摘要：以硅溶胶为成膜改性物,Al(H_(2)PO_(4))_(3)为成膜物,陶瓷相为填料并辅以助剂设计了硅溶胶改性磷酸盐涂层。结果表明,硅溶胶对磷酸盐涂层固化过程中玻璃相的形成具有促进作用,当成膜物中硅溶胶与Al(H_(2)PO_(4))_(3)质量比达到1:1时,成膜物为完全的玻璃相,进而获得致密的磷酸盐涂层。以硅溶胶改性磷酸盐涂层作为钛合金的高温防护涂层,在650℃盐水蒸气介质中对其腐蚀行为进行了研究。结果表明,改性磷酸盐涂层为钛合金提供了优异的耐高温盐水蒸气腐蚀性能,成膜物和填料的化学稳定性是改性涂层耐蚀的根本因素。涂层在650℃盐水蒸气环境下腐蚀100 h后依然致密,未出现基体合金的腐蚀,填料中Al片及其腐蚀产物在涂层中平行于基体排列,可有效阻碍Cl^(-)等有害离子向基体的扩散,与Na_(2)SO_(4)反应则抑制了熔融盐向涂层内部的侵入及其对钛合金基体的侵蚀。

摘要：为探究加工TC4钛合金材料时铣削加工参数对铣削力及材料去除率的影响规律并寻求最佳参数组合,基于正交实验方法设计实验,采用四刃球头铣刀进行侧铣实验。以铣削速度、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度为变量,以铣削力和材料去除率为评价指标,基于极差分析法,揭示加工参数对铣削力和材料去除率的影响规律。分别采用灰色关联分析法(GRA)和粒子群优化(PSO)算法进行参数优化,基于回归分析方法建立铣削力预测模型,为PSO做准备。最后,经过试验验证,对两种优化方法进行对比分析,并对预测模型进行验证。结果表明,本文所建立的预测模型可准确高效地对铣削力进行预测,PSO优化效果更好。

摘要：本文在连续介质损伤力学理论框架下,以深海载人装备耐压球壳结构为研究对象,开展Bonora损伤模型适用性研究。首先,设计TA31钛合金加载卸载试验,依据试验结果,分析Bonora模型参数对材料应力应变响应的影响规律;随后,提出一种模型参数校准方法,依据试验数据确定TA31钛合金的模型参数;最后,将Bonora模型通过VUMAT子程序的形式嵌入到有限元软件中,开展钛合金球壳结构的极限强度分析,并与传统方法进行对比。研究结果表明,在耐压球壳极限强度分析中,引入Bonora模型可以准确模拟耐压球壳结构的失效模式和破坏压力。该模型在材料本构关系中考虑了屈服强度、抗拉强度以及最大塑性应变的影响,结构失效的物理意义更加明确,对材料性能的优化与提升具有指导意义。

摘要：离心叶轮叶片的疲劳强度是叶轮叶片表面完整性各特征量的综合作用结果,不同工艺参数的叶片表面完整性状态也不相同,带来不同的疲劳特性。本文重点研究精密切削和喷丸强化对钛合金(TC11)离心叶轮叶片疲劳特性的影响规律,根据不同工艺状态下叶轮叶片疲劳强度试验反馈数据,开展基于离心叶轮结构特征的形性优化设计,并通过振动疲劳试验,采集循环次数3×10^(7)的叶轮叶片疲劳强度值,试验结果表明优化设计后的叶轮叶片疲劳强度提升15%,对新研型号的离心叶轮加工参数优化和结构设计优化具有重要指导意义。

摘要：层状复合钛合金是由不同种钛合金制成的、成分和组织性能逐层变化的先进材料,能够发挥多种钛合金的性能。层状复合金属的结构设计是保证成形性能和满足服役需求的前提。增材制造相比传统制造技术,具有设计灵活便捷、试制周期短、可成形复杂结构等优势,在层状复合钛合金研制领域应用广泛。本文介绍了层状金属直接过渡、成分过渡和阻挡层过渡结构设计方法,综述了几种增材技术研制层状复合钛合金,包括激光定向能量沉积、电弧熔丝增材制造和电子束熔丝增材制造的研究进展。围绕过渡区组织性能优化、热处理制度建立、残余应力控制和失效机制判据等方面,展望增材制造层状复合钛合金未来的发展方向。

摘要：运用源自最成熟Ti-6Al-4V合金的双团簇成分式,解析了高损伤容限的双相TC21(Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-2Nb-1.5Cr)钛合金成分,指出其成分式由13个α-Ti和4个β-Ti结构单元构成。与Ti-6Al-4V相比,β-Ti结构单元从5减少到4,但是引入了更多的β稳定元素,使得该合金具有更好的强塑性。在此基础上,本工作将TC21的β-Ti团簇式内各β稳定元素原子等比例配比以增加混合熵,大量增加Zr含量以进一步提升β相稳定性,设计了团簇式为α-{[Al-Ti_(12)](AlTi_(2))}_(13)+β-{[(Al-(Ti_(12)Zr_(2))]Sn_(0.75)Mo_(0.75)Nb_(0.75)Cr_(0.75)}_(4)(原子分数)的新合金TC21Z2,相应质量分数为Ti-5.9Al-5.4Zr-2.6Sn-2.1Mo-2.0Nb-1.1Cr。采用真空铜模倾铸工艺进行样品制备,进而研究了合金的铸态组织和拉伸力学性能。研究发现,TC21Z2铸态组织为α+少量细针状α'马氏体+少量β相,其抗拉强度约为1289 MPa,屈服强度约为1181 MPa,伸长率约为1.4%,强度和塑性均高于同样状态下TC21合金。

摘要：超声振动铣削中分离-接触特征会影响钛合金的高效高质量加工,为了更深入的认识分离-接触特征对超声振动辅助铣削的影响,建立了接触率、平均切厚比的铣削模型,并提出基于平均切厚比的超声作用判别准则;通过开展铣削实验,讨论了周期性与持续性接触超声铣削中接触率与平均切厚比的作用机理;研究了不同铣削与超声参数对刀具磨损的影响规律。结果表明:在纵向超声振动辅助铣削钛合金时,分离效应与平均切厚效应共同作用使得超声加工相较于传统加工能改善加工质量,在周期性接触铣削中,刀具-工件周期性接触的间歇切削现象引起的分离效应是铣削力与表面质量改善的主要因素,在持续性接触铣削中(接触率为1),单位周期的平均切削厚度降低现象引起的平均切厚效应使得在一定范围内刀具-工件不分离也能降低铣削力,改善表面质量;Ti-6Al-4V钛合金存在临界切入速度值,约为42m/min,合理搭配主轴转速及超声振幅可改变切入速度以防止刀具磨损,这对钛合金的高效高质量加工与工艺控制具有重要的作用。

摘要：表面粗糙度是医疗器械构件最重要的质量特征之一,然而现有的激光抛光、化学抛光等单一表面抛光技术存在一定局限性。针对医用TC4钛合金表面的精密抛光需求,设计并搭建一套激光-化学复合抛光系统,通过激光-化学复合加工材料去除机理分析和开展TC4钛合金的激光-化学复合抛光试验,深入探究复合抛光过程中不同抛光阶段材料表面形貌的演变过程及粗糙度变化并进行分析,进而明确激光-化学复合抛光机理。研究结果表明,激光-化学复合抛光材料去除是基于激光热-力效应与激光诱导化学腐蚀溶解共同作用的结果,而且两者具有一定协同效应,在适当的工艺窗口内,化学腐蚀溶解可以完全去除激光烧蚀产生的残渣和重熔物。激光辐照会在工件表面“峰-谷”区域产生温度差,进而导致化学溶解速率差异,即“山峰”区域溶解速率快,“山谷”区域溶解速率慢,从而实现表面粗糙度的降低。最后采用合适的工艺参数,优化了抛光效果,实现了医用TC4钛合金的选择性精密抛光,激光辐照区域表面粗糙度Ra由初始的5.230μm下降至0.225μm,Sa由初始的8.630μm下降至0.571μm,分别下降95.7%和93.4%。研究结果可为钛合金或其他自钝化金属的精密抛光提供参考。

摘要：航空材料的缺陷容限性能是航空产品结构设计的重要依据。以直升机传动系统用TC4钛合金作为对象,开展材料冲击和划痕两种预损伤条件下的缺陷容限性能研究。选取缺陷容限设计典型缺陷尺寸参数制备疲劳试样并开展高周疲劳S-N曲线测试,结果表明:缺陷显著降低TC4钛合金的疲劳极限值,在相同缺陷深度条件下,划痕缺陷的缺陷影响系数Kflaw值为2.29,显著高于冲击坑缺陷的Kflaw值1.75。通过对典型试件断口进行分析,获得划痕和冲击坑缺陷疲劳裂纹萌生和扩展规律。其中划痕缺陷失效以多源特征为主,萌生于划痕缺口根部;而冲击坑缺陷疲劳裂纹萌生特征随疲劳加载应力变化,高应力下呈现多源特征,裂纹萌生于缺口表面,低应力下裂纹萌生于缺口次表面位置。

摘要：钛合金作为“21世纪战略金属”在航空领域应用广泛,其加工质量至关重要。因此,对钛合金进行切削加工优化具有重要的研究意义。本文搭建切削温度和切削振动同步测量系统。通过红外热像仪和三向加速度传感器采集车刀尖端附近的温度和振动信号。建立基于切削温度和切削振动多特征融合优化模型,并运用粒子群优化灰狼算法对多特征融合优化模型进行求解,获得最优的切削参数。研究表明:在试验设计的切削参数范围内,切削参数的最优解为:切削速度753.98 m/s,进给速度30 mm/min,切削深度0.4 mm,所做研究为优化钛合金加工质量提供理论指导。