深海钛合金耐压结构水下内爆流固耦合动态响应机理研究

摘要:深海钛合金耐压结构外表面承受高压静水载荷,当结构出现损伤失效时,可能会产生一种持续时间极短,冲击波峰值极大的水下内爆现象。基于任意拉格朗日欧拉方法结合Johnson-Cook本构和失效模型,对深海钛合金耐压结构的内爆流固耦合过程及毁伤特性开展研究。首先对比了水下内爆试验中的冲击波载荷及结构坍塌形态,验证数值方法的准确性。然后分析了钛合金球形耐压壳内爆时的流固耦合机制、结构动态响应及能量演化机理,探究超大深度载荷下钛合金球形耐压壳由于极限强度失效而破坏的物理机制。结果表明:钛合金球形耐压壳内爆后完全破坏成大碎块和小碎片;相同距离处的冲击波峰值随静水压力的增大而线性增大,但增长率随距离的增大而递减。

重力对镍基单晶高温合金枝晶生长和微观偏析的影响

摘要:使用长50 m的落管研究Ni-Cr-Al-W-Ta 镍基单晶高温合金在重力(1g)和微重力(μg)条件下的凝固行为。用金相显微镜(OM)观察合金的凝固组织并用图像分析软件测量和统计一次和二次枝晶间距,使用扫描电镜能谱(SEM-EDS)测定不同位置枝晶干与枝晶间的化学成分并计算微观偏析系数。结果表明,在重力和微重力条件下这种合金的枝晶特征和合金元素的微观偏析明显不同。重力样品一次和二次枝晶间距比微重力样品的大,随着凝固距离的增大一次枝晶间距的差异变大,而二次枝晶间距的差距变化不大。随着凝固的进行,微重力样品枝晶间Ta、Cr 和Al 元素的含量呈现先明显升高后略微降低的趋势,W元素含量呈现逐渐下降的趋势,枝晶间液相的密度呈现略微降低的趋势。重力样品枝晶间Ta、Cr 和Al 元素含量的分布趋势与微重力样品基本相似,W元素含量的分布则与微重力样品明显不同,大部分凝固阶段呈上升趋势,使枝晶间液相的密度沿逆重力方向提高。上述结果表明,在重力条件下凝固前沿溶质密度差导致的对流作用微弱,不是造成枝晶间距增加的主要原因,主要原因应该与凝固前沿热对流造成的温度梯度的降低有关。

钛合金智能手表零件连续选择性阳极电泳工艺优化

摘要:介绍了智能手表钛合金转轴的连续选择性阳极电泳工艺。先通过单因素实验研究了极间距、温度、电压、电泳时间及电泳液电导率对涂层厚度的影响,再通过正交试验对电泳液配方进行优化。所得较佳的电泳液配方和工艺条件为:固体分10.0%,异丙醇体积分数4.0%,乙二醇丁醚体积分数2.0%,极间距13.5cm,电压80V,温度25℃,电泳时间25s,电导率500~600μS/cm。列举了生产过程中常见故障的产生原因和解决措施。

镁合金的多系滑移与塑性调控

摘要:镁合金绝对强度低的瓶颈问题现已取得重大突破,但是其塑性仍旧偏低,可加工性和成形性欠佳,且强塑性匹配不足,导致镁合金构件在应用过程中存在诸多限制。本文从Mg的晶体结构特性及塑性变形机制出发,深入阐述了镁合金塑韧化的思路,指出了“多系滑移增塑”的调控方向:(1) 内在通过调整合金成分及温度,降低Mg的非基面与基面滑移系临界剪切应力比值,激发多系滑移,缓解塑性变形的各向异性;(2) 外在通过调控晶粒尺寸或引入可变形第二相,激活Mg基体位错滑移之外的塑性变形新机制,进一步实现镁合金塑性应变的高效协调。这为镁合金塑性、可加工性及成形性的提升提供了新思路,助力镁合金在高强塑性匹配方面发挥巨大潜能。

钛及钛合金的制造技术

摘要: 新日铁住金股份公司( NSSMC) 的钛部门继承了原新日本制铁股份公司以及原住友金属工业股份公司多年积累的技术,然后将其有效地进行了融合。新日铁住金目前可以为普通工业用纯钛提供多种多样的、世界顶级质量的产品,另外,还能够为高品质要求的航空领域提供机体及发动机用优质钛及钛合金产品。

基于中子衍射技术对钛铝合金有序-无序相变计算的研究与展望

摘要:Ti-Al合金能有效提升航空发动机的性能,在航空航天领域具有不可或缺的应用价值。然而,该合金在升温、加压等加工过程中可能经历多个有序−无序相变,这会对其力学性能产生显著影响。X 射线衍射在材料分析中应用广泛,但难以区分具有相同点阵结构的有序相和无序相(如α2 和α 相),相比之下,中子衍射通过入射束流与物质的原子核相互作用产生衍射,具有比实验室传统X 射线更强的穿透能力。而且中子衍射与X 射线衍射的峰强度分布呈现出差异性,这使得中子衍射不仅能辅助区分Ti-Al 合金有序相和无序相,还能进一步测量物相的有序度。中子衍射与X 射线衍射技术在衍射图谱上的互补特性,为深入研究Ti-Al 合金的有序−无序相变提供了强有力的支持。本文系统阐述了基于中子衍射和X 射线衍射技术,计算Ti-Al 合金衍射峰强度和有序度的方法,详细介绍了两种衍射技术的实验方法及其在Ti-Al 合金相变研究中的应用,并展望了其在相关领域的应用与发展前景。

镁锂合金强化研究进展

摘要:镁锂合金是目前最轻的金属结构材料,具有较高的比强度、优异的阻尼性能和电磁屏蔽性能,应用前景广阔,但强度低限制了其在实际工程中的应用。为了促进镁锂合金在工程中的应用,研究镁锂合金的强化方法极其重要。综述了近几年对镁锂合金强化方式(合金化强化、热处理强化、变形加工强化、复合强化)的研究进展,分析了各种强化方式的优缺点。

微弧氧化对AZ91D镁合金微动磨损行为的影响

摘要:本文在AZ91D镁合金表面原位生长微弧氧化陶瓷膜, 探究变载荷和位移下微弧氧化(MAO)对AZ91D镁合金微动磨损机制的影响。利用球-平面接触在SRV-V微动摩擦磨损机上探究AZ91D镁合金和MAO膜的微动磨损行为; 利用扫描电子显微镜(SEM)分析MAO膜形貌结构和试样磨痕形貌; 采用X射线衍射仪(XRD)表征MAO膜相结构; 利用激光共聚焦显微镜采集磨痕轮廓和测量磨损体积。结果表明: MAO膜分为多孔疏松层和与基体呈冶金结合的致密层, 其均匀性、 致密性和结合性良好。随着载荷增加MAO膜的摩擦系数较AZ91D的低, 即变载荷工况下MAO膜具有较好的减摩性。变载荷工况下AZ91D磨损机制表现为粘着磨损和剥层; MAO膜磨损机制由粘着磨损转变为磨粒磨损和疲劳剥层。变位移工况下AZ91D磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损, 伴随有疲劳剥层和氧化; MAO磨损机制由磨粒磨损转变为粘着磨损和疲劳剥层。载荷增加或位移降低时MAO膜的磨损率低于AZ91D的且MAO膜磨痕深度降低, 纵深方向的磨损损伤减弱, MAO膜可提高AZ91D镁合金的抗微动磨损性。

高强铝合金薄壁构件超低温成形制造研究进展

摘要:新概念、长寿命、可重复使用航空航天器对传统高强铝合金薄壁构件的制造工艺和服役性能提出更高要求,如何实现该类复杂构件的高性能成形制造是当前亟待解决的难题。分析高强铝合金薄壁件整体成形技术存在的巨大挑战,在发现铝合金超低温“双增效应”的基础上,概述高强铝合金超低温成形技术的提出背景,综述分析近年来国内外学者在铝合金超低温变形双增效应与微观机制、超低温宏微观变形原位测试方法、超低温成形工艺与关键技术、超低温成形装备与典型应用等方面的研究进展,展望铝合金超低温成形技术未来的发展方向,为制造高性能航空航天器、电动汽车以及新能源储运装备等铝合金整体复杂曲面构件提供新途径。

耐热铝合金的研究及应用现状与展望

摘要:文章综述了航空航天、高压输电、核乏燃料贮存、石油钻探等主要领域用耐热铝合金的性能特点、开发及应用现状,对耐热铝合金应用前景进行了展望,并提出了我国耐热铝合金研发和产业化发展建议。