2024年第41卷第2期文章目次
2024, 41(2):1-5.
摘要:
采用刚塑性有限元方法和DEFORM-2D软件对TC4钛合金鼓筒锻件锻造过程和等轴初生α相的分布情况进行数值模拟，比较对击锤锻造和液压机锻造2种工艺下的温度场及应变分布情况。模拟结果表明：对击锤锻造易产生类似切削的缺陷，通过设计合适的坯料内侧倾角可以显著改善缺陷形成；液压机锻造成形后的锻件温度分布、应变分布和组织均较为均匀，不易产生锻造缺陷，是TC4钛合金鼓筒锻件成形的较优方式。液压机锻造的TC4钛合金锻件中等轴初生α相含量由心部到边缘逐渐增大，经组织验证，其等轴初生α相分布基本符合模拟云图。
采用刚塑性有限元方法和DEFORM-2D软件对TC4钛合金鼓筒锻件锻造过程和等轴初生α相的分布情况进行数值模拟，比较对击锤锻造和液压机锻造2种工艺下的温度场及应变分布情况。模拟结果表明：对击锤锻造易产生类似切削的缺陷，通过设计合适的坯料内侧倾角可以显著改善缺陷形成；液压机锻造成形后的锻件温度分布、应变分布和组织均较为均匀，不易产生锻造缺陷，是TC4钛合金鼓筒锻件成形的较优方式。液压机锻造的TC4钛合金锻件中等轴初生α相含量由心部到边缘逐渐增大，经组织验证，其等轴初生α相分布基本符合模拟云图。
2024, 41(2):6-10.
摘要:
研究了不同热处理工艺对Ti650合金板材组织演变及性能的影响。结果表明：Ti650合金板材对固溶温度的变化较为敏感，随着固溶温度的升高，加剧了初生α相的溶解，次生α相尺寸更加细小，且交错排列，增加了位错运动的阻力，板材强度升高，塑性降低。提高时效温度，次生α相由细针状长大粗化成为长片层状或短片层状，交错排列成不同取向的集束，板材塑性大幅升高，强度略有降低。在时效温度700℃、时效时间2.5～6 h条件下，时效时间对板材组织与性能的影响较小。固溶冷却速率会影响次生α相的形核、析出和长大，降低冷却速率，次生α相由弥散的细针状长大成为短棒状，细晶强化作用减弱，板材室温强度降低，塑性提高。
研究了不同热处理工艺对Ti650合金板材组织演变及性能的影响。结果表明：Ti650合金板材对固溶温度的变化较为敏感，随着固溶温度的升高，加剧了初生α相的溶解，次生α相尺寸更加细小，且交错排列，增加了位错运动的阻力，板材强度升高，塑性降低。提高时效温度，次生α相由细针状长大粗化成为长片层状或短片层状，交错排列成不同取向的集束，板材塑性大幅升高，强度略有降低。在时效温度700℃、时效时间2.5～6 h条件下，时效时间对板材组织与性能的影响较小。固溶冷却速率会影响次生α相的形核、析出和长大，降低冷却速率，次生α相由弥散的细针状长大成为短棒状，细晶强化作用减弱，板材室温强度降低，塑性提高。
2024, 41(2):11-16.
摘要:
通过放电等离子烧结（SPS）制备ACNs（无定形碳纳米颗粒）/Ti复合材料，并采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、光学显微镜以及电子万能试验机对不同烧结温度下ACNs/Ti复合材料的显微组织、相组成及力学性能进行表征。结果表明，较低烧结温度（800℃）下，未反应的ACNs虽然会对复合材料的强度有所贡献，但其与基体的界面结合较弱，会导致复合材料塑性严重下降。较高烧结温度（1000℃）下，与基体充分反应的TiC颗粒过度生长后尺寸较大，这一现象会造成材料强度下降。当烧结温度为900℃时，ACNs与Ti基体完全反应生成TiC颗粒，这种细小弥散的TiC沿着基体颗粒周围分布形成了准连续网状结构，此时ACNs/Ti复合材料具有最佳的强塑性匹配，其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为648.19 MPa、551.02 MPa、36.19%。
通过放电等离子烧结（SPS）制备ACNs（无定形碳纳米颗粒）/Ti复合材料，并采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、光学显微镜以及电子万能试验机对不同烧结温度下ACNs/Ti复合材料的显微组织、相组成及力学性能进行表征。结果表明，较低烧结温度（800℃）下，未反应的ACNs虽然会对复合材料的强度有所贡献，但其与基体的界面结合较弱，会导致复合材料塑性严重下降。较高烧结温度（1000℃）下，与基体充分反应的TiC颗粒过度生长后尺寸较大，这一现象会造成材料强度下降。当烧结温度为900℃时，ACNs与Ti基体完全反应生成TiC颗粒，这种细小弥散的TiC沿着基体颗粒周围分布形成了准连续网状结构，此时ACNs/Ti复合材料具有最佳的强塑性匹配，其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为648.19 MPa、551.02 MPa、36.19%。
2024, 41(2):17-23.
摘要:
采用钨极氩弧焊（TIG）焊接双态组织的Ti6321合金，对未焊接母材、近热影响区母材、热影响区和焊缝区进行显微硬度及静动态力学性能测试，并对焊接接头动态压缩前后的组织结构进行观察。结果表明：Ti6321合金经TIG焊接后，热影响区组织为等轴初生α相与β相+针状马氏体α'相构成的近双态组织；焊缝区为大块α相与针状马氏体α'相构成的网篮组织，且晶粒较为粗大。在显微硬度与静动态抗压强度方面，焊接接头热影响区最高，母材与近热影响区母材次之，焊缝区最低。母材、近热影响区母材和热影响区冲击吸收功相近，焊缝区低于前三者。热影响区因形成致密细小的针状马氏体α'相，其硬度与动态抗压强度较高，变形协调能力弱，塑性较低。焊缝区粗大的晶粒使动态塑性与动态强度都较低。在2100～2900 s-1动态压缩应变率范围内，母材、热影响区与焊缝区随着应变率增大，发生了明显的塑性变形。母材与热影响区中的等轴α相由压缩前分布均匀的椭球状转变为方向不一的长条状，转变程度随着应变率的增大而增大。
采用钨极氩弧焊（TIG）焊接双态组织的Ti6321合金，对未焊接母材、近热影响区母材、热影响区和焊缝区进行显微硬度及静动态力学性能测试，并对焊接接头动态压缩前后的组织结构进行观察。结果表明：Ti6321合金经TIG焊接后，热影响区组织为等轴初生α相与β相+针状马氏体α'相构成的近双态组织；焊缝区为大块α相与针状马氏体α'相构成的网篮组织，且晶粒较为粗大。在显微硬度与静动态抗压强度方面，焊接接头热影响区最高，母材与近热影响区母材次之，焊缝区最低。母材、近热影响区母材和热影响区冲击吸收功相近，焊缝区低于前三者。热影响区因形成致密细小的针状马氏体α'相，其硬度与动态抗压强度较高，变形协调能力弱，塑性较低。焊缝区粗大的晶粒使动态塑性与动态强度都较低。在2100～2900 s-1动态压缩应变率范围内，母材、热影响区与焊缝区随着应变率增大，发生了明显的塑性变形。母材与热影响区中的等轴α相由压缩前分布均匀的椭球状转变为方向不一的长条状，转变程度随着应变率的增大而增大。
2024, 41(2):24-30.
摘要:
采用楔形张开加载（WOL）试样开展应力腐蚀试验，研究TC4钛合金在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为，分析应力腐蚀开裂（SCC）机理。结果表明，腐蚀24 h后，即可在试样表面观察到SCC裂纹。腐蚀30 d和75 d的试样，SCC裂纹长度接近，且都明显大于腐蚀15 d的试样，说明15～30 d内SCC扩展终止。试样的加载应力越大，裂纹长度越长，随着裂纹扩展，应力逐渐松弛，当残余KI值降低到38 MPa·m~(1/2)附近时，SCC扩展终止。SCC扩展是应力和腐蚀耦合作用的过程，在SCC起始阶段，应力主导裂纹快速扩展，断口呈韧窝形貌。SCC中后阶段，断口呈解理形貌和鳞片状花样，鳞片边缘存在钛氧化物，推测是由于应力松弛后的裂纹间歇性驻留和阳极溶解促进的裂纹继续扩展反复交替作用形成的。
采用楔形张开加载（WOL）试样开展应力腐蚀试验，研究TC4钛合金在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为，分析应力腐蚀开裂（SCC）机理。结果表明，腐蚀24 h后，即可在试样表面观察到SCC裂纹。腐蚀30 d和75 d的试样，SCC裂纹长度接近，且都明显大于腐蚀15 d的试样，说明15～30 d内SCC扩展终止。试样的加载应力越大，裂纹长度越长，随着裂纹扩展，应力逐渐松弛，当残余KI值降低到38 MPa·m~(1/2)附近时，SCC扩展终止。SCC扩展是应力和腐蚀耦合作用的过程，在SCC起始阶段，应力主导裂纹快速扩展，断口呈韧窝形貌。SCC中后阶段，断口呈解理形貌和鳞片状花样，鳞片边缘存在钛氧化物，推测是由于应力松弛后的裂纹间歇性驻留和阳极溶解促进的裂纹继续扩展反复交替作用形成的。
2024, 41(2):31-34.
摘要:
钛合金弹簧替代钢制弹簧应用于机车悬架弹簧可以减重40%～60%，而且钛合金弹簧具有良好的耐蚀性和阻尼特性，不仅能够抵御恶劣环境的腐蚀，增加机车的行驶里程，还能增强机车的操控性和乘架的舒适性。通过赛车用悬架弹簧实例，详细介绍TB9钛合金弹簧的设计方法和制备过程。计算得到钛合金悬架弹簧的螺旋角为9.45°，已经超出弹簧设计国家标准范围，因此对公式进行了修正。此外，还研究了温度对TB9钛合金弹簧刚度的影响。研究发现，随着温度的上升，TB9钛合金弹簧的刚度逐渐下降。
钛合金弹簧替代钢制弹簧应用于机车悬架弹簧可以减重40%～60%，而且钛合金弹簧具有良好的耐蚀性和阻尼特性，不仅能够抵御恶劣环境的腐蚀，增加机车的行驶里程，还能增强机车的操控性和乘架的舒适性。通过赛车用悬架弹簧实例，详细介绍TB9钛合金弹簧的设计方法和制备过程。计算得到钛合金悬架弹簧的螺旋角为9.45°，已经超出弹簧设计国家标准范围，因此对公式进行了修正。此外，还研究了温度对TB9钛合金弹簧刚度的影响。研究发现，随着温度的上升，TB9钛合金弹簧的刚度逐渐下降。
2024, 41(2):35-40.
摘要:
通过有限元仿真软件研究了单颗磨粒在切削TC4钛合金过程中的摩擦行为及其对抛光加工的影响。利用Abaqus软件建立了单颗磨粒切削TC4钛合金过程中材料的塑性变形模型，并应用迭代自适应网格重划分技术，准确模拟了不同摩擦系数下单颗磨粒切削TC4钛合金表面时的接触应力分布和塑性变形，为优化TC4钛合金叶片抛光工艺提供了理论依据。研究表明，摩擦系数对切削深度和材料堆积率有影响，特别是在磨粒切出阶段，摩擦系数的增加会显著促进材料在磨粒前端和两侧的堆积，故在实际抛光加工中应合理控制摩擦系数。
通过有限元仿真软件研究了单颗磨粒在切削TC4钛合金过程中的摩擦行为及其对抛光加工的影响。利用Abaqus软件建立了单颗磨粒切削TC4钛合金过程中材料的塑性变形模型，并应用迭代自适应网格重划分技术，准确模拟了不同摩擦系数下单颗磨粒切削TC4钛合金表面时的接触应力分布和塑性变形，为优化TC4钛合金叶片抛光工艺提供了理论依据。研究表明，摩擦系数对切削深度和材料堆积率有影响，特别是在磨粒切出阶段，摩擦系数的增加会显著促进材料在磨粒前端和两侧的堆积，故在实际抛光加工中应合理控制摩擦系数。
2024, 41(2):41-48.
摘要:
以2023年中国钛精矿、海绵钛、钛锭、钛加工材等主要钛产品的产能、产量、应用和进出口量等数据为依据，分析了中国钛工业的整体情况，并对目前钛行业存在的问题提出了相应的建议。2023年，我国海绵钛产量再创新高，达到21.8×104 t，钛锭、钛加工材产量继续保持增长，但价格均出现回落。
以2023年中国钛精矿、海绵钛、钛锭、钛加工材等主要钛产品的产能、产量、应用和进出口量等数据为依据，分析了中国钛工业的整体情况，并对目前钛行业存在的问题提出了相应的建议。2023年，我国海绵钛产量再创新高，达到21.8×104 t，钛锭、钛加工材产量继续保持增长，但价格均出现回落。
2024, 41(2):30-30.
摘要:
<正>2024年4月7日，陕西省发展和改革委员会官网发布了《陕西省培育千亿级钛及钛合金产业创新集群行动计划》（以下简称计划）的通知。计划中指出，为贯彻落实《关于加快构建具有陕西特色的现代化产业体系推动高质量发展的意见》《陕西省高水平推进产业创新集群建设加快形成新质生产力实施方案》，抢抓钛及钛合金产业发展机遇，加快形成新质生产力，不断塑造高质量发展新动能，结合陕西省实际，特制定了本行动计划。
<正>2024年4月7日，陕西省发展和改革委员会官网发布了《陕西省培育千亿级钛及钛合金产业创新集群行动计划》（以下简称计划）的通知。计划中指出，为贯彻落实《关于加快构建具有陕西特色的现代化产业体系推动高质量发展的意见》《陕西省高水平推进产业创新集群建设加快形成新质生产力实施方案》，抢抓钛及钛合金产业发展机遇，加快形成新质生产力，不断塑造高质量发展新动能，结合陕西省实际，特制定了本行动计划。
2024, 41(2):48-48.
摘要:
<正>3月28—29日，中国钛锆材料及高端装备发展高峰论坛暨钛锆产业发展与应用中心理事会一届二次会议在洛阳成功举办。本次论坛由中国设备管理协会钛锆产业发展与应用中心主办，中国船舶集团有限公司第七二五研究所、中国船舶集团有限公司科学技术委员会材料与工艺专业组、海洋腐蚀与防护全国重点实验室、先进钛及钛合金材料技术国家地方联合工程研究中心、
<正>3月28—29日，中国钛锆材料及高端装备发展高峰论坛暨钛锆产业发展与应用中心理事会一届二次会议在洛阳成功举办。本次论坛由中国设备管理协会钛锆产业发展与应用中心主办，中国船舶集团有限公司第七二五研究所、中国船舶集团有限公司科学技术委员会材料与工艺专业组、海洋腐蚀与防护全国重点实验室、先进钛及钛合金材料技术国家地方联合工程研究中心、
