秦春
,
姚泽坤
,
张东亚
,
宁永权
,
赵张龙
,
郭鸿镇
,
曹京霞
稀有金属材料与工程
研究了不同制度热处理Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金形成的组织对它的持久寿命的影响.结果表明:双重热处理后焊缝和Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金热影响区中垂直受力方向平行排列的细小α、α2条数量大,同时存在断续的晶界α、α2相,从而使得微裂纹能快速连接、扩展,降低了持久寿命.而相同变形条件下,梯度热处理后结合界面是由大量细小条状及等轴状α、α2相,并带有少量尺寸较大的α、α2相粒子构成;持久载荷下微裂纹绕过或穿过大粒子消耗更多的能量或花费更多的时间.高温下持久加载对界面显微硬度的影响甚微.
关键词:
双合金连接界面
,
持久寿命
,
显微硬度
蔡建明
,
弭光宝
,
高帆
,
黄浩
,
曹京霞
,
黄旭
,
曹春晓
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.08.001
新一代高推重比航空发动机压气机和涡轮系统高温环境使用的叶片、盘、机匣、整体叶盘和整体叶环等构件设计通常选用先进高温钛合金材料。本文综述近年来我国600℃高温钛合金、阻燃钛合金、TiAl合金、连续SiC纤维增强钛基复合材料及其应用技术取得的最新研究进展，并提出材料及构件设计、加工和使用亟待突破的关键技术，包括工业铸锭成分高纯化和均匀化控制技术、大规格棒材及特殊锻件制备技术、整体叶盘和整体叶环零件机械加工技术、材料性能评价及应用设计技术等。先进高温钛合金材料的不断应用将有力推动我国航空发动机技术发展。
关键词:
先进航空发动机
,
600℃高温钛合金
,
阻燃钛合金
,
TiAl合金
,
SiC纤维增强钛基复合材料
,
钛火
弭光宝
,
曹春晓
,
黄旭
,
曹京霞
,
王宝
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2014.4.008
采用摩擦点燃方法研究摩擦接触压力P和预混气流氧浓度c0对TC11钛合金抗点燃性能的影响,建立定量描述TC11钛合金抗点燃性能的P-c0关系,并结合原位观察、SEM和EDS等手段给出TC11钛合金点燃与抗点燃的微观机理.结果表明,TC11钛合金的P-c0关系曲线符合抛物线规律,P从0.05MPa增至0.25MPa时,点燃对应的c0降低约32.5％;TC11钛合金点燃的c0至少比TC4钛合金高20％,即TC11钛合金的抗点燃性能显著高于TC4钛合金;摩擦过程产生强烈的火花,着火首先发生在具有原生金属表面的微凸体上;点燃过程形成燃烧区、熔凝区、热影响区和过渡区四个具有不同特征的区域;富Al和Mo的钛基固溶体相降低热影响区Ti向熔凝区的扩散速率,限制燃烧区Ti与O的优先反应,并与熔凝区O的大量固溶共同阻止O向热影响区的继续扩散,从而提高微凸体的抗点燃性能.
关键词:
航空发动机
,
TC11钛合金
,
阻燃性能
,
摩擦点燃
,
机理
,
钛火
秦春
,
姚泽坤
,
郭鸿镇
,
周伟
,
赵张龙
,
曹京霞
稀有金属材料与工程
对550℃热暴露50 h的Ti3Al/TC11双合金拉伸试样用OM和SEM观察连接界面在近等温锻造、热处理和热暴露后的组织与断口形貌.结果表明:梯度热处理条件下,随着变形量的增加,试样热暴露后室温抗拉强度升高;连接界面上锻造形成的细针状α交织组织在热暴露期间发生分解、粗化,同时焊缝中析出更多细小的球状α/α2相.采用梯度热处理的双合金试样热暴露后强度稍高于经双重热处理的试样,双重热处理试样中Ti3Al基合金热影响区的a2相在热暴露期间发生长大.由于氧化造成表面微裂纹,使得试样直接热暴露性能低于毛坯热暴露性能.从拉伸断裂位置可以看出,断裂主要发生在Ti3Al基合金侧.
关键词:
双合金连接界面
,
热暴露
,
显微组织
,
力学性能
曹京霞
,
黄旭
,
孙贵东
,
方波
钛工业进展
doi:10.3969/j.issn.1009-9964.2004.02.003
研究了Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金环锻件的宏观和微观组织,分析了锻件的变形和热处理工艺.对Ti-6Al-2Zr1Mo-1V合金环锻件采用了β→α+β温度区域的热变形工艺,即在β区温度下开始变形,+β区温度下结束变形,锻件的退火温度略低于β相的临界分解温度TK;采用β→α+β.温度区域热变形的锻件具有中等强度水平,良好的室温冲击性能和高温蠕变、持久性能;β→α+β温度区域的变形工艺具有简化变形工序、降低变形抗力的优点,但变形时间的控制较难掌握,需一定的实践探索.
关键词:
钛合金
,
微观组织
,
宏观组织
,
热加工
,
退火
弭光宝
,
黄旭
,
曹京霞
,
曹春晓
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.003
在着火热自燃理论基础上,通过分析钛颗粒表面氧化膜与基体之间的应力状态,结合实验事实,提出氧化膜最外层首先发生破裂但不形成贯穿裂纹的观点,基于该观点建立模型理论研究外层氧化膜的破裂行为对钛颗粒着火过程的影响,并对钛的着火过程进行物理模拟实验研究.结果表明:在673 ～1373K范围,当环境温度较低时,钛颗粒发生恒温氧化,氧化膜破裂导致氧化动力学曲线由抛物线向直线转化,当处于高温时,氧化膜的破裂使着火温度降低45K,不会对钛颗粒的着火过程产生强烈影响;当钛颗粒尺寸增大时,钛颗粒的着火温度未出现明显升高,与铝颗粒着火过程氧化膜的完全破裂机制不同;氧化膜内应力的变化使由外而内的裂纹扩展到一定程度后停止,即外层氧化膜不完全破裂,从而加速氧在内层氧化膜内扩散,增大了钛颗粒发生着火的敏感性;非等温氧化实验间接验证了外层氧化膜非贯穿破裂对钛着火过程影响的理论研究.
关键词:
钛火
,
外层氧化膜
,
破裂机理
,
钛颗粒
,
着火模型
,
非等温氧化
孙欢迎
,
曹京霞
,
王宝
,
黄旭
,
曹春晓
稀有金属材料与工程
在热模拟试验机上对铸态组织的阻燃钛合金(Ti-35V-15Cr-Si-C)进行了等温恒应变速率热压缩试验,温度范围为900～1200℃,应变速率范围为10-3～1 s-1,测试了其真应力-真应变曲线并对曲线上的应力σ突降进行了解释.基于动态材料模型建立了合金的热加工图,结合微观组织观察,确定了3个不同区域的高温变形机制:温度900～1030℃、应变速率小于0.1 s-1时,变形机制为动态回复和连续动态再结晶;温度大于1030℃、应变速率小于0.1 s-1时,功率耗散效率η出现峰值,除了动态回复和连续动态再结晶,还出现碳化物溶解现象;高应变速率(ε大致在0.01～1 s-1之间)区,是合金的变形失稳区域,较低温度时失稳机制为局部流动,高温失稳与碳化物溶解有关,ε=1 s-1时组织演变特征是项链状动态再结晶.
关键词:
阻燃钛合金
,
热加工图
,
变形机制
,
动态回复
,
动态再结晶
孙欢迎
,
曹京霞
,
王宝
,
王旭
,
黄旭
,
曹春晓
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.z1.008
通过等温恒应变速率热模拟压缩试验,研究了一种铸态组织的阻燃钛合金在变形温度900~1200℃,应变速率0.001～1s-1下的高温流变应力和组织演变,计算了变形激活能及应力指数,并给出了该合金变形的本构方程.结果表明,此种阻燃钛合金高温变形是扩散控制的过程,软化机制以动态回复为主,但在应变速率较高时会发生项链状动态再结晶,而在应变速率较低时会发生连续再结晶,合金中的碳化物形貌在高温变形过程中也会发生转变.
关键词:
阻燃钛合金
,
热变形
,
变形机制
,
组织转变
齐立春
,
李臻熙
,
曹京霞
,
黄旭
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.03.002
研究了B含量分别为0.2％和1.0％(原子分数)两种TiAl合金中TiB2相的生长机制,结果表明G2(Ti-47.5Al-5( Cr,Nb,W,Si)+1.0B％)合金中少量TiB2相是由于成分起伏从液相中生成的初生块状TiB2相,大部分TiB2相是在凝固过程与β相共同耦合生长的次生带状、杆状TiB2相；G1( Ti-47.5Al-5( Cr,Nb,W,Si)+0.2B％)合金中TiB2相是由共晶反应生成的次生带状TiB2相.G2合金全片层组织和网篮组织室温塑性均优于G1合金,网篮组织室温强度与Gt合金相当,而全片层组织室温强度却不如G1合金.在760 ℃/100 MPa/200 h蠕变条件下G2合金全片层组织残余蠕变量和蠕变速率均低于G1合金.
关键词:
TiM合金
,
TiB2相
,
拉伸性能
,
蠕变性能
王旭
,
曹京霞
,
黄旭
,
王敏涓
,
李娟
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.06.002
分析了不同预变形量时退火态Zr-4合金的显微组织,研究了预变形量对退火态Zr-4合金室温和350℃下拉伸性能的作用规律,并通过扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对不同预变形量试样的显微形貌、位错组态及其分布情况进行了分析.拉伸试验结果表明:随着预变形量的增加退火态Zr-4合金在室温和高温下的屈服强度和抗拉强度均显著提高,断面收缩率和延伸率有一定的降低.对不同预变形量试样的显微形貌及位错分布情况的分析表明,Zr-4合金随着预变形量的逐步增加,晶粒会逐渐发生扭转与拉长;第二相析出物(SPPs)有在晶界上聚集的趋势,且随着预变形量的增加分布越来越不均匀;在晶粒内产生高密度位错,且位错之间相互缠结.高密度位错在晶界和第二相的阻碍作用下容易发生塞积,这种高密度位错塞积引起粗大晶粒的破碎或产生亚晶,从而提高Zr-4合金的拉伸强度;晶粒的细化和第二相的偏聚还会使Zr-4合金保持良好的塑性.适当的预变形加工在不损害退火态锆合金塑性的前提下,可以有效的提高其抗拉强度和屈服强度.
关键词:
锆合金
,
预变形
,
拉伸性能
