TC21钛合金板孔冷挤压残余应力与疲劳性能研究-西北有色金属研究院

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损伤容限型TC21钛合金切削加工工艺研究概述

０引言
钛及钛合金属于难切削加工金属。这是因为钛的导热系数小、化学活性高，在切削加工时，切削产生的热难以散出，导致工件和刀具温度升高。高温下钛易与空气中的氧和氮结合，在表面形成冷硬层，使切削难度加大。另外，由于钛的弹性模量小，切削加工时在径向力的作用下容易产生弯曲变形，引起共振，加大刀具磨损，降低零件的加工精度。
第３３卷第３期２０１６定６月
Ｔｉ
ＶＪｏｕｌ＿ｎ３ｅ３Ｎ２０ｏ．１３６
损伤容限型ＴＣ２１钛合金切削加工工艺研究概述
关艳英，鲁华，朱妍如
（中航飞机股份有限公司西安飞机分公司，陕西西安７１００８９）
摘要：为克服ＴＣ２１钛合金切削加工难题，促进其在航空领域的应用，中航飞机股份有限公司西安飞机分公司开展
第３期
关艳英等：损伤容限型ＴＣ２１钛合金切削加工工艺研究概述
９
２车、镗加工
ＴＣ２１钛合金的车、镗加工只要刀具、切削液、切削参数选择的合理，就会顺利进行。车削ＴＣ２１钛合金氧化皮时应采用硬质合金刀具，切削深度大于氧化皮的厚度，进给量略大些，切削速度应低一些。推荐使用的车削工艺参数见表１。
了ＴＣ２１钛合金的各种机械加工工艺研究。介绍了该项研究所取得的成果，给出了ＴＣ２１钛合金的锯切、车削、镗削、

钛合金切削加工中的切削力和剩余应力分析

钛合金切削加工中的切削力和剩余应力分析钛合金是一种重要的金属材料，具有重量轻、高强度和耐腐蚀性等优良特性，因此在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用。

而在钛合金切削加工过程中，切削力和剩余应力分析是非常重要的一个方面，对于切削加工的稳定性和工件质量有着直接的影响。

切削力是指在切削过程中所受到的力的大小和方向。

钛合金的高强度和耐腐蚀性使得其在切削过程中很难形成流畅的切削屑，因此会导致切削力的增大。

此外，钛合金的高热导和低热扩展系数使得切削过程中产生的热量不易散发，进而导致切削温度升高，使钛合金软化，刀具很容易磨损。

因此，准确分析和测量切削力对于切削加工过程的优化至关重要。

切削力的分析可以通过试验和仿真两种方法来实现。

试验方法是将工件固定在切削设备上，通过测力传感器来记录切削过程中所受到的力的大小和方向。

而仿真方法则是通过数值模拟的方式，基于切削力公式和钛合金的性质参数，计算和预测切削过程中所产生的力。

剩余应力是指在切削过程中形成的残余应力。

切削工具在切削过程中对钛合金的材料进行去除，使得其内部产生了应力的重新分布。

剩余应力的存在可能会导致工件的变形、裂纹和材料的疲劳性能下降等问题。

剩余应力的分析同样可以通过试验和仿真方法来实现。

试验方法一般采用衍射仪、X射线衍射仪和应变计等设备来测量工件表面和内部的应力分布情况。

而仿真方法则是通过有限元分析等数值模拟技术，结合钛合金的物理性质和切削参数，计算和预测切削过程中剩余应力的生成和分布。

对于钛合金切削加工中的切削力和剩余应力的分析，可以帮助我们优化切削过程，提高工件的加工质量和效率。

通过对切削力的准确测量和分析，可以选择合适的切削条件和刀具材料，以降低工具磨损和延长刀具寿命。

同时，对剩余应力的分析可以用来预测和控制工件变形和材料疲劳性能，确保加工后的零件具有良好的稳定性和可靠性。

在实际应用中，切削力和剩余应力的分析需要综合考虑切削参数、切削速度、切削深度等因素对切削过程的影响。

TC21细晶钛合金TIG焊接接头组织及力学性能研究

TC21细晶钛合金TIG焊接接头组织及力学性能研究周水亮;陶军;郭德伦【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2009(029)006【摘要】开展了不同晶粒尺寸的细晶粒TC21钛合金的TIG焊接实验,研究了母材及接头组织和力学性能.结果表明:细晶粒TC21钛合金TIG焊接接头抗拉强度达到母材的95%左右,焊接性较好;但是焊接接头脆化严重,伸长率和断面收缩率均较低.焊缝中心和热影响区组织相似,为α′马氏体组织.相同焊接规范下,2μm的细晶TC21合金焊缝及热影响区为片状或长粒状α′组织;而7μm的细晶TC21合金接头中α′丛的尺寸较小且相互交错,形成针状或短粒状α′组织.硬度测试表明:靠近母材的热影响区细晶区存在一个软化区,该区域硬度最低,而焊缝中心与热影响区粗晶区分界处(细晶过渡区(FTZ))也存在硬度的下降,不过此区域下降幅度不大.常温拉伸断口呈准解理断裂特征,随着母材晶粒度的增大,焊接接头解理特征越明显.【总页数】6页(P53-58)【作者】周水亮;陶军;郭德伦【作者单位】北京航空制造工程研究所,北京,100024;北京航空制造工程研究所,北京,100024;北京航空制造工程研究所,北京,100024【正文语种】中文【中图分类】TG444【相关文献】1.30mm厚钛合金TC4磁控电弧窄间隙TIG焊接接头组织及力学性能研究 [J], 李双;徐望辉;李锋;张宇鹏;易耀勇2.厚板钛合金窄间隙TIG焊焊接接头组织与力学性能 [J], 姜永春3.TC4钛合金K-TIG焊接接头的显微组织及力学性能 [J], 崔书婉;石永华;张程士4.TC4钛合金K-TIG焊接接头的显微组织及力学性能 [J], 崔书婉;石永华;张程士5.细晶粒TC21钛合金TIG焊成形研究 [J], 周水亮;陶军;郭德伦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

TC21合金基于不同失稳判据的热加工图研究

报道较少，采用上述 5 种失稳判据对
图 2、图 3 分别为 TC21 合金峰值流变应力 – 变形温度曲线和稳态流变应力 – 变形温度曲线。由图 2、图 3 可知，在 830~1010℃，应变速率为 10s–1，峰值应力和稳态应力分
关系曲线，如图 4、图 5 所示。计算图 4、图 5 中直线斜率，如表 2 和 3 所示。
高温/超高温结构材料 High/Ultrahigh Temperature Materials
TC21合金基于不同失稳判据的热加工图研究*
符君 1，于雪梅 2，刘超 2，周舸 2
（1．中国人民解放军 93107 部队，沈阳 110141； 2．沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳 110870）
符君工程师，研究方向为钛合金热
变形过程中的组织性能控制，以及计算机技术在材料中的应用。
* 基金项目：辽宁省教育厅项目（LQGD2017024）。
TC21 合金是我国西北有色金属研究院自主研制的一种高强高韧损伤容限型 α+β 两相钛合金 [1]，因其具有良好的比强度、断裂韧性、较低的裂纹扩展速率等特性，广泛应用于以“三航”（航空、航天、航海）为代表的国防武器装备领域。目前，该合金是我国多种型号战斗机机翼、机身、起落架等关键结构件制造的主要材料之一 [2]。近些年来，随着我国军事需求的不断提升，对航空武器装备核心零件的综合服役性能提出了更高的要求。在零件结构设计上通常采用“轻量化”与“结构减重”相结合的理念。因此，对 TC21 合金的成形性能尤其是热加工成形性能提出了更加严苛的要求。
目前，国内学者，在 TC21 合金的热变形行为及变形机理等方面开展了大量的研究工作。北京航空材料研究院朱知寿等 [3] 研究了 TC21

TC21钛合金的疲劳裂纹扩展研究

htt p:∥ZZHD.chinaj ournal .net .cn E 2mail:ZZHD@chainaj ournal .net .cn 《机械制造与自动化》作者简介:朱丽英(1980—　),女,山东菏泽人,南京航空航天大学硕士研究生,研究方向为材料加工。

TC21钛合金的疲劳裂纹扩展研究朱丽英,陈明和,陈伟(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘　要:建立了新型损伤容限性钛合金TC21的疲劳裂纹扩展模型;研究了疲劳裂纹扩展速率da /d N 与疲劳裂纹扩展门槛值之间的关系。

该模型预测了TC21钛合金的疲劳裂纹扩展速率,其预测结果与实验结果非常吻合。

关键词:钛合金;疲劳裂纹;门槛值;裂纹扩展速率中图分类号:TH114;TG146.1+8 文献标志码:A 文章编号:167125276(2009)0520010202Research on Fa ti gue Crack Growth of T it an i um A lloy TC21ZHU L i 2ying,CHE N M ing 2he,CHE N W ei(Co ll ege o f M e chan i ca l and E l e c tri ca l Eng i nee ri ng,N a n ji ng U n i ve rs ity o fAe r o na u ti c s a nd A s tr o na u ti c s,N an ji ng 210016,C h i na )Abstract:This pap e r buil d s the m o de l of a new ki nd dam age t o l e ra nce tita n i um a ll o y TC21and re sea rche s o n the re l a ti o n shi p be 2t w e en c ra ck gr ow th ra te a nd its th re sho l d.The c rack g r ow th ra te ca n be fo re ca s ted thr ough this m o de l,a nd the fo reca s ti ng re sults a re i de n ti ca lw ith the exp e ri m e n t re sults.Key words:titan i um a ll o y;fa ti gue c rack;c ra ck g r ow th thre sho l d;c ra ck g r ow th ra te0　前言TC21合金是我国自行研制的一种新型高强高韧两相钛合金,其各种力学性能稳定,具有良好的强度、塑性、断裂韧性、裂纹扩展速率的匹配,是一种非常有应用前景的高强高韧损伤容限型结构钛合金;TC21合金的网篮组织如图1所示。

轧制变形TC1和TC2钛合金的高周疲劳性能

轧制变形TC1和TC2钛合金的高周疲劳性能TC1和TC2均属于Ti-Al-Mn系α+β型钛合金，在室温平衡状态下由α相和少量β相组成。

该合金具有较高强度、良好的成型性能和焊接性能，通常用板材冲压加工成薄壁型零件，并经过焊接制成飞机蒙皮及前进气罩帽等构件，已在航空航天工业中得到广泛应用。

TC1和TC2钛合金在化学成分上的主要差异是α相稳定元素Al的含量不同，其中TC1钛合金的Al含量约为2%，而TC2钛合金的Al含量则为4%左右。

作为一种航空结构材料，各种类型的疲劳失效是其在服役期间的主要破坏形式之一。

因此，人们针对钛合金的疲劳行为进行了系统的研究，确定了显微组织、加工处理等因素对一些商业化钛合金的疲劳性能及疲劳断裂行为的影响规律。

然而，关于TC1和TC2钛合金的疲劳行为特别是高温疲劳性能方面的研究则鲜见报道。

基于此，本文主要研究了TC1和TC2钛合金热轧板材在不同实验温度下的高周疲劳性能，总结了实验温度对不同轧制方向的TC1和TC2钛合金板材高周疲劳性能的影响规律，并对两种钛合金在不同温度下的高周疲劳性能进行了比较，以期为两种钛合金板材在航空工业中的可靠应用以及在相关结构件的抗疲劳设计提供必要的依据。

实验所用材料为TC1和TC2钛合金热轧板材，其厚度为5mm。

将TC1合金板材分别沿着平行于轧制方向(LD方向)和垂直于轧制方向(TD方向)加工成标距长度15mm、宽度7mm、厚度5mm的疲劳试样。

为去除机械加工划痕，确保试样标距及过渡弧部分的光洁度，采用不同粒度的砂纸对试样标距及过渡弧部分进行磨光。

所有疲劳试验均在最大加载能力为±50kN的PLD-50型电液伺服疲劳试验机上进行。

采用轴向拉-拉应力控制模式，应力比R=0.1。

实验环境为实验室静态空气介质，实验温度分别为25(室温)、200和300℃。

所采用的波形均为三角波，采用的循环频率为10Hz。

各个实验均进行至试样断裂时为止，且以断裂时所对应的循环周次作为相应实验条件下的疲劳寿命。

TC21钛合金电子束焊接件疲劳断口定量反推研究

３中航工业综合技术研究所，北京１０００２８）
ＺＨＥＮＧＺｈｉ－ｔｅｎｇ，ＹＯＵＹｉ — ｌｉａｎｇ，ＬＩＵＸｉｎ— ｌｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＺｈｅｎｇ，ＬＵＨａｏ～ｔｉａｎ。
ｔｉｍａｔｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｔｔｈｅｓａｍｅｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓ．Ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｃａｎｂｅｃｏｎｆｉｎｅｄｌｅｓｓｔｈａｎ
５０
材料工程／２０１３年１１期
ＴＣ２１钛合金电子束焊接件疲劳断口定量反推研究
ＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＲｅｖｅｒｓｅＤｅｄｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍＦａｔｉｇｕｅ
（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ；
摘要：对ＴＣ２１钛合金电子束焊接接头的疲劳断Ｉ：Ｉ进行了基于宏观扩展区面积和微观疲劳条带的定量分析。结果表明：
在断裂韧性大小相同的情况下，可由扩展区面积反推构件承受的应力，反推计算所得应力与实际加载疲劳应力的相对误差在１ｏ以内；疲劳裂纹稳定扩展第二阶段的显微特征是疲劳条带，利用Ｐａｒｉｓ公式反推焊接结构的原始疲劳质量，原始疲劳质量呈正态分布，实验结果对钛合金电子束焊接结构的工艺评定具有重要的工程意义。

高速铣削TC21钛合金的加工表面完整性分析

环球市场理论探讨/高速铣削TC21钛合金的加工表面完整性分析冀翔沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司摘要：钛合金总产量的约80%用于航空航天领域，主要用来制造机身的结构部件、航空发动机零部件、起落架、液压系统等。

钛合金在加工中切削效率低、刀具磨损严重、尺寸精度和表面质量差。

因此，在保证刀具耐用度和加工质量的前提下，发展高材料去除率的机械加工技术迫在眉睫。

本文分析了铣削用量和刀具磨损对加工质量的影响，为钛合金的加工工艺提供数据支持。

关键词：钛合金加工；刀具磨损表面完整性是指已加工表面的表面纹理和表面层冶金质量，又称表面层质量。

表面纹理主要包括表明粗糙度、表面波纹度、刀纹方向、宏观裂纹、折皱和撕裂等；表面层冶金质量主要包括显微结构变化、再结晶、晶间腐蚀、显微裂纹、塑性变形、残余应力、合金贫化等，表面层是指受加工影响而在零件表面下一定深度处产生的受扰材料层，表面层的深度通常仅为百分之几毫米，只有在特殊的加工条件下深度可达0.3mm左右。

切削工艺会影响到最终成品零件的表面完整性，加工过程中的切削力和高温环境的共同作用会导致零件微观结构的改变，进而引起显微硬度，晶界塑性变形，以及零件表面下的残余应力的变化，这些最终会导致零件变形或降低其的疲劳寿命。

钛合金零件的表面完整性对其疲劳强度具有巨大的影响，表面的加工缺陷是疲劳裂纹导致零件失效的主要诱发源，在铣削加工中，这些缺陷主要有表面粗糙度、加工变质层等。

1.铣削用量和刀具磨损对表面粗糙度的影响表面粗糙度是零件微观几何形状误差的表现，其大小主要影响零件的耐磨性、疲劳强度、抗腐蚀性、接触刚度以及配合性质的稳定性等。

在加工过程中，由于刀具与已加工表面的摩擦，切削挤压的塑性变形，以及工艺系统的高频振动等因素的相互作用，使已加工表面产生微观几何变形。

本次试验主要考察表面粗糙度受铣削用量和刀具磨损状态的影响。

图1.1a和图1.1b为在铣削TC21时铣削速度对表面粗糙度的影响。

钛合金材料的抗疲劳性能评估与分析

钛合金材料的抗疲劳性能评估与分析随着现代工业的发展，钛合金材料由于其优异的性能和广泛的应用领域受到了越来越多的关注。

然而，在实际的工程应用中，钛合金材料的抗疲劳性能一直是一个重要的问题。

本文将对钛合金材料的抗疲劳性能进行评估与分析，并探讨其影响因素和改进方法。

一、抗疲劳性能的概念和评估方法抗疲劳性能是指材料在长期循环加载作用下不产生疲劳损伤的能力。

在评估钛合金材料的抗疲劳性能时，常用的方法是通过疲劳强度、疲劳寿命和疲劳裂纹扩展率等参数进行评估。

1. 疲劳强度：疲劳强度是指材料在一定的循环加载下不发生破坏的最大应力水平。

通常使用S-N曲线（应力-寿命曲线）来描述疲劳强度，通过实验得到一系列不同应力水平下的循环寿命，进而绘制S-N曲线。

2. 疲劳寿命：疲劳寿命是指材料在一定的循环加载下能够承受的次数或循环数。

疲劳寿命与应力水平、载荷频率等因素有关。

通过疲劳试验，可以得到不同应力水平下的疲劳寿命。

3. 疲劳裂纹扩展率：疲劳裂纹扩展率是指材料在疲劳加载下裂纹的扩展速率。

疲劳裂纹扩展是疲劳破坏的重要形式之一，它对材料的抗疲劳性能有重要影响。

二、影响抗疲劳性能的因素钛合金材料的抗疲劳性能受到多种因素的影响，主要包括材料本身的组织结构、应力水平、温度和载荷频率等。

1. 材料组织结构：钛合金材料的组织结构对其抗疲劳性能具有重要影响。

晶粒尺寸、晶界结构和相组成等都会影响材料的疲劳行为。

较细小且均匀的晶粒有助于提高材料的抗疲劳性能。

2. 应力水平：应力是引起材料疲劳破坏的重要因素之一。

较高的应力水平会导致材料更容易发生疲劳破坏。

因此，在设计和使用过程中要注意合理控制应力水平，以提高钛合金材料的抗疲劳性能。

3. 温度：温度对钛合金材料的抗疲劳性能有较大影响。

在高温环境下，材料的强度和韧性会降低，从而影响其抗疲劳性能。

4. 载荷频率：载荷频率也是影响钛合金材料抗疲劳性能的重要因素之一。

较高的载荷频率会加速材料的疲劳破坏，而适当降低载荷频率有助于提高材料的抗疲劳性能。

tc21钛合金的损伤演化参数

tc21钛合金的损伤演化参数TC21钛合金是一种广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域的高性能材料。

它具有优异的机械性能、耐腐蚀性能和高温性能，因此被广泛用于各种重要的工程应用中。

然而，随着使用时间的增长，TC21钛合金可能会出现损伤，这对其性能和使用寿命产生了严重影响。

损伤演化参数是研究材料损伤演化过程的重要指标。

通过分析和评估这些参数，可以更好地理解和预测材料在不同工况下的损伤演化行为，并采取相应的措施来延长材料的使用寿命。

TC21钛合金的损伤演化参数主要包括以下几个方面：1. 应力应变曲线：应力应变曲线是描述材料在加载过程中应力和应变之间关系的曲线。

通过分析应力应变曲线的形状和变化规律，可以了解材料在加载过程中的变形特点和强度变化情况。

这对于评估材料的强度和韧性非常重要。

2. 断裂韧性：断裂韧性是描述材料抵抗断裂的能力。

对于TC21钛合金来说，其断裂韧性是评估其抗裂纹扩展能力的重要参数。

通过测量断裂韧性，可以评估材料在受到外部载荷作用时的断裂行为，并预测其在实际使用中的安全性能。

3. 疲劳寿命：疲劳寿命是指材料在交变载荷作用下能够承受的循环次数。

对于TC21钛合金来说，其疲劳寿命是评估其在实际使用中抗疲劳性能的重要参数。

通过研究疲劳寿命，可以了解材料在长期使用过程中可能出现的疲劳损伤情况，并采取相应的措施来延长其使用寿命。

4. 腐蚀速率：腐蚀速率是指材料在特定环境条件下受到腐蚀作用时的腐蚀程度。

对于TC21钛合金来说，其耐腐蚀性能是评估其在恶劣环境中使用寿命的重要参数。

通过测量腐蚀速率，可以了解材料在不同环境条件下的耐腐蚀性能，并采取相应的措施来提高其抗腐蚀能力。

5. 微观组织特征：微观组织特征是指材料内部微观结构的形貌和分布情况。

对于TC21钛合金来说，其微观组织特征直接影响其力学性能和损伤演化行为。

通过观察和分析微观组织特征，可以了解材料内部晶粒、相界面和孔隙等结构特征，从而更好地理解和预测材料的损伤演化过程。

TC21钛合金的微观组织对力学性能的影响

Ｔｍｅｉ（ｉｇＡｇｎ）
试验所用的Ｔ２Ｃ１高强韧钛合金锻件在仅＋１３两相区热加工，空冷至室温，然后采用两种不同的
热处理制度。制度１０￣（：９０Ｃ仅＋１退火）／，３区１ｈ
图ｌ两种热处理过程的示意图
作者简介：少俊（９８）马１７一，男，士。硕
是为了满足我国未来先进飞机的要求研制的高强韧
法》，Ｇ／３８２０《属材料疲劳裂纹扩展ＢＴ６９－００金
速率试验方法》进行，所有试验的环境为室观组织及力学性
维普资讯
第２６卷第５期
２００６年ｌ０月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ．２１６，Ｎｏ．５Ｏｃｏｒ２０６ｔｂｅ０
ＪＲＮＡＬＯＦＡＥＯＵＲＯＮＡＵＣＡＬＭＡＥＲＩＬＴＩＴＡＳ
率；加载方向对两种组织的疲劳裂纹扩展速率基本无影响；和其他钛合金类似，Ｔ２Ｃ１在Ｐｒａｉｓ区存在转折。关键词：Ｃ１合金；状组织；网篮组织；伸性能；断裂韧性；劳裂纹扩展Ｔ２钛片拉疲
（）（ａｄ＋ｐ区退火）；（）Ｂ区退ｂ
Ｆｇ１Ｔｈｅｄｉｅｅｔｔｅｍｏｐｏｅｓｎｇｒｕｔｓｅｍａｉｉ．ｆｒｎｈｒ — ｒｃｓｉｏｅｒｓｈｅｔ—

不同钛合金焊接接头的力学性能与疲劳寿命研究

不同钛合金焊接接头的力学性能与疲劳寿命研究引言：钛合金具有强度高、比重轻的特点，因此广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。

在钛合金零件制造过程中，焊接是一种常见的连接方式。

然而，焊接接头的质量和性能对产品的安全和可靠性具有重要影响。

本文通过研究不同钛合金焊接接头的力学性能与疲劳寿命，旨在提高焊接接头的质量和可靠性。

材料与方法：本研究选择了常见的两种钛合金：TC4和TA15作为研究对象。

首先，采用手工TIG焊和电弧焊两种方法制备焊接接头。

然后，利用金相显微镜观察焊缝的组织结构，并使用显微硬度计测试硬度。

接下来，为了研究不同焊接接头的力学性能，进行拉伸试验和冲击试验。

最后，通过疲劳试验评估接头的疲劳寿命。

结果与讨论：1.组织结构和硬度：金相显微镜下观察到，手工TIG焊接头的组织结构比电弧焊接头更加均匀，焊缝区域晶粒细小。

显微硬度测试显示，手工TIG焊接头的硬度明显高于电弧焊接头。

这表明手工TIG焊接头具有较好的组织结构和硬度，能够提供更好的力学性能。

2.拉伸性能：拉伸试验结果表明，手工TIG焊接头的抗拉强度和屈服强度均高于电弧焊接头。

这是由于手工TIG焊接头具有更好的组织结构和硬度，能够提供更高的强度。

此外，手工TIG焊接头的伸长率也明显高于电弧焊接头，表明其具有更好的韧性。

3.冲击性能：冲击试验结果显示，手工TIG焊接头的冲击韧性明显高于电弧焊接头。

这是由于手工TIG焊接头具有较好的组织结构和硬度，能够提供更好的抗冲击性能。

这对于一些特殊领域的应用，如航空航天，具有重要意义。

4.疲劳性能：疲劳试验结果显示，手工TIG焊接头的疲劳寿命显著高于电弧焊接头。

这是由于手工TIG焊接头具有更好的组织结构和硬度，能够提供更好的疲劳性能。

这对于要求长寿命的工程结构，如飞机发动机零件，非常重要。

结论：通过对不同钛合金焊接接头的力学性能与疲劳寿命研究，本文得出以下结论：1. 手工TIG焊接头具有更好的组织结构和硬度，能够提供更好的力学性能。

tc4-dt及tc21钛合金疲劳裂纹扩展速率的对比分析

TC4-DT及TC21钛合金疲劳裂纹扩展速率的对比分析田晨超,高阳,张娟,焦磊,翟翯(西安汉唐分析检测有限公司,西安710016)摘要：为进一步研究航空主承力疲劳结构件损伤容限型钛合金的疲劳裂纹扩展问题,基于新版标准疲劳裂纹扩展试验方法GB/T6398—2017,对两类损伤容限型钛合金TC4-DT及TC21进行测试。

结果表明,低速扩展阶段,TC4-DT较TC21的疲劳裂纹扩展速率更小,宏观断口形貌粗糙度较大。

当裂纹尖端应力强度因子范围ΔK处于24~31MPa·m1/2的初始稳态扩展阶段时,裂纹扩展速率曲线基本重合,TC4-DT较TC21具有更长的稳态扩展区,断口形貌较为平滑。

随裂纹长度的增加,应力强度因子范围ΔK约为断裂韧度K IC的50%时,进入失稳扩展阶段,断裂面粗糙度增加。

关键词:损伤容限;TC4-DT钛合金;TC21钛合金;疲劳裂纹扩展中图分类号:TG113.25文献标识码:A DOI:10.19291/ki.1001-3938.2019.11.006 Comparative Analysis of Fatigue Crack Propagation Rate for TC4-DT andTC21Titanium AlloyTIAN Chenchao,GAO Yang,ZHANG Juan,JIAO Lei,ZHAI He(Xi’an Han-Tang Analytical Testing Co.,Ltd.,Xi’an710016,China)Abstract:In order to further study the fatigue crack propagation of damage tolerance titanium alloy in aerospace main load bearing fatigue structureal parts,based on the new standard fatigue crack propagation test method GB/T6398—2017,two types of damage tolerance titanium alloys TC4-DT and TC21were tested.The results show that in the low-speed propagation stage, TC4-DT has a smaller fatigue crack propagation rate and a rougher macro-fracture morphology than TC21.When the crack tip stress intensity factor rangeΔK is in the initial steady state propagation stage of24~31MPa·m1/2,the crack propagation rate curves of the two alloys are basically coincident,and TC4-DT has a longer steady-state propagation zone and a smoother fracture morphology than TC21.With the increase of crack length,when the stress intensity factor rangeΔK is about50%of the fracture toughness K IC,the alloys enter unstable propagation stage,and the roughness of the fracture surface increases.Key words:damage tolerance;TC4-DT titanium alloy;TC21titanium alloy;fatigue crack propagation钛合金由于具有密度低、比强度高、耐高温、无磁及可焊等诸多优良特性,已被广泛应用于航空航天领域[1-2]。

TC21钛合金高温变形行为及微观组织研究的开题报告

TC21钛合金高温变形行为及微观组织研究的开题报
告
题目：TC21钛合金高温变形行为及微观组织研究
一、选题背景和意义
TC21钛合金是一种具有优异力学性能和抗高温腐蚀性能的高强度铸造钛合金，在航空航天、能源和化工等领域具有广泛的应用前景。

然而，在高温环境下，钛合金容易发生塑性变形，影响其力学性能和使用寿命。

因此，研究TC21钛合金的高温变形行为及微观组织对其高温强度和稳定性的影响，对于提高钛合金的综合性能和应用前景具有重要意义。

二、研究内容和方法
本文将以TC21铸造钛合金为研究对象，采用热压实验和金相观察等方法，研究该合金在高温下的变形行为和微观组织演变规律。

具体内容
包括：
1. 确定合适的热压工艺参数，制备TC21钛合金试样。

2. 通过热压实验，获得TC21钛合金在高温下的应力应变曲线和变
形行为。

3. 利用金相观察等方法，研究TC21钛合金在高温下的微观组织演
变规律、晶粒和颗粒的尺寸和形貌等。

三、预期结果和意义
本研究将揭示TC21钛合金在高温下的变形行为和微观组织演变规律，为进一步理解钛合金的高温强度和稳定性提供基础。

同时，预计还能获
得以下结果：
1. 确定TC21钛合金在高温下的变形机制和变形控制因素，为钛合
金高温强度的提高提供理论基础。

2. 分析TC21钛合金高温变形对其微观组织的影响，探究材料组织结构与性能之间的关系，并为钛合金的材料设计提供参考。

3. 提高TC21钛合金在高温下的应用性能，促进其在航空、能源和化工等领域的广泛应用。

钛合金TC21铣削切削力预测实验研究

钛合金TC21铣削切削力预测实验研究李郁;李海滨;殷锐;张昆鹏【摘要】Based on orthogonal experiment, the influence of milling parameters such as cutting speed, feed per tooth, axial cutting depth and radial cutting depth on cutting force of titanium alloy TC21 was studied, and the prediction model of cutting force of titanium alloy TC21 was established by means of mathematical statistics and regression analysis theory and method. The coefficient was tested for significance. The results show that in the process of high speed milling TC21 titanium alloy, the cutting force decreases with the increase of cutting speed and increases with the increase of feed per tooth, axial cutting depth and radial cutting depth. The cutting depth and feed per tooth have a great influence on cutting force, while the cutting speed and width have no significant influence on cutting force. The cutting force prediction model is highly significant.%基于正交试验,针对钛合金TC21难加工性,研究了铣削工艺参数切削速度、每齿进给、轴向切深和径向切深对切削力的影响规律;借助数理统计和回归分析实验理论和方法,建立了钛合金TC21切削力的预测模型,并对该模型及回归系数进行显著性检验.研究表明,在高速铣削TC21钛合金过程中,切削力随切削速度的增大而减小,随每齿进给、轴向切深、径向切深的增大而增大;切削深度、每齿进给量对切削力的影响较大,切削速度和径向切深对切削力的影响不显著;经切削验证,建立的切削力预测模型是高度显著的.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】5页(P63-66,69)【关键词】正交试验;预测模型;极差分析;钛合金【作者】李郁;李海滨;殷锐;张昆鹏【作者单位】西北工业大学明德学院智能制造与控制技术学院, 陕西西安 710072;西北工业大学明德学院智能制造与控制技术学院, 陕西西安 710072;西北工业大学明德学院智能制造与控制技术学院, 陕西西安 710072;西北工业大学明德学院智能制造与控制技术学院, 陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TG501.30 引言随着新一代战机和高推重比航空发动机设计及应用技术的迅猛发展，对钛合金材料的依赖越来越大，同时对钛合金的性能提出了更高的要求。

TC21-0.28%H钛合金微观组织及其高温变形行为研究

在其他种类钛合金的热变形中也观察过类似的现［13］象。 2． 3 高温变形的本构方程金属的热变形过程中，其应变速率、变形温度对
力应变关系如图 3 所示。当变形温度低于 840℃ ，－1 TC210. 28H% 钛合金的应变速率在 0. 01 ～ 1s 时，应力应变关系呈现动态回复特征，流动应力经过比较明显的加工硬化达到最大值后，加工硬化与流变软化相平衡，曲线基本处于平稳状态。当变形温度－1 840℃ ，高于应变速率在 0. 01 ～ 1s 时，流变应力曲线同样表现为动态回复特征，但应变速率在 0. 1 ～－1 1s 时， TC210. 28H% 钛合金的流动应力经过最大值后，突然出现流变“软化 ” 现象，流动应力骤然降低，这是因为在变形过程中，位错运动速率快，容易被溶质原子钉扎，随着变形量的增加，位错塞积越来越严重，导致应力集中，到一定程度时合金便会向有利的方向上继续变形，导致应力急剧降低，
实验结果与分析
微观组织转变 TC21 钛合金置氢前后的微观组织与 XRD 图谱
2. 1
TC21 钛合置氢前，如图 1 和图 2 所示。结果显示，金为初生 α 相与 β 转变组织组成的混合型组织，并
第6 期
TC210. 28% H 钛合金微观组织及其高温变形行为研究果一致
［12 ］
17
TC21 钛合金由 α 相与少量 β 相且 XRD 分析表明，组成；置氢后， α 相与 β 相难以分辨，这是因为置氢后 α 相与 β 相电位差相近，导致侵蚀程度接近所［10 ， 11 ］。XRD 分析表明，致置氢后 β 相的衍射峰增强，说明 β 相比例增加，并且 β 相的衍射峰向低角度方向移动，与 Ti6Al4V 钛合金置氢后 XRD 分析结

大进给铣削TC21钛合金的刀具磨损试验研究

大进给铣削TC21钛合金的刀具磨损试验研究史琦;李亮;何宁;赵威【摘要】Tool wears are studied with macro-analysis and micro-analysis method in high feed milling of titanium alloy TC21. From the macro-analysis, it can be seen that tool wears in rake face and lfank face are not uniform and the serious worn area is near the maximum cutting depth. From the micro-analysis, much attached tita-nium alloy, cracks with different distance between adjacent ones and breakage are found in both faces.%对大进给铣削TC21钛合金时的刀具磨损形态进行了宏观和微观分析：由宏观来看，大进给铣刀的前、后刀面磨损不均匀，其磨损严重区域在最大切深附近；由微观来看，大进给铣刀的前、后刀面都有大量的钛合金粘附物、间距不等的热裂纹和刀具材料的剥落出现。

【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P52-54,58)【关键词】钛合金;大进给;铣削;刀具磨损【作者】史琦;李亮;何宁;赵威【作者单位】南京航空航天大学机电学院;南京航空航天大学机电学院;南京航空航天大学机电学院;南京航空航天大学机电学院【正文语种】中文钛合金因其优越的综合使用性能而被广泛地应用到各个领域[1]。

TC21是我国自主研发的一种高强度钛合金，具有很好的高温性能（高温静强度、持久性能），同时还具有结构钛合金很好的服役性能，如疲劳强度、腐蚀环境疲劳、腐蚀环境裂纹扩展、应力和温度负载疲劳及裂纹扩展等性能达到了设计使用要求。

钛合金疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

第14卷第3期精密成形工程2022年3月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING133收稿日期：2021-11-03基金项目：国家新材料测试评价平台钢铁行业中心开放课题（ZNCS193-2020）作者简介：李志龙（1992—），男，硕士生，主要研究方向为材料科学与工程。

通讯作者：高怡斐（1972—），女，博士，教授级高级工程师，博士生导师，主要研究方向为金属材料力学性能表征方法和标准制定。

钛合金疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响李志龙1，高怡斐1,2，马亚鑫1,3，张志玮2（1. 钢铁研究总院，北京 100081；2. 钢研纳克检测技术股份有限公司，北京 100081；3. 成都航空职业技术学院，成都 610100）摘要：目的探究钛合金TC4低周疲劳试样加工过程中残余应力的变化及残余应力对低周疲劳寿命的影响。

方法采用X 射线衍射法分别对车、磨、抛后的试样进行表面残余应力的表征，分析加工工艺对其的影响，利用液压伺服万能试验机进行低周疲劳试验，分析其表面残余应力对寿命的影响。

结果经过粗车、精车、磨削、纵抛，试样加工表面的残余应力不断减小；车削加工参数对试样表面残余应力影响大小为进给速度>转速>单位进刀量；改变磨削工艺参数可以控制试样表面残余应力的变化趋势；纵抛可以改变试样表面的纹路状态，表面残余应力与磨后保持一致。

结论根据疲劳试验结果，试样表面残余压应力会提高材料疲劳寿命，但高于230 MPa 后，疲劳寿命有明显的降低。

表面残余压应力一定程度上会增加材料的疲劳寿命，但当其超过一定值后，会对疲劳低周试验产生危害。

关键词：X 射线衍射法；正交试验；车削；磨削；抛；低周疲劳 DOI ：10.3969/j.issn.1674-6457.2022.03.017中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2022)03-0133-08Characterization of Residual Stress during Machining and Its Effect on LowCycle Fatigue Life of Titanium Alloy SpecimensLI Zhi-long 1, GAO Yi-fei 1,2, MA Ya-xin 1,3, ZHANG Zhi-wei 2(1. Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China; 2. NCS Testing Technology Co., Ltd., Beijing 100081,China; 3. Chengdu Aeronautic Polytechnic, Chengdu 610100, China) ABSTRACT: The work aims to investigate the change of residual stress during machining and the effects of residual stress on the low-cycle fatigue life of titanium alloy TC4 samples. X-ray diffraction method was used to characterize the residual stress on the surface of the sample after turning, grinding and polishing, and analyze the effects of processing technology on them. Low cycle fatigue test was conducted on the hydraulic servo universal testing machine to analyze the effects of the residual stress on the life of the sample. The results showed that the residual stress on the machined surface decreased after roughing, finishing, grinding and polishing. The effects of turning parameters on the residual stress on the sample surface were in the order of feed speed>rotational speed>unit feed quantity. Changing the grinding process parameters can control the variation trend of residual stress on the surface of the sample. Longitudinal casting can change the grain state of the sample surface, but the surface residual stress was at the same level as after grinding. According to the fatigue test results, the residual compressive stress on the sample surface can improve the fatigue life of the material, but when it is higher than 230 MPa, the fatigue life is obviously reduced.. All Rights Reserved.134精密成形工程 2022年3月Surface residual compressive stress will increase the fatigue life of materials to a certain extent, but when it exceeds a certain value, it will cause harm to fatigue low-cycle test.KEY WORDS: X-ray diffraction method; orthogonal test; turning; grinding; polishing; low cycle fatigue随着材料科学技术的发展，钛合金因其具有比强度高、热导率小、抗蚀性能好、耐高温等特点，被广泛应用于航空航天、军工及生物医疗等领域中[1-4]。