2022年第39卷第1期文章目次
2022, 39(1):1-5.
摘要:
利用有限元分析软件Deform-3D建立TA15钛合金不等厚L型材的轧制模型,研究各道次轧件温度场、应变场、金属流动速度的变化规律。模拟结果表明,轧制过程中产生的大量变形热会导致轧件温度升高,且K1～K3道次薄壁侧温度明显高于厚壁侧。在K6和K7道次轧制时,轧件温度过低,需回炉补温。轧件的应变随轧制道次的增加而增加,薄壁侧应变大于厚壁侧。轧件各部位温度及变形量的变化会影响轧件金属流动速度,在K1道次轧制时,厚壁侧与薄壁侧的流动速度差较大,导致轧件产生弯曲变形。采用楔形坯料可有效避免轧件出现变形弯曲。
利用有限元分析软件Deform-3D建立TA15钛合金不等厚L型材的轧制模型,研究各道次轧件温度场、应变场、金属流动速度的变化规律。模拟结果表明,轧制过程中产生的大量变形热会导致轧件温度升高,且K1～K3道次薄壁侧温度明显高于厚壁侧。在K6和K7道次轧制时,轧件温度过低,需回炉补温。轧件的应变随轧制道次的增加而增加,薄壁侧应变大于厚壁侧。轧件各部位温度及变形量的变化会影响轧件金属流动速度,在K1道次轧制时,厚壁侧与薄壁侧的流动速度差较大,导致轧件产生弯曲变形。采用楔形坯料可有效避免轧件出现变形弯曲。
2022, 39(1):6-11.
摘要:
通过热模拟压缩实验,研究了变形温度、应变速率对Ti-B25合金高温变形时流动应力和峰值流动应力的影响,并结合组织演变规律揭示了其高温塑性流动软化机理。结果表明:流动应力和峰值流动应力均随变形温度的下降以及应变速率的增大而增大。应变速率为10.0 s-1时,随着变形温度的升高,流动软化程度减小,并且α+β两相区的软化程度远高于β单相区的软化程度。应变速率对Ti-B25合金温升影响最大,变形温度次之。当应变速率为10.0 s-1时,Ti-B25合金的温升最高,流动软化程度也明显高于其他应变速率下的流动软化,这与该应变速率下Ti-B25合金发生局部塑性流动有关。当应变速率为0.01 s-1时,Ti-B25合金的温升较小,但仍存在流动软化现象,这是因为该应变速率条件下材料发生了动态再结晶。
通过热模拟压缩实验,研究了变形温度、应变速率对Ti-B25合金高温变形时流动应力和峰值流动应力的影响,并结合组织演变规律揭示了其高温塑性流动软化机理。结果表明:流动应力和峰值流动应力均随变形温度的下降以及应变速率的增大而增大。应变速率为10.0 s-1时,随着变形温度的升高,流动软化程度减小,并且α+β两相区的软化程度远高于β单相区的软化程度。应变速率对Ti-B25合金温升影响最大,变形温度次之。当应变速率为10.0 s-1时,Ti-B25合金的温升最高,流动软化程度也明显高于其他应变速率下的流动软化,这与该应变速率下Ti-B25合金发生局部塑性流动有关。当应变速率为0.01 s-1时,Ti-B25合金的温升较小,但仍存在流动软化现象,这是因为该应变速率条件下材料发生了动态再结晶。
2022, 39(1):12-15.
摘要:
对规格为?200 mm×1300 mm的TC11钛合金棒材进行970℃/120 min/AC+530℃/360 min/AC热处理,分析了棒材沿长度和直径方向不同位置显微组织、拉伸性能和冲击韧性的变化规律。结果表明:大规格TC11钛合金棒材热处理后,不同位置的显微组织差异较大,沿长度和直径方向由边部至心部,显微组织中α相含量逐渐增加,晶粒长大,同时β相含量降低。大规格TC11钛合金棒材组织差异对材料的综合性能影响显著,沿不同方向由边部至心部,室温、高温拉伸强度及冲击韧性均降低。
对规格为?200 mm×1300 mm的TC11钛合金棒材进行970℃/120 min/AC+530℃/360 min/AC热处理,分析了棒材沿长度和直径方向不同位置显微组织、拉伸性能和冲击韧性的变化规律。结果表明:大规格TC11钛合金棒材热处理后,不同位置的显微组织差异较大,沿长度和直径方向由边部至心部,显微组织中α相含量逐渐增加,晶粒长大,同时β相含量降低。大规格TC11钛合金棒材组织差异对材料的综合性能影响显著,沿不同方向由边部至心部,室温、高温拉伸强度及冲击韧性均降低。
2022, 39(1):16-20.
摘要:
采用球磨法将Ti60合金粉末与碳化硅纳米线(SiCnw)混合,通过放电等离子活化烧结工艺制备SiCnw/Ti60复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能力学试验机研究复合材料的组织形貌、物相结构和力学性能。结果表明,在Ti60合金中添加SiCnw后,基体晶粒尺寸显著减小,当SiCnw添加量为0.1%(质量分数)时,SiCnw/Ti60复合材料的晶粒尺寸较Ti60合金下降42%,抗拉强度提高2.7%,为1037 MPa。SiCnw在晶界处的均匀分布可起到钉扎效应,在拉伸过程中SiCnw承担了基体间的载荷传递,从而提高了SiCnw/Ti60复合材料的拉伸强度。
采用球磨法将Ti60合金粉末与碳化硅纳米线(SiCnw)混合,通过放电等离子活化烧结工艺制备SiCnw/Ti60复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能力学试验机研究复合材料的组织形貌、物相结构和力学性能。结果表明,在Ti60合金中添加SiCnw后,基体晶粒尺寸显著减小,当SiCnw添加量为0.1%(质量分数)时,SiCnw/Ti60复合材料的晶粒尺寸较Ti60合金下降42%,抗拉强度提高2.7%,为1037 MPa。SiCnw在晶界处的均匀分布可起到钉扎效应,在拉伸过程中SiCnw承担了基体间的载荷传递,从而提高了SiCnw/Ti60复合材料的拉伸强度。
2022, 39(1):21-26.
摘要:
纳米碳化硼(B_4C)颗粒与TA19钛合金球形粉末经球磨混合后,采用放电等离子烧结技术(SPS)成功制备出增强相呈准连续网状分布的B_4C/TA19复合材料。研究了增强体B_4C对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,B_4C颗粒的加入可以明显提高材料的抗拉强度,当B_4C颗粒的添加量为0.5%时,复合材料的抗拉强度从原始的986.8 MPa提高至1191.2 MPa,提升幅度达20.7%。当B_4C添加量为0.1%时,复合材料具有较为优异的强塑性匹配,抗拉强度为1065.3 MPa,相比TA19钛合金提高了8.0%,延伸率为13.4%。复合材料的强化机理主要为细晶强化及网状结构的界面强化。
纳米碳化硼(B_4C)颗粒与TA19钛合金球形粉末经球磨混合后,采用放电等离子烧结技术(SPS)成功制备出增强相呈准连续网状分布的B_4C/TA19复合材料。研究了增强体B_4C对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,B_4C颗粒的加入可以明显提高材料的抗拉强度,当B_4C颗粒的添加量为0.5%时,复合材料的抗拉强度从原始的986.8 MPa提高至1191.2 MPa,提升幅度达20.7%。当B_4C添加量为0.1%时,复合材料具有较为优异的强塑性匹配,抗拉强度为1065.3 MPa,相比TA19钛合金提高了8.0%,延伸率为13.4%。复合材料的强化机理主要为细晶强化及网状结构的界面强化。
2022, 39(1):27-31.
摘要:
以舰船压载水过滤器为研究对象,采用动态设计分析法计算其抗冲击性能,并利用时域分析法将冲击响应谱转换为正负三角波进行抗冲击计算,对比验证抗冲击性能计算结果的正确性。同时,对不同材质的过滤器进行抗冲击计算,分析材质对过滤器抗冲击性能的影响。结果表明:采用动态设计分析法与时域分析法获得的冲击应力大小及分布规律一致,证实了抗冲击计算的可靠性;垂向的应力响应最大,横向次之,纵向最小;ZTi60合金过滤器的最大失效系数为0.347,满足GJB 1060.1—1991的设计要求;在相同冲击载荷作用下,不同材质过滤器的应力分布基本一致;过滤器的抗冲击性能由高到低依次为ZTi60合金、TA2纯钛、QAl10-5-5铜合金。
以舰船压载水过滤器为研究对象,采用动态设计分析法计算其抗冲击性能,并利用时域分析法将冲击响应谱转换为正负三角波进行抗冲击计算,对比验证抗冲击性能计算结果的正确性。同时,对不同材质的过滤器进行抗冲击计算,分析材质对过滤器抗冲击性能的影响。结果表明:采用动态设计分析法与时域分析法获得的冲击应力大小及分布规律一致,证实了抗冲击计算的可靠性;垂向的应力响应最大,横向次之,纵向最小;ZTi60合金过滤器的最大失效系数为0.347,满足GJB 1060.1—1991的设计要求;在相同冲击载荷作用下,不同材质过滤器的应力分布基本一致;过滤器的抗冲击性能由高到低依次为ZTi60合金、TA2纯钛、QAl10-5-5铜合金。
2022, 39(1):32-35.
摘要:
利用红外光谱法对四氯化钛(TiCl_4)中的氧碳杂质含量进行检测,并成功将该检测方法应用于精TiCl_4的在线检测中。在线检测系统样品池由2个腔体串联组成,光程分别是10 mm和40 mm,其中10 mm光程用于检测CCl_4含量,40 mm光程用于检测COS、COCl_2、CS_2、C_6Cl_6、Si_2OCl_6、TiOCl_2、SO_2Cl_2、SOCl_2、VOCl_3、CCl_3COCl等化合物含量。样品池采用纯钛材质,窗片采用ZnSn材质,均具有较强的耐腐蚀性。实践证明,该在线检测技术有效解决了精TiCl_4检测过程中接触空气水解的难题,使精TiCl_4中氧碳杂质检测更加准确。
利用红外光谱法对四氯化钛(TiCl_4)中的氧碳杂质含量进行检测,并成功将该检测方法应用于精TiCl_4的在线检测中。在线检测系统样品池由2个腔体串联组成,光程分别是10 mm和40 mm,其中10 mm光程用于检测CCl_4含量,40 mm光程用于检测COS、COCl_2、CS_2、C_6Cl_6、Si_2OCl_6、TiOCl_2、SO_2Cl_2、SOCl_2、VOCl_3、CCl_3COCl等化合物含量。样品池采用纯钛材质,窗片采用ZnSn材质,均具有较强的耐腐蚀性。实践证明,该在线检测技术有效解决了精TiCl_4检测过程中接触空气水解的难题,使精TiCl_4中氧碳杂质检测更加准确。
2022, 39(1):36-42.
摘要:
仿生结构钛合金植入材料拥有良好的力学性能和生物相容性,且弹性模量与人体骨骼较为相近,具有广阔的应用前景。为此,介绍了表面仿生结构和梯度仿生结构两大类仿生结构钛合金植入材料的研究现状,其中,表面仿生结构钛合金植入材料的制备方法主要有电化学沉积法、激光熔覆法以及复合改性技术等;梯度仿生结构钛合金的制备方法主要有粉末冶金法、等离子喷涂法以及3D打印技术。表面仿生结构钛合金植入材料具有与骨组织类似的拓扑结构,能够促进细胞的增殖和分化;梯度仿生结构钛合金植入材料孔隙率从内向外呈梯度变化,具有仿生孔隙分布。
仿生结构钛合金植入材料拥有良好的力学性能和生物相容性,且弹性模量与人体骨骼较为相近,具有广阔的应用前景。为此,介绍了表面仿生结构和梯度仿生结构两大类仿生结构钛合金植入材料的研究现状,其中,表面仿生结构钛合金植入材料的制备方法主要有电化学沉积法、激光熔覆法以及复合改性技术等;梯度仿生结构钛合金的制备方法主要有粉末冶金法、等离子喷涂法以及3D打印技术。表面仿生结构钛合金植入材料具有与骨组织类似的拓扑结构,能够促进细胞的增殖和分化;梯度仿生结构钛合金植入材料孔隙率从内向外呈梯度变化,具有仿生孔隙分布。
2022, 39(1):43-48.
摘要:
钛合金因其比强度高、耐海水腐蚀、耐高温等优异性能,被广泛应用于海洋工程装备领域。简要介绍了海洋服役环境的特点,综述了钛合金在海洋工程上的应用现状,并从疲劳强度、蠕变性能、焊接性能、断裂韧性等方面分析了海洋工程用钛的选材要素。俄罗斯、美国已建立完整的海洋工程装备用钛合金体系,并成功将钛合金应用于潜艇、海底管道、深潜器耐压壳体等海洋工程装备。我国虽已初步建立不同强度级别的海洋工程用钛合金体系,但与国外相比仍存在差距,今后应加强钛合金的基础研究,逐步完善我国海洋工程用钛合金体系。
钛合金因其比强度高、耐海水腐蚀、耐高温等优异性能,被广泛应用于海洋工程装备领域。简要介绍了海洋服役环境的特点,综述了钛合金在海洋工程上的应用现状,并从疲劳强度、蠕变性能、焊接性能、断裂韧性等方面分析了海洋工程用钛的选材要素。俄罗斯、美国已建立完整的海洋工程装备用钛合金体系,并成功将钛合金应用于潜艇、海底管道、深潜器耐压壳体等海洋工程装备。我国虽已初步建立不同强度级别的海洋工程用钛合金体系,但与国外相比仍存在差距,今后应加强钛合金的基础研究,逐步完善我国海洋工程用钛合金体系。
2022, 39(1):11-11.
摘要:
<正>由在陕科研单位牵头、多家单位参与的"苛刻环境能源井钻采用高性能钛合金管材研发及应用"项目,获批国家重点研发计划"先进结构与复合材料"重点专项。该项目是我国油气钻采领域首个钛合金管材相关国家重点研发计划重点专项项目。该项目由中国石油集团工程材料研究院牵头,联合宝鸡钛业股份有限公司、西北有色金属研究院等国内9家优势单位,协同创新,进行全链条研发。高性能钛合金钻采管材具有低密高强、耐蚀及抗疲劳等特性,
<正>由在陕科研单位牵头、多家单位参与的"苛刻环境能源井钻采用高性能钛合金管材研发及应用"项目,获批国家重点研发计划"先进结构与复合材料"重点专项。该项目是我国油气钻采领域首个钛合金管材相关国家重点研发计划重点专项项目。该项目由中国石油集团工程材料研究院牵头,联合宝鸡钛业股份有限公司、西北有色金属研究院等国内9家优势单位,协同创新,进行全链条研发。高性能钛合金钻采管材具有低密高强、耐蚀及抗疲劳等特性,
2022, 39(1):15-15.
摘要:
<正>美国ATI公司2022年第4季度(2022年10月1日至12月31日)销售额为7.65亿美元,较2022年第3季度(7.26亿美元)增长5%,较2020年同期(6.58亿美元)增长16%。高性能金属部(HPMC)销售额为3.14亿美元,较2022年第3季度(3.00亿美元)增长5%,这主要是由于航空发动机市场需求增长,导致商业航空市场销售额增长16%;同时,由于对亚洲的出口量下降,能源市场销售额下降27%。
<正>美国ATI公司2022年第4季度(2022年10月1日至12月31日)销售额为7.65亿美元,较2022年第3季度(7.26亿美元)增长5%,较2020年同期(6.58亿美元)增长16%。高性能金属部(HPMC)销售额为3.14亿美元,较2022年第3季度(3.00亿美元)增长5%,这主要是由于航空发动机市场需求增长,导致商业航空市场销售额增长16%;同时,由于对亚洲的出口量下降,能源市场销售额下降27%。
