α片層厚度對TA15合金動態(tài)球化行為的影響

穿透焊接頭是鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)的一種重要接頭形式,文中從焊接參數(shù)、焊縫成形、焊縫氣孔、焊縫金相、拉伸性能和氣體含量等幾個方面,闡述了活性焊劑技術(shù)對于ta15鈦合金穿透焊接頭的影響,同時與對接接頭進行了比較.結(jié)果表明,活性焊劑技術(shù)對于穿透焊接頭的焊接參數(shù)、焊縫成形、焊縫氣孔和焊縫金相、氣體含量等方面的影響規(guī)律與對接接頭相類似,對于穿透焊接頭靜載強度的影響幅度與對接接頭等同.

對ta15鈦合金薄板進行了退火處理,然后測試了板材的三向(板面法向、橫向、縱向)硬度,同時觀察了退火溫度和時間對板材組織的影響。結(jié)果表明,板材具有明顯的各向異性,板面硬度高于縱、橫向硬度;同時,板硬度隨著退火溫度提高,至850℃硬度降至最低。金相觀察表明,在850℃以下的組織無區(qū)別,高于850℃組織變化明顯,920℃時為雙態(tài)組織。

根據(jù)長期積累的鈦及鈦合金軋制經(jīng)驗以及ta15鈦合金的性能特點,設(shè)計了ta15鈦合金薄板的1#軋制方案,并按照1#軋制方案試制了140kgta15鈦合金薄板。分析影響薄板板形的主要因素為:①熱軋工作輥的冷卻;②單向軋制。提出了解決薄板平直度的2#軋制方案,并按照2#軋制方案又試制了205kgta15鈦合金薄板。結(jié)果表明,改進后的2#軋制方案制備出的ta15鈦合金薄板,滿足18mm/m平直度要求,板形的一次檢驗合格率為94%,且各項性能指標達到標準要求。

研究了缺口對鑄造單一取向?qū)悠M織tial合金斷裂形貌特征和斷裂機制的影響。通過對斷口進行觀察發(fā)現(xiàn),缺口對單一取向的層片組織有較大影響。研究表明,在光滑試樣的拉伸過程中,裂紋起源于試樣內(nèi)部,然后迅速擴展至斷裂;在缺口試樣的拉伸過程中,微裂紋于斷口邊緣產(chǎn)生,在切應(yīng)力的作用下擴展、連接形成裂紋穩(wěn)態(tài)擴展區(qū),然后在正應(yīng)變控制下從裂紋穩(wěn)態(tài)擴展區(qū)向裂紋失穩(wěn)擴展區(qū)過渡,同時試樣失穩(wěn)。

采用現(xiàn)代測試手段分析ta15鈦合金活性劑補焊接頭微觀組織特征,探討鈦合金焊縫采用活性劑多次補焊的可行性。結(jié)果表明:涂有活性劑補焊接頭各區(qū)域結(jié)合良好,熱影響區(qū)域小且與焊縫區(qū)過渡平緩,沒有出現(xiàn)明顯分界;涂活性劑焊縫區(qū)晶內(nèi)組織并未因補焊次數(shù)的增加而粗大;焊縫接頭主要元素ti、al、mo、v和zr均分布均勻,沒有因采用活性劑而出現(xiàn)燒損和偏聚的現(xiàn)象;室溫下補焊焊縫組織由-αti組成;涂活性劑焊縫各補焊區(qū)硬度值接近,略低于正常焊縫區(qū)硬度。采用活性劑對鈦合金可以進行多次補焊并能夠獲得高質(zhì)量焊縫。

對鍛態(tài)tc21合金在兩相區(qū)內(nèi)進行熱處理,研究了其片狀組織的靜態(tài)球化行為。結(jié)果表明:兩相區(qū)內(nèi)隨著固溶溫度的升高,α相球化率增加的同時其體積含量迅速減少,固溶時間的延長有利于組織的均勻化,但對提高球化率的作用不大;固溶后隨著冷卻速度的降低α相的球化率增加,tc21合金經(jīng)925℃保溫2h慢冷后α相的球化率達到95%以上。對α相靜態(tài)球化的原因分析表明:晶界α相自身的形成特點是其球化的根本原因,其與晶內(nèi)初生α片交接處的存在對晶界α相的球化有一定貢獻;晶內(nèi)α片的球化是一個片狀組織粗化的過程,依靠片層界面缺陷處的溶質(zhì)原子遷移進行。

tc4與ta15鈦合金氬弧焊疲勞特性對比分析——選用tg4和ta15的氬弧焊焊接件作為研究對象，分別進行4個應(yīng)力水平下的恒幅疲勞試驗。依據(jù)文建立的三參數(shù)疲勞壽命模型對試驗結(jié)果進行對比分析，ta15的氬弧焊的疲勞性在10～10范圍內(nèi)略優(yōu)于tg4氬弧焊，并討論了可能的影...

截面平行的焊縫是保證中大厚度焊接結(jié)構(gòu)熔合區(qū)組織均勻性及力學(xué)性能連續(xù)性的重要條件,在工程中有著重要應(yīng)用。本文在對焊縫形貌進行觀察及分析的基礎(chǔ)上,研究獲得平行焊縫的工藝方法。結(jié)果表明,對焊接速度、電子束流及聚焦電流等焊接參數(shù)進行綜合調(diào)節(jié),可以有效改變焊縫形貌,使焊縫逐步趨于平行。增加偏擺掃描并控制掃描的頻率和幅度,可以獲得一系列具有不同熔寬的平行焊縫。

采用sem,tem,動電位極化和浸泡實驗研究了機械冷加工變形對汽車散熱器高mn(0.22%,質(zhì)量分數(shù),下同)和低mn(0.08%)鋁合金管在0.6mol/lnacl(ph=6)和swaat(astmg85,ph=3)溶液中的腐蝕行為的影響.電化學(xué)極化測試表明,無形變時高mn鋁合金直管的點蝕電位最高;但冷加工能降低高mn鋁合金彎曲表面的點蝕電位,而對低mn鋁合金的點蝕電位沒有明顯影響.tem觀察發(fā)現(xiàn),冷加工后高mn鋁合金中有大量納米尺度的富mn析出相,在低mn鋁合金中卻沒有觀察到這種析出相,陰極極化測試表明,富mn相能顯著促進陰極反應(yīng),富mn相相對al基體為陰極相,因而是點蝕萌生的部位.添加mn盡管有利于提高鋁合金的耐蝕性,但機械冷加工會弱化這一效應(yīng).

借助力學(xué)性能測試及光學(xué)金相(om)和透射電鏡(tem)的觀察和分析,研究了sc含量的變化對al-2%cu合金固溶處理行為和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著sc含量增加,合金的熔點降低;520℃/20min固溶態(tài)時,合金的拉伸強度提高(σmax達到40mpa),晶粒組織在固溶完全時仍較細小,這要歸功于sc的加入形成了細小al3sc粒子起到很好的作用。

通過熱壓縮試驗研究了具有初始β轉(zhuǎn)變組織的tc11鈦合金在兩相區(qū)800~980℃和應(yīng)變速率0.001~0.1s-1范圍內(nèi)的熱變形行為和組織演變。分析了該合金在試驗參數(shù)范圍內(nèi)變形的應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征。動力學(xué)分析獲得該合金在兩相區(qū)變形的應(yīng)力指數(shù)和變形激活能分別為4.42和490.8kj.mol-1,說明變形主要是位錯的滑移和攀移過程。分析變形組織認為,片層組織的球化和彎折是兩相區(qū)變形應(yīng)力軟化的原因。溫度和應(yīng)變速率嚴重影響片層組織球化過程的進行,980℃,0.001s-1和0.01s-1,以及950℃,0.001s-1條件下變形有利于片層組織球化過程的充分進行。900~980℃,0.001~0.1s-1球化過程中,變形到穩(wěn)態(tài)的等軸α直徑與溫度補償應(yīng)變速率參數(shù)z呈對數(shù)線性關(guān)系。

通過800℃高溫下的氧化實驗,結(jié)合x射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、電子探針顯微分析儀,研究了金屬al復(fù)合fe3si有序合金的高溫氧化行為.結(jié)果表明:元素al很好地改善了fe3si的高溫抗氧化性能,其氧化動力學(xué)曲線由拋物線加直線的混合規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆亩螔佄锞€型,且氧化增重降低了近一個數(shù)量級;氧化動力學(xué)主要機制是al通過亞晶界由基體內(nèi)部向外擴散并形成保護性氧化膜al2o3,阻止si和fe的向外擴散氧化;同時氧化膜保護性的好壞還受到氧化產(chǎn)物al2o3的相結(jié)構(gòu)以及擴散通道等諸多因素的影響.

研究了單獨與復(fù)合添加v/nb/al元素對q345鋼奧氏體晶粒長大行為的影響規(guī)律。以astm晶粒度級別等于6.0定義實驗用鋼的實用奧氏體晶粒粗化溫度。結(jié)果表明:和fe-v處理相比,以vn12進行微合金化可使q345鋼的奧體氏晶粒粗化溫度提高約40℃;和fe-nb處理相比,nb和v復(fù)合加入對q345鋼晶粒粗化溫度無顯著影響;al微合金化q345鋼中復(fù)合添加微量nb對其晶粒粗化溫度無明顯影響。nb、v、al的抗奧氏體晶粒粗化能力依次為:nb>al>v。

研究了通過熱處理制度調(diào)整,在合金α片層之間形成細小的條狀次生α相,形成一種新型的鈦合金顯微組織——雙片層組織。通過對比等軸組織、雙態(tài)組織、片層組織和雙片層組織的性能,結(jié)果表明,在合金的強度和塑性不損失的條件下,雙片層組織進一步提高了裂紋在合金中的擴展阻抗,使得合金的斷裂韌性得到改善,疲勞裂紋擴展速率得到降低。雙片層組織提高了疲勞裂紋擴展路徑,使得大量的次生裂紋萌生。

用熱重分析法測定了氧化動力學(xué)曲線,并采用xrd和sem(edax)等手段,研究了ni12.59cr6.74ta4.04a15.16co1.35mo6.29w合金在900℃和1000℃的高溫氧化行為。結(jié)果表明,在氧化初期合金的氧化質(zhì)量增加較快,隨著氧化時間的延長質(zhì)量增加的速率逐漸降低,其氧化動力學(xué)曲線符合拋物線規(guī)律。在900℃和1000℃氧化形成的氧化膜由三層組成,外層為cr_2o_3,al_2o_3,(ni,co)cr_2o_4和crtao_4;中間層為平直的al_2o_3層;內(nèi)氧化層為al_2o_3。在合金的氧化期間,分布在中間層的富ta相可抑制基體中al向外擴散,并抑制氧化膜的生長,使氧化速度降低。

目的揭示工藝參數(shù)對鈦合金錐形件柔性加熱旋壓成形過程的影響。方法采用基于abaqus平臺建立的ta15鈦合金柔性熱旋有限元仿真模型和基于正交試驗設(shè)計的模擬方案,研究了芯模預(yù)熱溫度、工件加熱溫度、旋輪與芯模間隙和旋輪進給比對該過程中,工件的切向拉應(yīng)變和壁厚差的影響顯著性與規(guī)律。結(jié)果獲得了合理的工藝參數(shù)組合與回歸方程。結(jié)論較小的旋輪進給比有利于抑制工件的破裂;適中的工件加熱溫度有利于獲得較為均勻的壁厚。

為了探索鈦合金等離子弧焊接頭的疲勞性能,本文依據(jù)ta15標準試件和軋制板材試件疲勞試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果,采用當量應(yīng)力集中系數(shù)法,在ta15薄板等離子弧焊和對接焊縫磨削組合工藝試件的疲勞試驗基礎(chǔ)上,確定了中值當量應(yīng)力集中系數(shù)和安全當量應(yīng)力集中系數(shù),最后建立了該ta15薄板的s-n曲線,給出了應(yīng)用結(jié)論。

采用金相、掃描電鏡等檢測手段,對不同鎂、錳及鐵元素含量5083鋁合金超塑性變形后微觀組織與結(jié)構(gòu)進行觀察。結(jié)果表明,在相同的應(yīng)變率下,鎂、錳、鐵含量高的合金(合金a)形成了由al-mg-fe及al-mg-mn金屬間化合物組成的第二相粒子,這些金屬間化合物為超塑性變形中空洞的形核提供了條件。

通過有限元模擬和實驗,對不同摩擦擠壓過程中鋁合金變形流動行為的機理進行分析,并利用羅德系數(shù)和應(yīng)力偏量不變量(j2)等特征量進行變形分區(qū)。結(jié)果表明:采用積極摩擦可使擠壓時的"死區(qū)"缺陷完全消失,且塑性區(qū)內(nèi)材料的應(yīng)變類型由3種變?yōu)榫坏睦祛愖兓?顯著地提高了擠壓過程中坯料橫斷面上金屬流速的均勻性,更利于金屬的擠出成形。

研究了冷成型對鐵素體+珠光體組織類型低碳微合金熱軋鋼板拉伸行為及性能的影響。用彎曲和壓平變形模擬高頻直縫焊管制管及取樣鋼板所經(jīng)歷的冷成型過程。對冷成型前后材料拉伸行為和性能進行對比試驗,結(jié)果表明,冷變形不同程度改變材料拉伸行為及性能,且這種變化是由冷變形方式和程度所決定;包申格效應(yīng)試驗分析結(jié)果表明,材料背應(yīng)力隨塑性應(yīng)變增加而增大,且到達某一數(shù)值后當塑性應(yīng)變繼續(xù)增加,背應(yīng)力增加幅度明顯減小;有限元分析結(jié)果表明,冷成型導(dǎo)致的鋼板性能變化是由包申格效應(yīng)和加工硬化共同作用的結(jié)果,并給出了其形成機制。

為了解決5a06鋁合金熱軋過程中的斷裂行為,采用半連續(xù)鑄造的5a06鋁合金鑄錠進行不同開坯溫度熱軋,肉眼觀察鑄錠軋制過程中的斷裂行為,采用掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡進行斷口觀察,為了進一步觀察斷口晶體學(xué)特點,采用混合酸進行了侵蝕。研究表明,5a06合金在高溫軋制時,容易產(chǎn)生斷裂,斷口表現(xiàn)為解理和沿晶混合型。進一步研究發(fā)現(xiàn),微量元素na對5a06合金的斷裂行為有顯著的影響。na含量較低時合金熱軋塑性很高,熱軋過程中很少有斷裂情況發(fā)生;而na含量較高時則易發(fā)生脆性斷裂。研究了減少半連續(xù)鑄造5a06鋁合金鑄錠中na含量的措施。

利用差示掃描量熱法(dsc)和原位x射線衍射法(insituxrd)研究了zr60al15ni25大塊非晶合金的晶化行為。dsc研究結(jié)果表明,合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg、晶化開始溫度tx、晶化峰溫度tp分別為407.0℃、482.4℃和496.9℃,過冷液相區(qū)δtx為75.4℃,合金具有良好的熱穩(wěn)定性;xrd檢測其晶化相為zr6nial2相和zr5ni4al相,三元晶化相的不易形成是合金高熱穩(wěn)定性的主要原因。通過計算合金在不同溫度下的結(jié)晶度發(fā)現(xiàn),在低溫狀態(tài)下,結(jié)晶度很小,但隨著溫度的升高迅速變大;在高溫狀態(tài)下,因為剩余非晶相越來越少,溫度的升高對結(jié)晶度的貢獻變小。