2021年第38卷第3期文章目次
2021, 38(3):22-22.
摘要:
<正>近日,南京工业大学钛合金材料基础研究团队提出一种新型激光熔融沉积技术制备Ti-Fe-B合金。激光熔融沉积原料为采用等离子旋转电极工艺(PREP)制备的Ti-Fe-B合金粉末。其中添加适量的B以实现对增材制造钛合金组织的调控,促进等轴晶的形成,有效克服因钛合金增材制造凝固过程自发形核不足而产生柱状晶的问题。同时分别采用铸造、锻造的方式制备了该合金。对比发现,激光熔融沉积制得Ti-Fe-B合金具有更优的力学性能,
<正>近日,南京工业大学钛合金材料基础研究团队提出一种新型激光熔融沉积技术制备Ti-Fe-B合金。激光熔融沉积原料为采用等离子旋转电极工艺(PREP)制备的Ti-Fe-B合金粉末。其中添加适量的B以实现对增材制造钛合金组织的调控,促进等轴晶的形成,有效克服因钛合金增材制造凝固过程自发形核不足而产生柱状晶的问题。同时分别采用铸造、锻造的方式制备了该合金。对比发现,激光熔融沉积制得Ti-Fe-B合金具有更优的力学性能,
2021, 38(3):34-34.
摘要:
<正>6月8日,龙佰集团攀枝花公司氯化钛渣厂传来喜报,1#CXTZ炉首炉钛渣顺利产出。自5月8日通电投运后,氯化钛渣厂历时1个月的烘炉、人机磨合和工艺设备消缺补漏等准备,如期实现顺利投料生产,这标志着公司500 kt攀西钛精矿升级转化氯化钛渣创新项目正式进入上料投运试生产阶段。1#CXTZ炉的顺利投产,为即将开展的2#CXTZ炉顺利投料生产奠定了良好基础。
<正>6月8日,龙佰集团攀枝花公司氯化钛渣厂传来喜报,1#CXTZ炉首炉钛渣顺利产出。自5月8日通电投运后,氯化钛渣厂历时1个月的烘炉、人机磨合和工艺设备消缺补漏等准备,如期实现顺利投料生产,这标志着公司500 kt攀西钛精矿升级转化氯化钛渣创新项目正式进入上料投运试生产阶段。1#CXTZ炉的顺利投产,为即将开展的2#CXTZ炉顺利投料生产奠定了良好基础。
2021, 38(3):48-48.
摘要:
<正>2020年11月10日,我国"奋斗者"号全海深载人潜水器在西太平洋马里亚纳海沟海域完成全部万米海试任务,创造了10 909 m的中国载人深潜新纪录。"奋斗者"号载人舱由2个钛合金半球焊接而成,因其焊接位置类似地球赤道,被称为赤道缝焊接。在研制过程中,由于载人舱赤道缝的焊接难题,一度让"奋斗者"号项目面临搁浅。最终,
<正>2020年11月10日,我国"奋斗者"号全海深载人潜水器在西太平洋马里亚纳海沟海域完成全部万米海试任务,创造了10 909 m的中国载人深潜新纪录。"奋斗者"号载人舱由2个钛合金半球焊接而成,因其焊接位置类似地球赤道,被称为赤道缝焊接。在研制过程中,由于载人舱赤道缝的焊接难题,一度让"奋斗者"号项目面临搁浅。最终,
2021, 38(3):48-48.
摘要:
<正>安徽理工大学机械工程学院朱延松副教授团队在航空齿轮用新型钛合金TC21-DT表面抗磨损性能研究中取得重要进展。为提高航空齿轮用钛合金表面抗磨损性能,朱延松副教授团队采用稀土-硼固体共渗方法对新型TC21-DT钛合金表面进行强化处理,在钛合金表面制备了双硬质相(TiB_2+TiB)硼化钛渗层。在此基础上,建立了基于Eshelby等效夹杂理论的渗层表面单轴压缩模型及基于Archard磨损方程的渗层表面磨损模型。研究结果表明,
<正>安徽理工大学机械工程学院朱延松副教授团队在航空齿轮用新型钛合金TC21-DT表面抗磨损性能研究中取得重要进展。为提高航空齿轮用钛合金表面抗磨损性能,朱延松副教授团队采用稀土-硼固体共渗方法对新型TC21-DT钛合金表面进行强化处理,在钛合金表面制备了双硬质相(TiB_2+TiB)硼化钛渗层。在此基础上,建立了基于Eshelby等效夹杂理论的渗层表面单轴压缩模型及基于Archard磨损方程的渗层表面磨损模型。研究结果表明,
2021, 38(3):1-5.
摘要:
针对某TC17钛合金盘件生产中的异常组织问题,开展盘件锻造工艺优化研究。结合有限元模拟技术,对预制坯结构和锻造工艺参数进行了优化,通过对比分析工艺优化前后TC17钛合金盘锻件的高低倍组织和力学性能发现,采用优化工艺可消除原有工艺条件下锻件中的高应变带和低应变区,大幅改善了盘锻件的变形均匀性,进而提高了TC17钛合金盘锻件组织均匀性,获得了较为理想的网篮组织,同时进一步改善了材料的力学性能。
针对某TC17钛合金盘件生产中的异常组织问题,开展盘件锻造工艺优化研究。结合有限元模拟技术,对预制坯结构和锻造工艺参数进行了优化,通过对比分析工艺优化前后TC17钛合金盘锻件的高低倍组织和力学性能发现,采用优化工艺可消除原有工艺条件下锻件中的高应变带和低应变区,大幅改善了盘锻件的变形均匀性,进而提高了TC17钛合金盘锻件组织均匀性,获得了较为理想的网篮组织,同时进一步改善了材料的力学性能。
2021, 38(3):6-11.
摘要:
研究了TiB纤维分布的均匀性对钛基复合材料拉伸力学性能的影响。通过采用不同尺寸的钛粉与硼粉混合后进行放电等离子烧结,获得了含有TiB纤维近均匀分布和非均匀分布的钛基复合材料;并通过有限元模拟建立了纤维均匀和非均匀分布的复合材料模型。对材料的拉伸实验表明,TiB纤维的分布对钛基复合材料的杨氏模量和抗拉强度的影响较小,但纤维分布的均匀性越差,复合材料的拉伸塑性越低。并且,随着TiB纤维体积分数的增加,2类复合材料的塑性差异增大。当TiB体积分数为10%时,近均匀复合材料的伸长率为14.8%,远高于非均匀复合材料的伸长率6.2%。模拟结果证实了纤维分布的均匀性对复合材料的杨氏模量和抗拉强度影响很小,同时揭示了在纤维非均匀分布的复合材料中应力分布更不均匀,局部应力更集中,存在着更大的复合材料断裂风险。
研究了TiB纤维分布的均匀性对钛基复合材料拉伸力学性能的影响。通过采用不同尺寸的钛粉与硼粉混合后进行放电等离子烧结,获得了含有TiB纤维近均匀分布和非均匀分布的钛基复合材料;并通过有限元模拟建立了纤维均匀和非均匀分布的复合材料模型。对材料的拉伸实验表明,TiB纤维的分布对钛基复合材料的杨氏模量和抗拉强度的影响较小,但纤维分布的均匀性越差,复合材料的拉伸塑性越低。并且,随着TiB纤维体积分数的增加,2类复合材料的塑性差异增大。当TiB体积分数为10%时,近均匀复合材料的伸长率为14.8%,远高于非均匀复合材料的伸长率6.2%。模拟结果证实了纤维分布的均匀性对复合材料的杨氏模量和抗拉强度影响很小,同时揭示了在纤维非均匀分布的复合材料中应力分布更不均匀,局部应力更集中,存在着更大的复合材料断裂风险。
2021, 38(3):12-16.
摘要:
采用放电等离子烧结技术(SPS),制备石墨烯纳米片(GNPs)、硼粉(B)增强TC4钛基复合材料(TiMCs)。利用扫描电镜、拉曼光谱对混合粉末以及烧结后材料的组织进行了研究。利用维氏硬度仪对复合材料进行硬度测试。结果表明:GNPs和B与基体原位反应生成TiC颗粒(TiCp)和TiB晶须(TiBw)构成的非连续网状结构能有效细化晶粒,使晶粒粒径从118.8μm减小到33.1μm。GNPs和B的加入可以显著提高材料的维氏硬度,GNPs/TC4和(GNPs+B)/TC4复合材料的维氏硬度分别为3.91和4.15 GPa,相比于TC4钛合金(3.37 GPa)分别提高了16%和23%。GNPs/TC4和(GNPs+B)/TC4复合材料硬度的提升可以归因于晶界处的硬质颗粒(TiBw和TiCp)的存在。
采用放电等离子烧结技术(SPS),制备石墨烯纳米片(GNPs)、硼粉(B)增强TC4钛基复合材料(TiMCs)。利用扫描电镜、拉曼光谱对混合粉末以及烧结后材料的组织进行了研究。利用维氏硬度仪对复合材料进行硬度测试。结果表明:GNPs和B与基体原位反应生成TiC颗粒(TiCp)和TiB晶须(TiBw)构成的非连续网状结构能有效细化晶粒,使晶粒粒径从118.8μm减小到33.1μm。GNPs和B的加入可以显著提高材料的维氏硬度,GNPs/TC4和(GNPs+B)/TC4复合材料的维氏硬度分别为3.91和4.15 GPa,相比于TC4钛合金(3.37 GPa)分别提高了16%和23%。GNPs/TC4和(GNPs+B)/TC4复合材料硬度的提升可以归因于晶界处的硬质颗粒(TiBw和TiCp)的存在。
2021, 38(3):17-21.
摘要:
采用放电等离子烧结炉在1200～1350℃下对Ti-48Al-2Nb-2Cr预合金粉末和多层氧化石墨烯组成的混合粉末进行烧结,研究了烧结温度对石墨烯增强的TiAl基复合材料组织演变及压缩性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,复合材料组织由近γ等轴晶组织逐渐向全片层组织转变,在室温下复合材料组织对其抗压强度和断裂应变的影响较小,而在850℃/0.001 s~(-1)压缩条件下,不同组织的复合材料抗压强度和断裂应变发生显著变化,其中1300℃下烧结获得的细小全片层组织具有最高的高温抗压强度和断裂应变。烧结温度对TiAl基复合材料的组织与性能具有重要影响。
采用放电等离子烧结炉在1200～1350℃下对Ti-48Al-2Nb-2Cr预合金粉末和多层氧化石墨烯组成的混合粉末进行烧结,研究了烧结温度对石墨烯增强的TiAl基复合材料组织演变及压缩性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,复合材料组织由近γ等轴晶组织逐渐向全片层组织转变,在室温下复合材料组织对其抗压强度和断裂应变的影响较小,而在850℃/0.001 s~(-1)压缩条件下,不同组织的复合材料抗压强度和断裂应变发生显著变化,其中1300℃下烧结获得的细小全片层组织具有最高的高温抗压强度和断裂应变。烧结温度对TiAl基复合材料的组织与性能具有重要影响。
2021, 38(3):23-28.
摘要:
采用正交试验方法,研究了固溶温度、时效温度和时效时间对?6.5 mm Ti-1300F合金丝材室温拉伸性能和显微组织的影响。结果表明:经α+β两相区固溶+时效处理后,合金的显微组织由细小等轴初生α相、弥散针状次生α相和β基体组成。时效温度对合金强度和塑性的影响最为显著,固溶温度次之,时效时间的影响最小。根据试验结果对热处理工艺进行了优化,经(760～790)℃/1 h, WQ+(500～540)℃/4 h, AC处理后,Ti-1300F合金丝材获得强度和塑性的良好匹配。
采用正交试验方法,研究了固溶温度、时效温度和时效时间对?6.5 mm Ti-1300F合金丝材室温拉伸性能和显微组织的影响。结果表明:经α+β两相区固溶+时效处理后,合金的显微组织由细小等轴初生α相、弥散针状次生α相和β基体组成。时效温度对合金强度和塑性的影响最为显著,固溶温度次之,时效时间的影响最小。根据试验结果对热处理工艺进行了优化,经(760～790)℃/1 h, WQ+(500～540)℃/4 h, AC处理后,Ti-1300F合金丝材获得强度和塑性的良好匹配。
2021, 38(3):29-33.
摘要:
基于多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)对TC4钛合金球形粉末进行烧结,制备出内径2 mm、外径4 mm、厚度1.5 mm的非标微型圆螺母零件,并研究了保温时间对烧结试样的致密化程度和力学性能的影响。在烧结温度1000℃、升温速率30℃/s、外压力75 MPa的条件下,当保温时间为360 s时试样的相对密度和平均纳米硬度最高,分别达到98.3%和6.699 GPa。适当地延长保温时间可以大幅减少烧结试样表面残余孔洞的数量,降低孔隙率,使微观组织更加均匀,从而提高致密化程度和力学性能。
基于多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)对TC4钛合金球形粉末进行烧结,制备出内径2 mm、外径4 mm、厚度1.5 mm的非标微型圆螺母零件,并研究了保温时间对烧结试样的致密化程度和力学性能的影响。在烧结温度1000℃、升温速率30℃/s、外压力75 MPa的条件下,当保温时间为360 s时试样的相对密度和平均纳米硬度最高,分别达到98.3%和6.699 GPa。适当地延长保温时间可以大幅减少烧结试样表面残余孔洞的数量,降低孔隙率,使微观组织更加均匀,从而提高致密化程度和力学性能。
2021, 38(3):35-40.
摘要:
针对TA15钛合金T形截面环锻件探伤时局部出现的底波衰减现象,进行了显微组织与超声波衰减关系的研究。利用光学显微镜对底波衰减强度不同区域进行了显微组织对比,利用电子背散射衍射(EBSD)技术表征不同超声底波强度区域α相的晶体取向分布及规律,并对晶体取向占比进行了统计,探讨了底波衰减的根本原因。结果表明,底波衰减部位对应的条状α相数量多,其方向与超声波传递方向平行,这些条状α相对应(0001)晶面,导致超声波的传播方向与晶体c轴垂直,材料散射作用较强,底波衰减明显。此外,底波衰减部位β转变组织中次生片状α相呈杂乱交错排列,也会降低探伤水平。
针对TA15钛合金T形截面环锻件探伤时局部出现的底波衰减现象,进行了显微组织与超声波衰减关系的研究。利用光学显微镜对底波衰减强度不同区域进行了显微组织对比,利用电子背散射衍射(EBSD)技术表征不同超声底波强度区域α相的晶体取向分布及规律,并对晶体取向占比进行了统计,探讨了底波衰减的根本原因。结果表明,底波衰减部位对应的条状α相数量多,其方向与超声波传递方向平行,这些条状α相对应(0001)晶面,导致超声波的传播方向与晶体c轴垂直,材料散射作用较强,底波衰减明显。此外,底波衰减部位β转变组织中次生片状α相呈杂乱交错排列,也会降低探伤水平。
2021, 38(3):41-48.
摘要:
介绍了Ti-Mg复合材料的主要制备方法——粉末冶金法、铸造法、热旋转锻造法、离子注入法和分离熔体沉积法(DMD)等,分析了这些制备方法制备复合材料的特点,总结了这些制备方法在最佳实验参数下所对应的复合材料的力学性能。重点介绍了粉末冶金法和铸造法制备Ti-Mg复合材料原理和优缺点,最后总结并展望了医用Ti-Mg复合材料未来的发展前景。
介绍了Ti-Mg复合材料的主要制备方法——粉末冶金法、铸造法、热旋转锻造法、离子注入法和分离熔体沉积法(DMD)等,分析了这些制备方法制备复合材料的特点,总结了这些制备方法在最佳实验参数下所对应的复合材料的力学性能。重点介绍了粉末冶金法和铸造法制备Ti-Mg复合材料原理和优缺点,最后总结并展望了医用Ti-Mg复合材料未来的发展前景。
