2024年第0卷第4期文章目次
2024, 41(4):1-8.
摘要:
以锻造TA18钛合金棒材为研究对象，利用Gleeble-3800型热模拟试验机模拟感应加热升温过程，在变形温度为820～900℃，应变速率为0.1～10 s~(-1)，变形量为80%的条件下进行了热压缩试验，研究其高温力学行为。基于Arrhenius型本构方程和Z参数建立了TA18钛合金高温流变峰值应力模型，采用动态材料模型绘制热加工图，根据Prasad失稳判据构建了塑性失稳图。结果表明，应变速率一定时TA18钛合金流变应力随着变形温度升高而减小，变形温度一定时呈现出正应变速率敏感性；在应变速率≥1 s~(-1)条件下，TA18钛合金表现出动态再结晶行为；Arrhenius方程能较好地预测TA18钛合金在不同工艺参数下的峰值应力变化规律；在变形温度860～880℃、应变速率3～10s~(-1)区间内，TA18钛合金具有较好的热加工性能。
以锻造TA18钛合金棒材为研究对象，利用Gleeble-3800型热模拟试验机模拟感应加热升温过程，在变形温度为820～900℃，应变速率为0.1～10 s~(-1)，变形量为80%的条件下进行了热压缩试验，研究其高温力学行为。基于Arrhenius型本构方程和Z参数建立了TA18钛合金高温流变峰值应力模型，采用动态材料模型绘制热加工图，根据Prasad失稳判据构建了塑性失稳图。结果表明，应变速率一定时TA18钛合金流变应力随着变形温度升高而减小，变形温度一定时呈现出正应变速率敏感性；在应变速率≥1 s~(-1)条件下，TA18钛合金表现出动态再结晶行为；Arrhenius方程能较好地预测TA18钛合金在不同工艺参数下的峰值应力变化规律；在变形温度860～880℃、应变速率3～10s~(-1)区间内，TA18钛合金具有较好的热加工性能。
2024, 41(4):9-16.
摘要:
对RT1400(Ti-4.8Al-5.6Mo-3V-1.5Cr-1.6Fe)高强亚稳β钛合金进行固溶时效处理，探究时效温度对其力学性能及耐磨性的影响。结果表明：RT1400钛合金试样在480℃保温4h后具有较好的综合力学性能，其抗拉强度为1612 MPa，洛氏硬度值为43.08HRC，摩擦系数为0.358，磨损量为0.15 mg。由表面磨痕分析可知，时效温度为480℃时，RT1400钛合金的磨损机制为粘着磨损，时效温度为500℃时磨损机制为粘着磨损+磨粒磨损。
对RT1400(Ti-4.8Al-5.6Mo-3V-1.5Cr-1.6Fe)高强亚稳β钛合金进行固溶时效处理，探究时效温度对其力学性能及耐磨性的影响。结果表明：RT1400钛合金试样在480℃保温4h后具有较好的综合力学性能，其抗拉强度为1612 MPa，洛氏硬度值为43.08HRC，摩擦系数为0.358，磨损量为0.15 mg。由表面磨痕分析可知，时效温度为480℃时，RT1400钛合金的磨损机制为粘着磨损，时效温度为500℃时磨损机制为粘着磨损+磨粒磨损。
2024, 41(4):17-22.
摘要:
对冷轧后的Gr.4纯钛薄板进行不同温度的退火处理，利用电子背散射衍射技术（EBSD）分析其晶粒尺寸、晶界分布、位错密度和微织构，并讨论它们与力学性能之间的关系。结果表明：在740、780、820℃退火温度下，Gr.4纯钛薄板的晶粒尺寸差别不大；退火后可能存在10.53°、60°、60.83°、63.26°、90°5种α/α取向差角度，并且表现出随机性；α晶粒内的位错密度随着过冷度的上升而变小；在780℃退火条件下，呈现出最强的<■>织构，即Ti原子最密排方向，其抵抗位错滑移的能力最强，因而强度最大，且强塑性匹配较好。
对冷轧后的Gr.4纯钛薄板进行不同温度的退火处理，利用电子背散射衍射技术（EBSD）分析其晶粒尺寸、晶界分布、位错密度和微织构，并讨论它们与力学性能之间的关系。结果表明：在740、780、820℃退火温度下，Gr.4纯钛薄板的晶粒尺寸差别不大；退火后可能存在10.53°、60°、60.83°、63.26°、90°5种α/α取向差角度，并且表现出随机性；α晶粒内的位错密度随着过冷度的上升而变小；在780℃退火条件下，呈现出最强的<■>织构，即Ti原子最密排方向，其抵抗位错滑移的能力最强，因而强度最大，且强塑性匹配较好。
2024, 41(4):23-29.
摘要:
采用激光焊接技术焊接TC17/Ti60异种钛合金，对焊接接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度、拉伸性能和低周疲劳性能进行研究。结果表明：TC17/Ti60合金焊接接头母材、焊缝、热影响区之间的微观组织存在较大差异；TC17钛合金母材为α+β双相组织，β相内存在较多次生α'相；Ti60合金母材组织以等轴α相为主，β相主要分布在等轴α晶粒周围；焊缝微观组织为针状次生α'相；随着距焊缝距离的减小，TC17钛合金热影响区α'相逐渐消失、α相逐渐转变为β相，Ti60合金热影响区β相逐渐消失、α相逐渐转变为针状次生α'相；TC17/Ti60合金焊接接头拉伸断裂位置在TC17钛合金热影响区；由于焊接接头的焊缝下部存在较多气孔缺陷，低周疲劳断裂位置则位于焊缝处。
采用激光焊接技术焊接TC17/Ti60异种钛合金，对焊接接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度、拉伸性能和低周疲劳性能进行研究。结果表明：TC17/Ti60合金焊接接头母材、焊缝、热影响区之间的微观组织存在较大差异；TC17钛合金母材为α+β双相组织，β相内存在较多次生α'相；Ti60合金母材组织以等轴α相为主，β相主要分布在等轴α晶粒周围；焊缝微观组织为针状次生α'相；随着距焊缝距离的减小，TC17钛合金热影响区α'相逐渐消失、α相逐渐转变为β相，Ti60合金热影响区β相逐渐消失、α相逐渐转变为针状次生α'相；TC17/Ti60合金焊接接头拉伸断裂位置在TC17钛合金热影响区；由于焊接接头的焊缝下部存在较多气孔缺陷，低周疲劳断裂位置则位于焊缝处。
2024, 41(4):30-37.
摘要:
对Ti6321合金钨极氩弧焊焊接接头开展动态压缩载荷作用下的力学响应研究，结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜等表征方法，研究了焊接接头的微观组织，以及2000～2800s~(-1)高应变率条件下的动态力学响应。结果表明：Ti6321合金焊接接头处晶粒尺寸从母材区向焊缝区逐渐增大，组织由母材区双态组织向焊缝区魏氏组织过渡，热影响区等轴α相尺寸逐渐减小，焊缝区出现粗化的大块α相。在动态压缩载荷作用下，热影响区和母材区具有较高的屈服强度，而焊缝区的流变应力较低，屈服强度较小。在应变率为2400 s~(-1)的条件下，各区域应变率敏感因子随着应变增大整体呈现下降趋势，应变为0.05时，应变率强化效应由焊缝中心向母材方向逐渐增强。动态压缩加载后焊接接头各区域组织均发生一定的流变和晶粒破碎，热影响区晶粒变形较多，焊缝区晶粒变形较少。动态压缩后位错密度增大，孪晶含量增加。
对Ti6321合金钨极氩弧焊焊接接头开展动态压缩载荷作用下的力学响应研究，结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜等表征方法，研究了焊接接头的微观组织，以及2000～2800s~(-1)高应变率条件下的动态力学响应。结果表明：Ti6321合金焊接接头处晶粒尺寸从母材区向焊缝区逐渐增大，组织由母材区双态组织向焊缝区魏氏组织过渡，热影响区等轴α相尺寸逐渐减小，焊缝区出现粗化的大块α相。在动态压缩载荷作用下，热影响区和母材区具有较高的屈服强度，而焊缝区的流变应力较低，屈服强度较小。在应变率为2400 s~(-1)的条件下，各区域应变率敏感因子随着应变增大整体呈现下降趋势，应变为0.05时，应变率强化效应由焊缝中心向母材方向逐渐增强。动态压缩加载后焊接接头各区域组织均发生一定的流变和晶粒破碎，热影响区晶粒变形较多，焊缝区晶粒变形较少。动态压缩后位错密度增大，孪晶含量增加。
2024, 41(4):38-41.
摘要:
钛合金型材截面形状复杂，热挤压后由于截面各处散热不均，易产生扭拧、弯曲等形状缺陷，矫形难度大。热张力矫形是实现钛合金型材矫形的最有效方式，而矫形过程中型材温度的均匀性控制是实现高精度矫形的关键。以TA15钛合金薄壁锐角L型材为研究对象，研究了加热及冷却过程中型材截面各处温度的分布规律。结果表明，钛合金型材热张力矫形时，加热过程中随着加热温度的升高，型材头部、中部、尾部的温差逐渐增大，中部温度高于两端，加热至设定温度700℃时温差达50℃。冷却过程中，型材同一截面其边部温降较角部快，最高温差达100℃，随着冷却温度的降低，这种温差逐渐减小。在钛合金型材热张力矫形时，加热到设定温度后持续通电约2 min，冷却过程中用石棉布包裹型材可有效提高温度的均匀性，实现高精度矫形。
钛合金型材截面形状复杂，热挤压后由于截面各处散热不均，易产生扭拧、弯曲等形状缺陷，矫形难度大。热张力矫形是实现钛合金型材矫形的最有效方式，而矫形过程中型材温度的均匀性控制是实现高精度矫形的关键。以TA15钛合金薄壁锐角L型材为研究对象，研究了加热及冷却过程中型材截面各处温度的分布规律。结果表明，钛合金型材热张力矫形时，加热过程中随着加热温度的升高，型材头部、中部、尾部的温差逐渐增大，中部温度高于两端，加热至设定温度700℃时温差达50℃。冷却过程中，型材同一截面其边部温降较角部快，最高温差达100℃，随着冷却温度的降低，这种温差逐渐减小。在钛合金型材热张力矫形时，加热到设定温度后持续通电约2 min，冷却过程中用石棉布包裹型材可有效提高温度的均匀性，实现高精度矫形。
2024, 41(4):42-48.
摘要:
超声波检测不仅能够通过缺陷的反射信号确定缺陷的尺寸和位置，也可以通过超声波波速的变化、超声信号的衰减和散射等表征具有复杂微观结构的钛合金产品。详细介绍了具有复杂微观结构以及织构特征的钛合金材料的超声波检测技术，通过超声波反馈信号分析钛合金组织、织构以及力学性能的相关信息，并介绍钛合金超声波检测技术方面的最新进展。近年来开发的钛合金超声波检测技术有织构宏区的定量表征方法、共振超声光谱无损评估方法以及模式转换超声散射技术等，并已应用于航空航天等领域钛合金零部件的无损检测。
超声波检测不仅能够通过缺陷的反射信号确定缺陷的尺寸和位置，也可以通过超声波波速的变化、超声信号的衰减和散射等表征具有复杂微观结构的钛合金产品。详细介绍了具有复杂微观结构以及织构特征的钛合金材料的超声波检测技术，通过超声波反馈信号分析钛合金组织、织构以及力学性能的相关信息，并介绍钛合金超声波检测技术方面的最新进展。近年来开发的钛合金超声波检测技术有织构宏区的定量表征方法、共振超声光谱无损评估方法以及模式转换超声散射技术等，并已应用于航空航天等领域钛合金零部件的无损检测。
2024, 41(4):22-22.
摘要:
<正>6月27日下午，在第八届中国—亚欧博览会期间举行的投资新疆—产业合作推介对接暨签约活动中，阿图什市政府与宝鸡市育才玻璃（集团）有限公司签订投资协议。该公司将投资128亿元在阿图什市哈拉峻乡建设4万吨航空级海绵钛及钛基新材料项目。航空级海绵钛主要用于航空、航天等领域高精尖产品的生产，钛基新材料主要用于飞机结构件、发动机零部件和医疗器材等制造。本次签约项目建设周期为5年，建设内容包括对阿图什托斯莫钒钛磁铁矿的改扩建，以及新建年产4万吨全流程海绵钛生产线、配套建设2.5万吨钛熔炼及2万吨钛合金等项目。
<正>6月27日下午，在第八届中国—亚欧博览会期间举行的投资新疆—产业合作推介对接暨签约活动中，阿图什市政府与宝鸡市育才玻璃（集团）有限公司签订投资协议。该公司将投资128亿元在阿图什市哈拉峻乡建设4万吨航空级海绵钛及钛基新材料项目。航空级海绵钛主要用于航空、航天等领域高精尖产品的生产，钛基新材料主要用于飞机结构件、发动机零部件和医疗器材等制造。本次签约项目建设周期为5年，建设内容包括对阿图什托斯莫钒钛磁铁矿的改扩建，以及新建年产4万吨全流程海绵钛生产线、配套建设2.5万吨钛熔炼及2万吨钛合金等项目。
2024, 41(4):8-8.
摘要:
本发明公开了一种提高Ti-Al-V-Cr-Fe系低成本钛合金力学性能的加工工艺，该工艺包括：（1）将钛合金铸锭进行相变点温度以上的多火次开坯及高温锻造；（2）相变点温度以下的锻造；（3）相变点温度以上的终锻；（4）退火处理后空冷至室温，最终得到Ti-Al-V-Cr-Fe系钛合金成品。本发明采用高—低—高的锻造方式，结合锻后“空冷+水冷”的冷却方式以及退火处理，得到具有项链状的晶界α相、网篮状分布的多尺度片状α相复杂微观结构，从而使钛合金成品具有较高的强度以及良好的塑性和韧性，大大提高了钛合金强度—塑性—韧性匹配。
本发明公开了一种提高Ti-Al-V-Cr-Fe系低成本钛合金力学性能的加工工艺，该工艺包括：（1）将钛合金铸锭进行相变点温度以上的多火次开坯及高温锻造；（2）相变点温度以下的锻造；（3）相变点温度以上的终锻；（4）退火处理后空冷至室温，最终得到Ti-Al-V-Cr-Fe系钛合金成品。本发明采用高—低—高的锻造方式，结合锻后“空冷+水冷”的冷却方式以及退火处理，得到具有项链状的晶界α相、网篮状分布的多尺度片状α相复杂微观结构，从而使钛合金成品具有较高的强度以及良好的塑性和韧性，大大提高了钛合金强度—塑性—韧性匹配。
2024, 41(4):16-16.
摘要:
本发明公开了一种超大规格钛合金管材的制备方法，包括以下步骤：（1）将多个钛合金坯料单元依次进行轴向叠层、点焊、真空封焊和热等静压，得到超大规格钛合金坯料；（2）将超大规格钛合金坯料放入电炉中加热并保温，保温结束后出炉，在自由锻机上锻造超大规格钛合金坯料，得到黑皮管坯棒；对黑皮管坯棒依次进行扒皮和切头尾，得到表面处理后的管坯棒；（3）在电炉中加热管坯棒并保温，保温结束后将管坯棒冲孔并镦粗，得到挤压坯；（4）将挤压坯挤压成钛合金管材；（5）切除钛合金管材的头尾，然后进行热处理和表面处理，最终得到超大规格成品钛合金管材。本发明实现了φ600～1300 mm以上超大规格钛合金管材的制备。
本发明公开了一种超大规格钛合金管材的制备方法，包括以下步骤：（1）将多个钛合金坯料单元依次进行轴向叠层、点焊、真空封焊和热等静压，得到超大规格钛合金坯料；（2）将超大规格钛合金坯料放入电炉中加热并保温，保温结束后出炉，在自由锻机上锻造超大规格钛合金坯料，得到黑皮管坯棒；对黑皮管坯棒依次进行扒皮和切头尾，得到表面处理后的管坯棒；（3）在电炉中加热管坯棒并保温，保温结束后将管坯棒冲孔并镦粗，得到挤压坯；（4）将挤压坯挤压成钛合金管材；（5）切除钛合金管材的头尾，然后进行热处理和表面处理，最终得到超大规格成品钛合金管材。本发明实现了φ600～1300 mm以上超大规格钛合金管材的制备。
