• 2020年第37卷第4期文章目次
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    • >研究与应用
    • 时效处理对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头组织和力学性能的影响

      2020, 37(4):1-6.

      摘要 (515) HTML (0) PDF 1.81 M (485) 评论 (0) 收藏

      摘要:对Ti-22Al-25Nb合金线性摩擦焊接头进行840 ℃×2 h的时效处理,研究了焊接头的组织和力学性能。结果表明,焊接头主要分为3个区域,分别是焊缝区、热力影响区和母材区。焊缝区组织以B2相为主,α2相和O相的数量相对较少。热力影响区仅有少量的α2相和O相转变为B2相,且α2相形态变化不大。EBSD分析结果表明,母材的晶体学取向无法遗传到最终的焊缝组织中。经过840 ℃时效处理后,焊缝区发生了动态再结晶并析出了O相。在热力影响区,α2相的分解并不充分,可以观察到rim-O相围绕α2相析出。母材区O相有所长大,而α2相的形态无明显变化。时效处理之后细晶强化与O相的析出强化作用显著提高了焊接头的力学性能。

    • 碳纳米管对TC4钛合金激光焊焊缝成形和组织的影响

      2020, 37(4):7-12.

      摘要 (461) HTML (0) PDF 1.69 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取羟基化多壁碳纳米管作为表面活性剂对TC4钛合金进行活性CO2激光焊接,焊后测量并计算了焊缝的熔深、熔宽及深宽比,观察分析了焊缝显微组织,测定了接头硬度和焊缝的物相组成。结果表明:TC4钛合金表面涂覆质量分数为4%的碳纳米管溶液,形成的涂覆层均匀致密;在给定焊接参数条件下,该涂覆层可使焊缝熔深增加约6%,熔宽降低约4%,深宽比增加约10%;涂覆碳纳米管可以增加激光吸收率,使得焊缝温度升高、冷却速率增大,因而涂覆碳纳米管的焊缝β晶粒较细,晶内的α′相较未涂覆碳纳米管的短小;碳纳米管对焊缝硬度和焊缝的物相组成无明显影响。

    • 海洋环境用Ti-5111合金板材的组织与性能研究

      2020, 37(4):13-17.

      摘要 (565) HTML (0) PDF 1.34 M (507) 评论 (0) 收藏

      摘要:以经过两相区轧制得到的25 mm厚Ti-5111合金板材为研究对象,研究了不同热处理制度下板材的显微组织和力学性能。研究发现,800 ℃热处理后的组织为等轴组织,950 ℃热处理后的组织为双态组织,1 000 ℃热处理后为魏氏体组织。950 ℃热处理后板材综合性能最好,其Rm=870 MPa,Rp0.2=775 MPa,A=14%,AKV=81 J。分析了不同热处理温度下Ti-5111合金冲击试样的断口形貌,并分析了影响材料韧性的因素,发现Ti-5111合金板材的冲击韧性与组织类型有关,双态组织的冲击韧性最好,魏氏体组织的次之,等轴组织最差。板材焊缝的力学性能与母材相当,表现出优异的焊接性能。

    • 电子束3D打印极小曲面多孔TC4钛合金及其性能研究

      2020, 37(4):18-22.

      摘要 (460) HTML (0) PDF 1.34 M (480) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了极小曲面多孔结构设计方法,并采用电子束3D打印技术制备了极小曲面多孔TC4钛合金,对比分析了沉积态组织与热处理后显微组织变化,以及不同表观密度下试样的压缩性能。研究结果表明: 采用Rhino建模软件为设计主体,并配合Grasshopper插件的程序算法,可参数化生成极小曲面模型,再用3-matic拓扑优化软件进行曲面多孔化处理,可建立极小曲面多级孔模型;极小曲面多孔TC4钛合金的抗压强度随着表观密度的增加而增大,在表观密度为0.74 g/cm3时抗压缩强度达到49.33 MPa; 沉积态组织主要由β柱状晶组成,经1 000 ℃×2 h/FC退火处理后,组织转变为魏氏组织。

    • 锆-4合金包壳长期均匀腐蚀性能研究

      2020, 37(4):23-28.

      摘要 (559) HTML (0) PDF 1.19 M (498) 评论 (0) 收藏

      摘要:在模拟压水堆一回路水条件下,用静态高压釜对锆-4合金进行了8 000 h的均匀腐蚀实验,并对氧化膜的厚度进行了测量和计算,对腐蚀增重和均匀腐蚀速率进行了定量评估。结果表明:锆-4合金包壳内外管在模拟压水堆一回路环境下的氧化增重曲线,初始阶段符合立方规律,2 500 h后为线性规律。内管在腐蚀时间0~2 500 h的氧化增重拟合曲线为y=2.473 47x1/3;超过2 500 h后的拟合曲线为y=9.033 43+0.013 22x;外管在腐蚀时间0~2 500 h的氧化增重拟合曲线为y=2.473 47x1/3,超过2 500 h后的拟合曲线为y=9.498 49+0.013 11x。4.5 a内管氧化膜增厚32.4 μm,相当于金属层减薄厚度为20.8 μm,远小于锆-4合金内管壁厚的10%。4.5 a外管氧化膜增厚31.5 μm,相当于金属层减薄厚度为20.2 μm,远小于锆-4合金外管壁厚的10%。考虑到辐照加速腐蚀效应和实际工况,经过4.5 a的模拟反应堆一回路高温高压环境运行,锆-4合金内外包壳管的均匀腐蚀深度均小于包壳名义厚度的10%。

    • Ti掺杂对ZrCo贮氚合金中氦行为的影响研究

      2020, 37(4):29-34.

      摘要 (513) HTML (0) PDF 1.29 M (472) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用掠入射X射线衍射(GIXRD)、弹性离子反冲(ERD)、氦热解吸(TDS)、扫描电镜(SEM)对直流磁控溅射法制备的含氦Zr-Co、Zr-Ti-Co薄膜进行分析,分别得到样品物相、氦的深度和浓度分布、氦热解吸图谱以及热解吸前后的表面形貌。氦热解吸实验曲线反映出Ti的掺杂有利于抑制ZrCo贮氚合金中氦的迁移、聚集和发展,提升相应捕陷位置中氦的释放温度;氦热解吸后,Zr0.8Ti0.2Co薄膜样品的晶界密度相比ZrCo薄膜样品更低,降低减少了氦泡迁移的通道,延缓高温下氦泡迁移合并的趋势,表明掺杂Ti可提升ZrCo合金的固氦能力,对高温条件下氦的释放具有抑制作用。

    • 电子束选区熔化成形Nb521合金微观组织与性能分析

      2020, 37(4):35-40.

      摘要 (634) HTML (0) PDF 1.42 M (520) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用电子束选区熔化技术制备Nb521合金,研究其致密化成形工艺。通过对成形试样的组织、物相、显微硬度、室温拉伸性能的检测与分析,探讨了电子束选区熔化成形Nb521合金的机理。结果表明,电子束选区熔化成形过程中,电子束熔化电流及速度的合理匹配,是得到表面质量及内部质量优异的成形样品的基础;电子束能量密度为340 J/mm3时,样品的密度达到8.78~8.79 g/cm3;Nb521合金显微组织沿沉积方向呈柱状晶,晶粒沿(200)晶面有较强的择优生长取向;成形样品中除Nb基体相外,还存在少量的Nb2C与ZrC碳化物析出;样品室温抗拉强度达到384 MPa,屈服强度为307 MPa,断后延伸率为16.5%;显微硬度处于1 500~1 700 MPa之间,无各向异性。

    • >综合评述
    • 装甲钛合金的研究与应用现状

      2020, 37(4):41-48.

      摘要 (465) HTML (0) PDF 1.63 M (488) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述了国内外装甲钛合金的研究现状,主要论述了抗弹性能及抗毁伤机理、附加装甲结构单元技术、应用基础研究等;介绍了抗弹性能考核评价及板材验收规范,主要包括抗弹性能考核评价方法、抗弹性能指标体系建立、板材验收标准制定情况等。通过对装甲钛合金应用现状和发展趋势的分析,加深人们对装甲钛合金材料和应用技术的理解,推动装甲钛合金材料的工程化应用。在进一步论述装甲钛合金应用现状的基础上,提出了未来装甲钛合金研究发展趋势。

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