赵冰
,
李志强
,
侯红亮
,
韩秀全
,
廖金华
,
谭谆礼
,
白秉哲
,
白利硕
稀有金属
介绍了国内外在金属三维点阵结构制备方法的研究进展,及不同制备方法的特点,并进行了对比分析.提出了一种超塑成形/扩散连接工艺(SPF/DB)来制备金属三维点阵结构的方法,这种方法将点阵夹层结构看作三层或多层夹层结构,采用SPF/DB工艺方法在一个热循环中制备了金字塔型、四面体型、X型等典型的金属三维点阵结构,验证了工艺的可行性,为金属三维点阵结构的制备开辟了一条新的技术路径.对比分析了增材制造方法、塑性成形方法、SPF/DB等制备方法的特点和优点,对金属点阵结构技术的发展进行了展望.
关键词:
金属三维点阵
,
制备方法
,
超塑成形/扩散连接
赵冰
,
侯红亮
,
李志强
,
廖金华
,
锁红波
,
任学平
,
吕政
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.08.001
采用电子束自由成形的方法成形出TC4钛合金板材,然后进行热轧,通过分析不同轧制工艺条件下的微观组织,研究了轧制工艺参数对电子束自由成形板材微观组织的影响规律.研究表明,与电子束自由成形后的板材相比,经轧制或轧制后热处理的板材组织主要是热机械加工组织,原始组织中的孔洞也得到弥合.轧制变形是改善电子束自由成形后钛合金组织的一种有效手段.
关键词:
电子束自由成形
,
热轧
,
微观组织
,
轧制温度
,
变形量
,
道次
赵冰
,
李志强
,
侯红亮
,
廖金华
,
白秉哲
稀有金属材料与工程
随着高旁路涡扇发动机在军用、民用飞机上的应用,采用超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术制造大尺寸钛合金宽弦风扇叶片已经成为涡扇发动机的一项关键制造技术.钛合金空心风扇叶片的成形过程包括3个阶段:扭转成形、热成形、超塑成形.在本研究中,为了分析空心风扇叶片的成形过程,建立了一个三维有限元模型,钛合金的变形行为符合Backofen方程.通过三维有限元模型,分析扭转速率、热成形模具下落速度、超塑成形目标应变速率、板材与模具之间的摩擦系数、芯板和面板的厚度比等参数对成形力的影响规律.研究表明,随着扭转速度、热成形模具的下落速度、目标应变速率、板材厚度比的提高,成形力将提高,而摩擦系数对成形力的影响很小.
关键词:
钛合金
,
空心风扇叶片
,
有限元方法
,
超塑成形
赵冰
,
廖金华
,
侯红亮
,
李志强
,
白秉哲
材料科学与工艺
采用箔材刻槽法制备连续纤维增强钛基复合材料(SiC/Ti)面板,通过分析不同复合工艺参数条件下的纤维/基体界面和基体微观组织,获得了优化的制备工艺:925℃/100 MPa/1 h.利用SiCf/Ti复合材料沿垂直纤维方向具有大变形的能力,将超塑成形/扩散连接技术(SPF/DB)与SiCf/Ti复合材料的复合技术相结合,经过热压复合、热成形、超塑成形3个工艺过程,制备了SiCf/Ti复合材料的空心结构,并对空心结构件进行了微观组织分析,验证了工艺的可行性.
关键词:
连续纤维增强钛基复合材料
,
SPF/DB
,
箔材刻槽法
,
空心结构
,
热压复合
赵冰
,
姜波
,
高志勇
,
侯红亮
,
廖金华
,
曲海涛
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.03.006
连续SiC纤维增强钛基复合材料(SiCf/Ti)具有良好的综合性能,但其横向性能低于钛合金基体,为了准确地预测SiCf/Ti复合材料的横向强度,提出一种基于界面脱粘强度的计算模型.采用SiCf/Ti复合材料十字拉伸试件来测试复合材料的纤维/基体界面脱粘强度,并分析了热处理工艺对界面脱粘强度影响规律,以及不同纤维之间界面脱粘强度的差别.复合材料横向拉伸试件采用箔-纤维-箔方法制备,每个试件的纤维层数为10层,纤维百分数为30％左右.在不同温度条件下测试复合材料的横向拉伸强度,拉伸温度分别为室温、300,400,550℃,通过对比实验结果和模型预测结果,模型预测的结果与实验结果的误差不超过5％.
关键词:
钛基复合材料
,
箔-纤维-箔方法
,
界面脱粘强度
,
横向拉伸强度
赵冰
,
李志强
,
韩秀全
,
廖金华
,
侯红亮
,
白秉哲
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00035
建立了钛合金空心整体结构成形过程的三维有限元模型.采用刚黏塑性本构关系,基于Marc有限元程序,分析了工艺参数对成形的影响.研究表明,扭转速度的提高使扭矩仅有较小的变化;当模具速度和应变速率提高时,热成形的成形力和超塑性成形的气压将提高.随成形温度降低,成形力显著提高,当温度高于900℃时,扭转成形的扭矩、热成形的成形力和超塑性成形的气体压力随温度的变化均不明显.在有限元分析的基础上,选取合适的工艺参数制备了钛合金空心整体结构模拟件,成形后的钛合金空心整体结构件面板厚度的实测值和模拟计算值具有相同的变化趋势,两者吻合良好.
关键词:
钛合金空心整体结构
,
三维有限元模拟
,
扭转
,
超塑性成形
赵冰
,
李志强
,
侯红亮
,
韩秀全
,
廖金华
,
谭谆礼
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15110906
提出了一种钛合金三维点阵夹层结构制备方法,采用超塑成形/扩散连接工艺(SPF/DB)制备了金字塔型、四面体型、X型三维点阵夹层结构,在SPF/DB制备工艺中,采用的是五层板材,四层超塑成形工艺,成形出的结构是三层夹层结构,其中扩散连接工艺为:920℃/2 MPa/2 h,超塑成形工艺为:920 ℃/2 MPa/2 h.通过压缩试验测试了不同点阵结构类型、单元尺寸、点阵层数的压缩性能,并进行了对比分析.研究表明,钛合金三维点阵结构在压缩变形机制主要包括:弹性变形、弹性屈曲、塑性屈曲、筋条断裂,这些变形机制导致点阵结构的压缩曲线呈现应力波动的特征.四面体点阵结构具有最高的抗压强度,金字塔型点阵结构具有最高的抗压模量,X型点阵结构的抗压强度最小,抗压模量居中.随着单元尺寸和点阵层数的增加,钛合金三维点阵的抗压强度和抗压模量迅速降低.
关键词:
钛合金
,
三维点阵
,
制备方法
,
超塑成形/扩散连接
