破碎,变形量越大,被破碎越严重,越容易被球化。当变形速率较高时,β晶粒容易发生动态再结晶,变形量越大,再结晶体积分数越高。采用Image Pro Plus对球化率和再结晶体积分数进行了统计。结果表明晶界α相的球化条件对变形量和下压速率均较为苛刻,仅在变形量为80%,变形速率为0.1mm/s时发生了大量晶界α相球化。此外,相比变形量,β再结晶数量对变形速率更加敏感。
2018, 35(5):1-7.
摘要:
介绍了等温超塑成形的成形效率、热效率和锻造效率以及工装和模具制造、使用寿命和效率等方面存在的问题。提出采用自动化连续上料加热系统减少热损失和设备闲置时间；使用精密组批整体成形，压机双工作平台工装拆装、加热和冷却方法提高生产效率；使用芯模加框模的设计、采用不同砂型造型并利用真空浇铸的铸造工艺等手段解决大型、特大型工装和模具浇铸成形及使用寿命的问题。最后分析了等温超塑成形的发展趋势，提出了数字化等温锻造实现的途径。
介绍了等温超塑成形的成形效率、热效率和锻造效率以及工装和模具制造、使用寿命和效率等方面存在的问题。提出采用自动化连续上料加热系统减少热损失和设备闲置时间；使用精密组批整体成形，压机双工作平台工装拆装、加热和冷却方法提高生产效率；使用芯模加框模的设计、采用不同砂型造型并利用真空浇铸的铸造工艺等手段解决大型、特大型工装和模具浇铸成形及使用寿命的问题。最后分析了等温超塑成形的发展趋势，提出了数字化等温锻造实现的途径。
2018, 35(5):8-14.
摘要:
采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机研究了高氧TC4钛合金在温度为990~1 030 ℃、应变速率为0.01~1.0 s-1、变形量为60%时的变形行为及微观组织特征，并构建了该合金的本构方程。结果表明，高氧TC4钛合金在β单相区变形时随着应变速率的增加和变形温度的降低，其流动应力显著增加，该合金在β相区的变形激活能为141 kJ/mol。在990~1 030 ℃加热温度下，原始β晶粒尺寸在250~255 μm范围内，晶粒尺寸对温度不敏感。随着应变速率的增大，原始β晶粒沿着垂直于压缩轴方向被拉长，在被拉长的原始β晶界上可观察到β再结晶晶粒。
采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机研究了高氧TC4钛合金在温度为990~1 030 ℃、应变速率为0.01~1.0 s-1、变形量为60%时的变形行为及微观组织特征，并构建了该合金的本构方程。结果表明，高氧TC4钛合金在β单相区变形时随着应变速率的增加和变形温度的降低，其流动应力显著增加，该合金在β相区的变形激活能为141 kJ/mol。在990~1 030 ℃加热温度下，原始β晶粒尺寸在250~255 μm范围内，晶粒尺寸对温度不敏感。随着应变速率的增大，原始β晶粒沿着垂直于压缩轴方向被拉长，在被拉长的原始β晶界上可观察到β再结晶晶粒。
2018, 35(5):15-19.
摘要:
通过电子万能试验机对具有粗大晶粒的β型WSTi3515S阻燃钛合金进行了超塑性拉伸试验，分析了热力学参数对超塑性能及力学行为的影响，建立了该合金超塑性本构关系。结果表明：WSTi3515S阻燃钛合金可在较宽的温度范围及应变速率区间内(800~920 ℃,0.000 5~0.01 s-1)实现超塑性；且在高温低应变速率条件下超塑性能良好，最大延伸率可达556%。与细晶超塑性不同，WSTi3515S合金在超塑性拉伸过程中，稳态变形阶段很短甚至不出现，变形主要集中在准稳态变形阶段，且准稳态变形阶段越长，获得延伸率越大。基于Arrhenius方程建立的本构方程精度不高，而由逐步回归法构建的本构方程误差值基本在5%以内。
通过电子万能试验机对具有粗大晶粒的β型WSTi3515S阻燃钛合金进行了超塑性拉伸试验，分析了热力学参数对超塑性能及力学行为的影响，建立了该合金超塑性本构关系。结果表明：WSTi3515S阻燃钛合金可在较宽的温度范围及应变速率区间内(800~920 ℃,0.000 5~0.01 s-1)实现超塑性；且在高温低应变速率条件下超塑性能良好，最大延伸率可达556%。与细晶超塑性不同，WSTi3515S合金在超塑性拉伸过程中，稳态变形阶段很短甚至不出现，变形主要集中在准稳态变形阶段，且准稳态变形阶段越长，获得延伸率越大。基于Arrhenius方程建立的本构方程精度不高，而由逐步回归法构建的本构方程误差值基本在5%以内。
2018, 35(5):20-23.
摘要:
为研究具有原始粗片层组织的Ti5321合金热压缩变形过程中流变应力、显微组织等随变形条件的变化，在Gleeble-2800型热模拟试验机上进行高温热压缩试验，试验温度790~850 ℃，应变速率为0.01~1 s-1，变形量为30%~70%。结果表明：Ti5321合金的软化机制与片层组织球化和动态再结晶有关，变形量和变形温度是影响合金片层组织球化及β再结晶的主要因素。同一变形温度和应变速率下，随着变形量的增大.会出现片层α相球化及β相再结晶现象。当应变速率和变形量相同时，低温变形主要发生的是片层α相球化行为，高温变形发生的是β相的再结晶。
为研究具有原始粗片层组织的Ti5321合金热压缩变形过程中流变应力、显微组织等随变形条件的变化，在Gleeble-2800型热模拟试验机上进行高温热压缩试验，试验温度790~850 ℃，应变速率为0.01~1 s-1，变形量为30%~70%。结果表明：Ti5321合金的软化机制与片层组织球化和动态再结晶有关，变形量和变形温度是影响合金片层组织球化及β再结晶的主要因素。同一变形温度和应变速率下，随着变形量的增大.会出现片层α相球化及β相再结晶现象。当应变速率和变形量相同时，低温变形主要发生的是片层α相球化行为，高温变形发生的是β相的再结晶。
2018, 35(5):24-28.
摘要:
采用电子万能试验机对TC18钛合金进行常温准静态压缩实验，得到该合金在准静态下的实验数据，根据实验数据，选用分离式Hopkinson压杆对TC18钛合金在温度分别298、523、773、1 023 K，应变率分别为500、1 000、1 500 s-1下进行动态力学性能实验，从而获得TC18钛合金在高温动态压缩条件下的应力-应变曲线，并利用J-C模型对合金在高应变率下的动态塑性本构关系进行拟合，最终建立该合金在高温下的动态塑性本构方程。通过对模型的计算结果分析表明，该模型可以较好地预测TC18钛合金在高温与冲击载荷共同作用下的塑性流变应力。
采用电子万能试验机对TC18钛合金进行常温准静态压缩实验，得到该合金在准静态下的实验数据，根据实验数据，选用分离式Hopkinson压杆对TC18钛合金在温度分别298、523、773、1 023 K，应变率分别为500、1 000、1 500 s-1下进行动态力学性能实验，从而获得TC18钛合金在高温动态压缩条件下的应力-应变曲线，并利用J-C模型对合金在高应变率下的动态塑性本构关系进行拟合，最终建立该合金在高温下的动态塑性本构方程。通过对模型的计算结果分析表明，该模型可以较好地预测TC18钛合金在高温与冲击载荷共同作用下的塑性流变应力。
2018, 35(5):29-32.
摘要:
通过Thermecmaster-Z热模拟试验机，对TC27钛合金在变形温度900~1 150 ℃和应变速率0.01~10 s-1范围内进行等温恒应变速率热压缩实验，压缩变形量为50%。结果表明，流变应力随应变的增加迅速增大，达到峰值后随应变的增加而减小，最后趋于相对稳定。流变应力随着温度的增加而减小，随着应变速率的增加而增大。TC27钛合金加工图有2个耗散效率峰值区，一个是900 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现动态回复；另一个峰值区为1 050 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现再结晶。
通过Thermecmaster-Z热模拟试验机，对TC27钛合金在变形温度900~1 150 ℃和应变速率0.01~10 s-1范围内进行等温恒应变速率热压缩实验，压缩变形量为50%。结果表明，流变应力随应变的增加迅速增大，达到峰值后随应变的增加而减小，最后趋于相对稳定。流变应力随着温度的增加而减小，随着应变速率的增加而增大。TC27钛合金加工图有2个耗散效率峰值区，一个是900 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现动态回复；另一个峰值区为1 050 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现再结晶。
2018, 35(5):33-37.
摘要:
制定了3种Ti-6Al-4V合金大规格方坯锻造工艺，通过Simufact仿真软件对工艺参数进行优化，在万吨液压机上进行全流程控制锻造，制备出规格为245 mm×480 mm×3 700 mm的大规格方坯。对方坯的力学性能和显微组织进行表征，分析锻造工艺对大规格方坯组织与性能的影响。结果表明，3种工艺锻制的Ti-6Al-4V合金大规格方坯显微组织均为等轴组织，初生α相含量约占80%。工艺A和工艺B制得的方坯组织细小，均匀性好，超声波杂波水平低。工艺C锻制的方坯晶粒粗大，组织不均匀，心部存在长条及大块状α相。工艺A、B锻制的方坯有较好的强度和塑性匹配，工艺C锻制的方坯强度虽较高，但塑性相对较低。从组织均匀性、力学性能及杂波水平综合考虑，工艺A为最优锻造方案。
制定了3种Ti-6Al-4V合金大规格方坯锻造工艺，通过Simufact仿真软件对工艺参数进行优化，在万吨液压机上进行全流程控制锻造，制备出规格为245 mm×480 mm×3 700 mm的大规格方坯。对方坯的力学性能和显微组织进行表征，分析锻造工艺对大规格方坯组织与性能的影响。结果表明，3种工艺锻制的Ti-6Al-4V合金大规格方坯显微组织均为等轴组织，初生α相含量约占80%。工艺A和工艺B制得的方坯组织细小，均匀性好，超声波杂波水平低。工艺C锻制的方坯晶粒粗大，组织不均匀，心部存在长条及大块状α相。工艺A、B锻制的方坯有较好的强度和塑性匹配，工艺C锻制的方坯强度虽较高，但塑性相对较低。从组织均匀性、力学性能及杂波水平综合考虑，工艺A为最优锻造方案。
2018, 35(5):38-41.
摘要:
通过分析目前国内外大吨位真空自耗电弧炉普遍采用的结构型式，指出了这些型式的电弧炉存在的缺陷和不足，提出了一种双炉室真空自耗电弧炉结构。详细介绍了该SZHL8双炉室真空自耗电弧炉的主体设计方案、主要技术特点和性能指标，重点介绍了研制过程中主要解决的技术难点，包括双炉室共用整流电源技术、水冷炉室结构的优化、坩埚冷却系统、智能熔速控制系统、充氩熔炼实时控制系统等。
通过分析目前国内外大吨位真空自耗电弧炉普遍采用的结构型式，指出了这些型式的电弧炉存在的缺陷和不足，提出了一种双炉室真空自耗电弧炉结构。详细介绍了该SZHL8双炉室真空自耗电弧炉的主体设计方案、主要技术特点和性能指标，重点介绍了研制过程中主要解决的技术难点，包括双炉室共用整流电源技术、水冷炉室结构的优化、坩埚冷却系统、智能熔速控制系统、充氩熔炼实时控制系统等。
2018, 35(5):42-46.
摘要:
针对熔盐氯化各工序中固含量偏高、波动大、控制困难的问题，对氯化工序全流程TiCl4固含量展开了调研。调查结果表明，淋洗罐内固含量偏高、冷凝工序温度控制偏高造成粗TiCl4固含量偏高和沉降过程效果不明显。针对调查结果，提出了熔盐氯化炉欠氯反应技术、收尘室和淋洗系统温度控制技术及沉降控制技术等技术措施，有效降低了淋洗罐和粗TiCl4中的固含量，使淋洗罐内的固含量稳定控制在200 g/L以内，平均值为133.62 g/L；粗TiCl4中的固含量控制在15 g/L以下，减小了固含物对氯化系统和成品的影响，为氯化系统的稳定运行提供了保障，为粗TiCl4精制的产能提高奠定了基础。
针对熔盐氯化各工序中固含量偏高、波动大、控制困难的问题，对氯化工序全流程TiCl4固含量展开了调研。调查结果表明，淋洗罐内固含量偏高、冷凝工序温度控制偏高造成粗TiCl4固含量偏高和沉降过程效果不明显。针对调查结果，提出了熔盐氯化炉欠氯反应技术、收尘室和淋洗系统温度控制技术及沉降控制技术等技术措施，有效降低了淋洗罐和粗TiCl4中的固含量，使淋洗罐内的固含量稳定控制在200 g/L以内，平均值为133.62 g/L；粗TiCl4中的固含量控制在15 g/L以下，减小了固含物对氯化系统和成品的影响，为氯化系统的稳定运行提供了保障，为粗TiCl4精制的产能提高奠定了基础。
