简介:摘要:钛基材料的高比强度、耐腐蚀、耐高温度是其发展的主要原因,但由于其较高的生产成本,限制了其广泛的应用。然而,钢材作为最常用的传统建筑材料,其制造成本低廉,力学性能优良,但其在高温下不稳定,抗腐蚀能力差,密度较大。Ti/Ti/Ti复合结构的高可靠焊接可以实现两者在技术和经济上的互补性,在航空航天、能源化工、海洋装备、医学设备等方面有着广泛的应用。在这种情况下,对其进行深入的研究是非常必要的。由于其与钢材物理、化学性质的不同,两者在焊接时会产生较大的残余应力。Ti/Ti/Ni异构结构的焊接接头因其不同的热膨胀系数而引起的残留应力过大,对其可靠性造成了很大的威胁。(2)生成脆性的互质合金。由于Fe在Ti中的溶解程度很低(只有0.05%-0.1%),其在Ti/Ti接头中很容易生成一类Fe/Ti型脆性化合物,导致接头发生脆化、韧性降低甚至断裂。近年来,国内外学者提出了多种方法,如调整焊接工艺、添加合金化钎料等,对焊接过程中脆性金属间化合物的生成进行了控制,提高了焊接可靠性。其中,熔融钎焊因其工艺简单、生产效率高、对接头几何形状约束小等优点,成为目前Ti/钢高可靠连接的主流技术。本项目拟对目前国际上关于Ti/Si基复合材料与Ti基复合材料的熔融焊接工艺进行系统的研究,揭示中间层成分、工艺参数等因素对Ti基复合材料与Si基复合材料界面结构演化及界面力学行为的作用机制,并对其进行深入分析,揭示其界面结构与界面行为之间的内在联系,阐明其界面行为与界面行为的内在关系,为Ti基材复合材料界面行为及界面行为的优化设计与调控奠定基础。
简介:摘要:航空航天技术是高度综合的现代科学技术,也是国家最高工业水平的体现之一。航空航天器在运行过程中需克服重力,且在高温、高速等复杂环境中服役,因此,该领域部件的轻质化要求非常高。钛合金具有高比强度、低密度的优点,可在室温到中高温环境服役,是航空航天零件应用的重要材料。飞机/直升机的各类框、梁、机翼壁板、桨毂等,现役航空发动机的风扇/压气机转定子、压气机机匣、中介机匣等,航天用容器、承力结构、紧固件等采用钛合金材料制造,可谓应用广泛。与此同时,相比结构钢或镍基高温合金,钛合金也存在硬度低、耐磨性差、高温氧化抗力差等问题,表面应力集中敏感导致的机械疲劳问题(后简称疲劳)也较突出。
简介:摘要:随着钛及其合金使用越来越广泛,钛合金的机械加工、电火花线切割加工、短电弧铣削加工以及激光加工等加工方式逐步成熟。但是不可避免地发现了一些难题。例如机械加工中,由于钛合金硬度高和导热性能差,加剧刀刃磨损并容易造成刀具崩刃,且钛合金化学亲和性大,会在摩擦表面出现粘刀;在电火花线切割中,出现了切割速度较慢、效率低以及频繁断丝等现象;在短电弧铣削加工中,电极间容易产生熔融物堆积,若冲刷不及时会出现二次放电或者短路现象,直接影响加工效率、电极损耗和表面质量等。在激光加工中,激光与工件无接触、无“刀具”磨损和无“切削力”作用于工件,具有热影响区较小、工件热变形小、激光束易于导向、加工生产效率高等优点。与其他加工方法相比,激光加工钛合金的优点明显,具有广阔的应用前景。
简介:摘要:钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好的特点,广泛应用于航空航天、海洋、化工等诸多领域。其中,焊接作为一种重要的连接工艺,具有成本低、连接质量好等优点,越来越受到重视。然而,钛合金活性强、导热性差、热量容易集中,影响了其焊接质量。因此,如何优化焊接接头的组织、成分和分布,提高焊接接头的质量成为人们关注的焦点。接头焊缝区的应力集中和组织不均匀成为影响焊接接头质量的重要因素。调节钛合金焊接接头性能的方法通常有两种:一种是热处理;另一种是添加填料。按焊前焊后热处理的顺序,可分为焊前热处理和焊后热处理。焊前热处理是为焊接做准备,焊后热处理主要是消除残余应力,改变显微组织,优化性能。
简介:摘要:本文研究了ZTC4和ZTA15铸件钛合金经过不同加热气氛、不同热处理温度和保温时间、不同加工方式以及不同表面状态退火后表面α层的形成情况,比较不同参数对钛合金表面富氧α层的影响。结果表明,退火温度和保温时间是影响铸件钛合金形成富氧α层的主要因素,且退火温度的影响更为显著。在相同条件下,与ZTA15相比,氧在ZTC4更容易扩散,ZTC4更容易形成富氧α层。真空热处理是控制或消除表面富氧α层的有效方法。
简介:摘要:TC18钛合金是俄罗斯全俄航空材料研究院于20世纪60年代开发的一种高强钛合金,对应俄罗斯牌号为BT22。名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe,名义成分下的Al当量为5.0%,Mo当量为11.76%。该合金属于过渡型α+β合金,具有较高的强度、良好的伸长率和断面收缩率、较高的冲击性能、淬透性能和焊接性能,主要作为结构件在航空领域得到大量应用,合金的最高长期工作温度为400℃。钛合金型材研究最早可以追溯到20世纪50年代,以俄罗斯和美国为代表的西方国家,在航空领域应用为主,为航空发动机、战斗机等装备研发了各类构件用型材、次承力框等钛合金型材,为钛合金型材在该领域大量应用开创了先河。经过几十年的发展,钛合金型材已经在航空航天、军用战斗机、民用客机等方面得到了大量应用,覆盖了低强、中强和高强级别,开发出了包含“T”“L”“U”“H”“Z”“Y”及“几”型等各种截面的钛合金形材。目前钛合金型材生产的主流方法为热挤压成型,然后根据实际需求通过表面精整或机加加工成最终形状。
简介:摘要:巴氏合金作为传统的轴瓦材料,其具有良好的顺应性、耐蚀性和耐磨性。但是,由于巴氏合金质地相对较软,需要与强度较高的基材进行复合,才能够作为轴承衬套使用在工业制造中。传统的巴氏合金轴瓦制备方式多为离心浇铸,此类巴氏合金轴瓦偏析严重,组织粗大,结合强度低且极易发生脱落。各种缺陷如气孔、疏松等也经常出现在离心浇铸的巴氏合金轴瓦产品中。铝合金材料由于其自身质量小,且耐蚀性能优良,在加工时成形性能好,同时某些铝合金的导电导热性也比较好,因此被广泛应用在航空航天以及各类动力交通领域中。文中选用铝合金材料为基材,利用 MIG焊工艺,在铝合金表面堆焊巴氏合金层,系统地研究在其他焊接工艺参数(如焊接电流、电弧电压等)不变的情况下,焊接速度对结合界面的显微组织、力学性能等问题的影响。