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固溶温度对 Ti2 AlNb 基合金组织演变的影响

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.3.002

以有序 O 相为基的 Ti2 AlNb 基金属间化合物合金在航空领域具有广阔的应用前景。鉴于由 O，B2和α2三相构成的 Ti2 AlNb 基合金力学性能对相构成和组织敏感，采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射等分析手段，研究了不同固溶处理温度下 Ti2 AlNb 基合金组织演变的规律。研究结果表明，随着固溶温度升高，O 相向 B2相转变，原始状态中的α2相随固溶温度升高逐渐消失。固溶温度决定了材料中 O，B2和α2三相的含量及最终组织形貌，也决定了材料的性能。

关键词: Ti2AlNb 合金 , O 相 , 固溶处理 , 相变

变摩擦控制厚度分布的TC4深筒形件正反向超塑成形

蒋少松 , 张凯锋 , 吴海峰 , 许沂 , 雷鹍 , 王斌

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.06.004

以正反向超塑成形厚度均匀的TC4钛合金深筒形件为背景,采用MARC有限元模拟分析了正反向超塑成形时预成形模和终成形模的表面摩擦系数对成形件壁厚分布的影响.结果表明:合理地增大预成形模的表面摩擦力能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高零件最终壁厚分布均匀性有利.同时,合理减小终成形模的摩擦力,可以使板料褴体变形均匀化,壁厚分布趋于均匀.根据模拟结果,采用机械加工方法增加预成形模表面粗糙度以增大摩擦力,在终成形模表面喷涂润滑剂以降低摩擦力,通过正反向超塑成形实验制得厚度分布在1.50～1.78mm范围内的航天用TC4钛合金深简形件,比普通正反向超塑成形件厚度分布(1.18～2.24mm)有了很大改善.

关键词: TC4钛合金 , 正反向超塑成形 , 厚度分布 , 摩擦 , 有限元模拟

变摩擦正反向超塑成形壁厚均匀的TC4钛合金深筒形件

蒋少松 , 张凯锋 , 吴海峰 , 许沂 , 雷鹍 , 王斌

稀有金属材料与工程

1C4钛合金深筒形件厚度精度要求为(1.6±0.2)mm,据此设计了多种预成形模形状,采用MARC有限元模拟研究不同形状预成形模对最终深筒形件侧壁厚度分布的影响规律及不同预减薄区域的作用.分析预成形模和终成形模的表面摩擦系数分别对成形件壁厚分布的影响,并提出模具型面变摩擦控制厚度分布的方法.结果表明:预成形模对于板料压边部分环形带区域和筒形件底部区域的局部预减薄,对最终侧壁的厚度分布有非常大的改善.同时,合理地增大预成形模的表面摩擦能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高工件最终壁厚分布的均匀性有利.减小终成形模的摩擦,可以使板料趋于整体变形,壁厚分布趋于均匀.根据模拟结果,采用机械加工方法增加预成形模表面摩擦系数,在终成形模表面喷涂BN润滑剂降低摩擦系数.最后,通过正反向超塑成形试验制得厚度分布在1.50～1.78mm范围内的TC4钛合金深筒形件.

关键词: TC4钛合金 , 正反向超塑成形 , 厚度分布 , 摩擦 , 有限元模拟(FEM)

TC4深筒形件超塑预成形模具型面设计及变摩擦厚度控制

蒋少松 , 张凯锋 , 吴海峰 , 许沂 , 雷鹍 , 王斌

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.06.012

以正反向超塑成形厚度均匀的TC4钛合金深筒形件为背景(厚度精度要求1.6mm±0.2mm),设计了多种预成形模形状,采用MSC.MARC有限元模拟研究了不同形状的预成形模对深筒形件侧壁厚度分布的影响, 并分析了预成形模和终成形模的表面摩擦系数分别对成形件壁厚分布的影响,提出了模具型面变摩擦控制厚度分布的方法.结果表明:预成形模对压边部分环形带区域和筒形件底部区域的局部预减薄,对最终侧壁的厚度分布有非常大的改善.同时,合理地增大预成形模的表面摩擦能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高工件最终壁厚分布均匀性有利.减小终成形模的摩擦,可以使板料整体变形均匀化,壁厚分布趋于均匀.根据有限元分析结果,对模具表面进行处理,并通过正反向超塑成形实验制得TC4钛合金深筒形件,其厚度分布满足1.6mm±0.2mm.

关键词: 预成形模具设计 , TC4钛合金 , 正反向超塑成形 , 厚度分布 , 摩擦 , FEM

电沉积纳米复合材料的超塑性研究

王国峰 , 骆俊廷 , 王长文 , 蒋少松 , 卢振

材料科学与工艺

采用脉冲电沉积技术制备了含不同Al2O3颗粒的Al2O3/Ni-Co纳米复合材料,在应变速率从8.33×10-4 s-1到1.67×10-2 s-1,温度从723K到823K的范围内,研究了它们的超塑性拉伸变形行为,确定了最佳超塑性条件并获得了最大延伸率.采用SEM和TEM对电沉积和超塑变形前后试件的显微结构进行了表征.应用晶粒长大行为和协调机制对合金和复合材料的超塑性进行了对比研究和讨论.

关键词: Al2O3/Ni-Co纳米复合材料 , 低温超塑性 , 脉冲电沉积 , 显微结构 , 变形机制

采用线膨胀系数可控ZrO2-TiO2陶瓷模具的钛合金高精度超塑成形

蒋少松 , 赫晓东 , 张凯锋 , 高鹏 , 李保永

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.002

对线膨胀系数可控的ZrO2-TiO2陶瓷模具及钛合金高精度超塑成形进行了系统研究.探讨了TiO2体积分数和相对密度对ZrO2-TiO2陶瓷的线膨胀系数的影响规律,并引入相对密度修正模型-Turner模型来准确预测复合陶瓷材料的线膨胀系数.采用压痕法检测了与TC4钛合金等膨胀系数的ZrO2-TiO2陶瓷模具的超塑成形精度.在925℃下,利用ZrO2-TiO2陶瓷模具进行超塑成形,其使用性能良好.结果表明:ZrO2-TiO2陶瓷的线膨胀系数随TiO2体积分数的增加而减小,随相对密度的增加而增加.采用线膨胀系数优化的ZrO2-TiO2陶瓷模具,成形精度误差大幅降低,不超过0.1％,且陶瓷模具具有足够的热机械性能进行超塑成形,使用性能优良.

关键词: 超塑成形 , 陶瓷模具 , 成形精度 , 线膨胀系数(LEC) , TC4钛合金

连续玻纤／PE增强复合带弹性参数计算方法

秦升学 , 郭笑笑 , 蒋少松 , 刘杰 , 张宏斌

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160307

为研究连续玻纤／PE增强复合带的弹性性能，建立了连续玻纤／PE增强复合带模型，并对其材料及结构提出了基本假设，在此基础上采用理论公式法求解了复合带的弹性参数。建立了复合带在单向拉伸状态下的有限元模型，对玻纤与PE进行了位移耦合处理，求得了复合带沿玻纤长度方向的弹性模量，该结果与理论结果吻合很好。通过拉伸实验获得了复合带玻纤长度方向与带宽方向的弹性模量，带宽方向的弹性模量与理论结果吻合；而在玻纤长度方向上，由于加工工艺、材料状态等与假设条件之间的偏差，以及实验测试过程中存在的误差，其弹性模量与理论解、数值解相比偏低。

关键词: 连续玻纤/PE增强复合带 , 复合带模型 , 公式法 , 有限元法 , 实验法

渐变曲率Inconel718厚板热弯曲成形精度与表面质量控制

高鹏 , 张凯锋 , 蒋少松

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.009

以具有渐变曲率Incone1718厚板弯曲件为背景,采用成形实验与数值模拟方法,分析了带压料热弯曲时,凸凹模间隙与摩擦系数对成形件尺寸精度及表面质量的影响规律.结果表明:当凸凹模间隙与摩擦条件不变时,从曲率半径小的一端至大的一端,试件弯曲段尺寸偏差逐渐增大.在实验范围内,凸凹模间隙对尺寸偏差的影响大于摩擦系数的影响.为提高成形精度提出了渐变凸凹模间隙并辅以渐变摩擦系数的方法.根据数值模拟结果可知,采用该方法可显著提高成形精度.通过热弯曲实验验证了该方法的有效性,Incone1718厚板弯曲件尺寸偏差在±0.5mm以内,表面质量良好.

关键词: Inconel718 , 渐变曲率 , 厚板 , 热弯曲 , 成形精度

Ti-6Al-4V合金双半球结构脉冲电流辅助超塑成形

李超 , 张凯锋 , 蒋少松

稀有金属材料与工程

针对Ti-6Al-4V合金板材超塑成形能耗高、效率低的问题,提出了一种脉冲电流辅助超塑成形工艺.该工艺将成形坯料直接串联到脉冲电流回路,利用脉冲电流迅速将坯料加热至超塑成形温度.通过脉冲电流加热实验,分析了平均脉冲电流密度对坯料温度及升温速率的影响.结果表明,采用该加热方式可将坯料加热时间从数十分钟缩短至几十秒,能量消耗降至传统工艺的20％左右,极大地提高了加热效率、降低了能耗,实现了节能环保的绿色超塑成形技术.利用该工艺成形了Ti-6Al-4V合金双半球结构,并分析了在脉冲电流辅助工艺条件下细晶杰Ti-6Al-4V合金的超塑变形机制.

关键词: 脉冲电流加热 , 超塑成形 , Ti-6Al-4V合金