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电参数调控TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的研究
1
作者 王晟 张亚利 +4 位作者 刘昊明 刘昱畅 王浩旭 马颖 李元东 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2026年第1期184-192,共9页
采用极差分析法研究电参数(电压、脉冲频率、占空比和处理时间)对TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的共同影响,进而探寻影响膜层耐蚀性的电参数显著性关系和最佳因素水平组合。同时结合膜层形貌和物相组成进一步探讨电参数对膜层耐蚀性的影... 采用极差分析法研究电参数(电压、脉冲频率、占空比和处理时间)对TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的共同影响,进而探寻影响膜层耐蚀性的电参数显著性关系和最佳因素水平组合。同时结合膜层形貌和物相组成进一步探讨电参数对膜层耐蚀性的影响机制并建立回归方程,以此来实现通过电参数对微弧氧化膜层耐蚀性的调控。结果表明:占空比对膜层电化学耐蚀性影响的显著性最高,其次是脉冲频率和电压,处理时间对其影响较小。占空比和脉冲频率通过改变燃弧放电时间和熄弧冷却时间来影响膜层结构和性能,增加电压、占空比、处理时间或降低脉冲频率可使电源输出功率增加,导致膜层厚度增加、微孔孔径增大、致密度降低,膜层中Al2TiO5的生成效率更高,电化学耐蚀性能随之降低。通过相关系数法检验可知:所建立回归方程的因变量与自变量之间具有高度相关性,可以为钛合金微弧氧化膜的性能调控提供理论支持和预测方法。 展开更多
关键词 tc4钛合金 微弧氧化 电参数 耐蚀性 回归分析
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电辅助成形工艺对TC4钛合金微观组织及拉伸性能的影响
2
作者 彭赫力 祖清明 +5 位作者 刘乐 刘海建 刘柏松 李萍 严思梁 薛克敏 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2026年第4期994-1002,共9页
通过对航空材料TC4钛合金在拉伸过程中通入不同频率的电流,以此来增加材料的流动应力并降低拉伸过程中的最大屈服强度。采用SEM观察通电后材料组织的演变及断口形貌。结合拉伸实验结果来分析电辅助成形工艺在拉伸过程中的影响。结果表明... 通过对航空材料TC4钛合金在拉伸过程中通入不同频率的电流,以此来增加材料的流动应力并降低拉伸过程中的最大屈服强度。采用SEM观察通电后材料组织的演变及断口形貌。结合拉伸实验结果来分析电辅助成形工艺在拉伸过程中的影响。结果表明,随着脉冲电流密度的增加,α相的含量大大降低,β相含量大大增加,其晶粒尺寸开始增大,在冷却过程中存在少量的马氏体相变生成的细小的针状α′相;随着电流密度的进一步增加,初生α相完全消失,β相进一步的长大,转变生成的α′相尺寸有所增大。在拉伸过程中,施加电流的瞬间试样的温度急剧上升,随着拉伸过程的进行,温度持续上升,且上升的速度不断加快,在断裂的瞬间达到峰值;峰值温度随着电流密度和脉冲频率的增加而增加,随着电流密度的升高,TC4钛合金的流动应力逐渐下降,塑性有所提升。SEM及TEM结果表明,随着电流密度的增加,TC4钛合金板材拉伸断口中的韧窝显著加深,微观断口表面呈现出蜂窝状,韧窝周围出现撕裂棱,呈现出明显的韧性断裂的特征。与高温和常温拉伸对比,电辅助拉伸后材料内部的位错密度显著下降,位错较为平直且部分位错沿某一方向有序排列,这表明了脉冲电流对位错运动的促进作用。 展开更多
关键词 电辅助拉伸 tc4钛合金 微观组织 拉伸性能
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超声辅助钎焊镀锌TC4/AZ31接头组织及性能
3
作者 李一楠 王进 +1 位作者 龙鹏宇 雷煜 《焊接学报》 北大核心 2026年第2期88-97,共10页
为了实现TC4/AZ31在大气环境下的低温直连,采用超声辅助预镀对TC4进行表面改性,随后采用超声辅助钎焊方法实现改性后的TC4与AZ31连接,解决了Ti和Mg元素不互溶、不反应导致的无法直连的问题.首先利用ABAQUS模拟了超声作用下TC4表面镀锌... 为了实现TC4/AZ31在大气环境下的低温直连,采用超声辅助预镀对TC4进行表面改性,随后采用超声辅助钎焊方法实现改性后的TC4与AZ31连接,解决了Ti和Mg元素不互溶、不反应导致的无法直连的问题.首先利用ABAQUS模拟了超声作用下TC4表面镀锌动态过程,得到最佳超声辅助预镀参数为变幅杆浸入50 mm,热浸温度500℃,振幅10μm时,锌液池内TC4表面最大流速0.27 m/s,表面最大声压28.5 MPa;其次,对TC4进行超声辅助热浸镀锌,在其表面形成均匀(TiZn_(3),TiZn_(3)+TiZn_(16)和η-Zn)镀层;最后,采用超声辅助钎焊连接TC4/AZ31,研究了钎焊温度、超声时间对异质接头微观形貌及性能的影响.实现了镀锌TC4与AZ31在230℃的低温连接,钎缝由(TiZn_(3),TiZn_(3)+TiZn_(16)和η-Zn)层、(β-Sn+η-Zn)层及Mg2Sn组成;随着超声时间延长,Mg2Sn厚度增加,钎缝整体宽度减小,接头抗剪强度由脆性Mg2Sn层的厚度及形态控制,超声5 s时,Mg2Sn厚度为6.7μm,钛/镁异质接头抗剪强度达到47.7 MPa. 展开更多
关键词 异种金属连接 tc4表面改性 超声辅助钎焊 组织调控
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电弧增材制备的304L/TC4梯度材料组织性能分析
4
作者 王志江 郝丽娅 +1 位作者 王颖 刘烜 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第4期389-397,共9页
不锈钢与钛合金作为典型工程材料,在航空航天、化工、电力、核能及海洋装备等领域应用广泛.二者制备的梯度材料兼具多种优异性能,但目前电弧增材制造(WAAM)技术制备不锈钢/钛合金梯度材料的强度尤其是拉伸强度较低.为此,利用丝材电弧增... 不锈钢与钛合金作为典型工程材料,在航空航天、化工、电力、核能及海洋装备等领域应用广泛.二者制备的梯度材料兼具多种优异性能,但目前电弧增材制造(WAAM)技术制备不锈钢/钛合金梯度材料的强度尤其是拉伸强度较低.为此,利用丝材电弧增材制造技术制备以IN625为中间材料的304L/TC4梯度材料,并在IN625/TC4过渡区域引入少量Nb元素控制相组成,系统研究其微观组织、元素分布及力学性能.结果显示:以IN625为中间材料可以成功制备304L/TC4梯度材料,在304L/IN625侧,随着材料成分的变化,相组成由γ-Fe+α-Fe逐渐转变为γ-Ni,在IN625/TC4侧,由于Ti-Ni互溶性差,各区域材料的相结构依次为γ-Ni→γ-Ni+TiNi_(3)+(Cr,Mo)+Laves→TiNi+TiNi_(3)(短棒状)+(Cr,Mo)→TiNi+TiNi_(3)(网状)+(Cr,Mo)→TiNi+Ti_(2)Ni+(Cr,Mo)→β-Ti+Ti_(2)Ni→β-Ti+Ti_(2)Ni+α-Ti→β-Ti+α-Ti;梯度材料由304L至TC4显微硬度整体呈现先上升后下降的趋势,在40%TC4熔敷层硬度达最大值812HV_(0.5),归因于该熔敷层大量网状TiNi_(3)相及TiNi_(3)+(Cr,Mo)相的形成;梯度材料平均抗拉强度为201 MPa,平均伸长率为1.9%,断裂方式为脆性断裂,断裂于首层100%TC4熔敷层,该层主要相组成为β-Ti+Ti_(2)Ni.本研究提出了通过电弧增材制造技术制备以IN625为中间材料的304L/TC4梯度材料,在一定程度上提升了不锈钢/钛合金结合强度,为其在更广泛工程领域的应用提供了支撑. 展开更多
关键词 电弧增材制造 304L/tc4梯度材料 微观组织 力学性能
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表面超声滚压处理对TC4钛合金表面残余应力的影响
5
作者 葛志宏 邓静 《电加工与模具》 北大核心 2026年第S1期74-79,共6页
对TC4钛合金进行表面超声滚压处理,分析了主轴转速、进给量、静压力、滚压次数、振幅五个因素对表面残余应力的影响,并通过正交试验进行了参数优化。试验结果表明,TC4钛合金零件在USRP处理后,表面产生较大的压应力,压应力数值与处理过... 对TC4钛合金进行表面超声滚压处理,分析了主轴转速、进给量、静压力、滚压次数、振幅五个因素对表面残余应力的影响,并通过正交试验进行了参数优化。试验结果表明,TC4钛合金零件在USRP处理后,表面产生较大的压应力,压应力数值与处理过程中的静压力、滚压次数、振幅呈正相关,主轴转速和进给量选取过大或过小都会使得压应力数值下降。通过正交试验和极差分析可知,在影响表面残余应力的各项因素中,静压力和滚压次数影响最为显著,并通过优水平分析,筛选出了合理的工艺参数方案。 展开更多
关键词 表面超声滚压加工 tc4钛合金 表面残余应力
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TC4钛合金在F^(−)离子溶液中的缝隙腐蚀行为研究
6
作者 张雅妮 周航 凌杰 《表面技术》 北大核心 2026年第4期28-39,共12页
目的在海洋环境中,钛合金构件组装或与异种金属连接时形成的缝隙,极易成为腐蚀介质的渗透通道,由此引发的缝隙腐蚀严重威胁着海洋工程的安全运行。为深入探究这一问题,本研究以TC4钛合金(Ti-6Al-4V)为研究对象,利用自制缝隙腐蚀装置,系... 目的在海洋环境中,钛合金构件组装或与异种金属连接时形成的缝隙,极易成为腐蚀介质的渗透通道,由此引发的缝隙腐蚀严重威胁着海洋工程的安全运行。为深入探究这一问题,本研究以TC4钛合金(Ti-6Al-4V)为研究对象,利用自制缝隙腐蚀装置,系统考察了缝隙宽度及缝隙深度对其在含F^(−)溶液中腐蚀行为的影响。方法采用失重试验、局部电化学等实验方法,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,重点分析了腐蚀速率、区域腐蚀产物组成、局部腐蚀电位分布及电化学过程特征。结果在含F^(−)溶液中,TC4钛合金缝隙内的腐蚀产物主要为TiF_(3)、Na_(2)TiF_(6)和TiO_(2),且随缝隙深度的增加,TiO_(2)含量逐渐减少,而TiF_(3)与Na_(2)TiF_(6)的含量则呈上升趋势。在0.1~0.3 mm的缝隙宽度范围内,0.2 mm时的缝隙腐蚀最为严重。此宽度下缝隙深处与缝隙口产生的电位差最大,且随腐蚀时间的延长,电位差进一步增大。氧匮乏状态下的“阳极”特征导致缝隙深处的腐蚀加剧并形成半闭塞电池,阳极区Tin⁺累积并水解使pH下降,F–离子迁入,缝隙深处至缝隙口部形成电流回路,使得点蚀坑在缝隙深处优先萌生并长大。结论在F^(−)离子溶液中,TC4钛合金缝隙腐蚀在缝隙底部最明显,且缝隙底部生成点蚀坑。 展开更多
关键词 tc4钛合金 F离子 缝隙腐蚀 缝隙宽度 缝隙深度 局部电化学测试
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显微组织对TC4钛合金氢化物转变的影响
7
作者 张童 王倩 +7 位作者 翁涵博 颜诗妤 黄森森 齐敏 闫峰 马英杰 雷家峰 杨锐 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2026年第4期971-979,共9页
采用电化学充氢结合多尺度表征技术,研究了片层组织与双态组织TC4合金中氢的扩散行为。结果表明,电化学充氢后,2种组织样品扩散表面均呈现氢浓度的梯度分布,且氢化层厚度相近。片层组织样品扩散层表面氢化物体积分数更大,氢化物变体优... 采用电化学充氢结合多尺度表征技术,研究了片层组织与双态组织TC4合金中氢的扩散行为。结果表明,电化学充氢后,2种组织样品扩散表面均呈现氢浓度的梯度分布,且氢化层厚度相近。片层组织样品扩散层表面氢化物体积分数更大,氢化物变体优先在α/β界面形核并以孪晶对形式向α晶内生长。而双态组织由于等轴α晶粒尺寸较大,氢化物无法充满整个α晶粒,不同氢化物变体在α/β界面附近交替形核长大。TEM分析结果表明,2种组织样品中氢化物形核皆呈现层错调控的多级结构转变机制。 展开更多
关键词 tc4合金 显微组织 δ氢化物 中子成像 取向关系
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包覆轧制TC4细晶板材组织性能演化规律
8
作者 朱文光 茹汇鑫 +6 位作者 王勤波 张聪惠 王俭 王新 蒲超博 马强 张平辉 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2026年第4期1003-1012,共10页
研究了初始组织为α′马氏体的TC4合金板材在两相区降温包覆轧制及热处理过程中的组织/织构演化规律,分析了晶粒尺寸、位错密度及织构对合金强度及强度各向异性的影响。结果表明:合金β淬火后可获得多尺度、多变体细针状α′马氏体组织... 研究了初始组织为α′马氏体的TC4合金板材在两相区降温包覆轧制及热处理过程中的组织/织构演化规律,分析了晶粒尺寸、位错密度及织构对合金强度及强度各向异性的影响。结果表明:合金β淬火后可获得多尺度、多变体细针状α′马氏体组织。两相区包覆轧制可显著细化晶粒,形成平均尺寸约0.89μm的超细晶组织与<0001>//ND的B型织构。然而轧态组织呈现细小等轴再结晶晶粒与尺寸较大的变形晶粒组成的混晶组织。板材退火过程中发生静态再结晶(SRX),组织均匀性提高。同时,退火处理不改变板材的织构类型,且Basal型织构强度略有增强。强Basal型织构使得合金的柱面滑移的施密特因子在TD和RD 2个方向趋于接近,导致横纵向力学性能差异降低。随着退火温度的升高,板材强度降低,其源于晶粒尺寸增加与位错密度降低的协同作用。研究表明,利用两相区包覆轧制/退火工艺可成功制备出横纵向强度差异小的细晶TC4合金板材,板材平均晶粒尺寸约2μm。为航空航天高性能钛合金制备提供理论基础与技术支撑。 展开更多
关键词 tc4钛合金 包覆轧制 组织细化 织构演化 拉伸性能
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TC4合金腔型结构件电流辅助超塑成形
9
作者 张晓宇 朱丽 +5 位作者 徐勋虎 王珏 张晓巍 王月林 刘永康 王国峰 《塑性工程学报》 北大核心 2026年第1期42-52,共11页
针对TC4合金传统超塑成形存在成形时间长、圆角位置减薄严重的问题,通过电流辅助加热技术能够有效提高成形效率并改善壁厚分布。采用高温拉伸试验及电流加热试验确定电流辅助超塑成形的工艺参数,并根据工艺参数进行试验验证。系统性研... 针对TC4合金传统超塑成形存在成形时间长、圆角位置减薄严重的问题,通过电流辅助加热技术能够有效提高成形效率并改善壁厚分布。采用高温拉伸试验及电流加热试验确定电流辅助超塑成形的工艺参数,并根据工艺参数进行试验验证。系统性研究了复杂腔型结构件的成形工艺,并对其成形精度、壁厚分布、力学性能及微观组织进行分析。结果表明,当电流密度为4.61 A·mm^(-2)时,TC4板材最终平衡温度为900℃,整体升温时间均小于1 min。TC4合金腔型结构件超塑成形后的外观规整,胀形高度一致,所有线区域的厚度均呈现先减小后增大的趋势,圆角处壁厚减薄率约为43.75%。电流非热效应通过降低α→β相变势垒,显著促进β相润滑作用;但高温环境使晶粒粗化(5.29~5.79μm),导致力学性能下降,成形件整体抗拉强度≤988 MPa。 展开更多
关键词 tc4 电流辅助 塑性成形 腔型结构件
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TC4钛合金表面热浸镀Al-Mg5合金镀层的Ti/Al界面特性
10
作者 王禹同 魏守征 +3 位作者 饶文姬 程璇 张英乔 李志勇 《材料热处理学报》 北大核心 2026年第1期154-163,共10页
为了实现Ti/Al异质界面组织结构的均匀化,在TC4钛合金表面进行了热浸镀Al-Mg5合金镀层,重点分析了工艺参数对镀层宏观形貌、Ti/Al界面特性的影响,并对Ti/Al界面的反应机理进行了研究。结果表明:在试验工艺参数下,随着热浸镀温度T的升高... 为了实现Ti/Al异质界面组织结构的均匀化,在TC4钛合金表面进行了热浸镀Al-Mg5合金镀层,重点分析了工艺参数对镀层宏观形貌、Ti/Al界面特性的影响,并对Ti/Al界面的反应机理进行了研究。结果表明:在试验工艺参数下,随着热浸镀温度T的升高或保温时间t的延长,镀层逐渐变得平滑均一;固定t,镀层厚度随T的升高先减小后略有增大;固定T,镀层厚度随t的延长大致呈先增加后减少的趋势;TC4钛合金与Al-Mg5合金镀层之间仅形成一层TiAl_(3);固定T,TiAl_(3)层厚度随t的延长逐渐增大;固定t,随着T的升高TiAl_(3)层不仅厚度逐渐增大,形态也发生了变化,T≤900℃时,TiAl_(3)层呈胞状,T≥1000℃时,TiAl_(3)层转变为齿状;界面处TiAl_(3)层的形成主要包括:铝液在钛表面润湿铺展,Ti、Al元素互扩散,TiAl_(3)的异质形核及TiAl_(3)层的持续生长4个阶段。 展开更多
关键词 tc4钛合金 Al-Mg5合金 热浸镀 Ti/Al界面 微观组织
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MAO-HTS复合工艺对TC4合金复合涂层耐磨耐蚀性的影响
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作者 翟梓棫 张云龙 +5 位作者 高志杨 王伟娥 李成海 湛兰 蔡金竹 刘星晨 《有色金属(中英文)》 北大核心 2026年第3期425-434,共10页
在生物医学工程领域,钛合金凭借优异的生物相容性和耐蚀性,已成为植入式医疗器械的首选材料。但其耐磨性存在固有缺陷,且在复杂生理环境中存在局部腐蚀的威胁,其化学稳定性有待进一步提升。针对上述局限,本文提出一种分步复合表面改性策... 在生物医学工程领域,钛合金凭借优异的生物相容性和耐蚀性,已成为植入式医疗器械的首选材料。但其耐磨性存在固有缺陷,且在复杂生理环境中存在局部腐蚀的威胁,其化学稳定性有待进一步提升。针对上述局限,本文提出一种分步复合表面改性策略,将微弧氧化(MAO)和水热合成(HTS)相结合,对TC4合金表面进行复合改性处理,并引入Ag^(+)掺杂协同提升复合涂层的摩擦学性能与电化学性能。通过系统表征微观结构演变与物相组成,并结合全面的摩擦磨损与电化学测试,对TC4合金及其改性表面结构的耐磨、耐蚀性能进行了综合评价。结果表明:HTS工艺可生成羟基磷灰石颗粒对MAO特有的“火山口状”孔洞进行封孔,复合涂层的结合强度较MAO涂层提高了56.8%,摩擦系数降低56%,耐蚀性提升22%。此外,Ag^(+)的掺杂进一步优化了摩擦接触状态,促进羟基磷灰石相的形成与沉积,有效封闭了残余微孔并改善了表面润滑性,这些因素共同赋予了涂层优异的摩擦腐蚀性能。然而需指出的是,Ag^(+)的引入对涂层结合强度的改善作用较为有限。 展开更多
关键词 tc4合金 微弧氧化 水热合成 复合涂层 耐磨性 耐蚀性
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烧结压力、粉末形态和增强相对TC4钛合金组织和力学性能的影响
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作者 秦文栋 邵星海 +3 位作者 王文焱 谢敬佩 李建军 郭清远 《材料热处理学报》 北大核心 2026年第3期107-116,共10页
以不同形态TC4合金粉末为原料及添加TiC增强相,采用真空热压烧结技术制备了不同的TC4钛合金试样,并对其显微组织、致密度和力学性能进行了观察与分析。结果表明:采用球形TC4粉末为原料及30 MPa烧结压力的真空热压烧结制备的粉末冶金TC4... 以不同形态TC4合金粉末为原料及添加TiC增强相,采用真空热压烧结技术制备了不同的TC4钛合金试样,并对其显微组织、致密度和力学性能进行了观察与分析。结果表明:采用球形TC4粉末为原料及30 MPa烧结压力的真空热压烧结制备的粉末冶金TC4钛合金的致密度可达到98%以上,显微组织由β相和α相组成,并分布有少量的TiV相,抗拉强度为495 MPa,硬度为419 HV0.3,力学性能明显优于以球形TC4粉末为原料无压力烧结的TC4钛合金,略优于以不规则TC4粉末为原料热压烧结的钛合金;在球形TC4粉末中加入4%TiC增强相后,真空热压烧结制备的TC4钛合金的晶粒得到显著细化,TiC相分布在晶界起到第二相强化作用,硬度提高到444 HV0.3,抗拉强度提高到554 MPa。 展开更多
关键词 tc4钛合金 TiC增强相 热压烧结 致密度 显微组织
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20 mm厚TC4ELI钛合金双枪激光-MIG复合焊接头组织与性能研究
13
作者 孙崇锋 刘甲 +8 位作者 孙二举 陈利阳 余巍 雷小伟 崔永杰 张浩 王伟超 张亚龙 张伟 《热加工工艺》 北大核心 2026年第3期125-130,共6页
研究了20 mm厚TC4ELI钛合金板双枪激光-MIG复合焊接技术,获得了20 mm厚TC4ELI板焊接接头,研究了接头的金相组织、力学性能和工艺性能。结果表明:双枪激光-MIG复合焊接可以获得满足探伤标准I级要求的TC4ELI钛合金焊接接头。接头焊缝区微... 研究了20 mm厚TC4ELI钛合金板双枪激光-MIG复合焊接技术,获得了20 mm厚TC4ELI板焊接接头,研究了接头的金相组织、力学性能和工艺性能。结果表明:双枪激光-MIG复合焊接可以获得满足探伤标准I级要求的TC4ELI钛合金焊接接头。接头焊缝区微观组织为针状马氏体α'相和针状α相,以及少量晶间β相。接头上部热影响区出现了连续清晰的晶界及魏氏组织;接头中部热影响区晶界不清晰,晶界内的组织细化,β转变组织被拉长为更细长的针状α相,在β晶界处平行排列,表现为α集束。接头上部熔合线区处出现粗大α相,存在稳定的网篮组织;接头中部熔合线区形成长宽比更高的针状α相,形成的网篮组织比较狭长。接头上部和中部的平均抗拉强度高于母材强度;在焊接接头打底层和填充层中,焊缝的平均硬度大于母材和热影响区;接头弯曲性能合格,工艺性能尚可。 展开更多
关键词 tc4ELI钛合金 激光-MIG焊接 力学性能 弯曲性能
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TC4ELI钛合金TIG焊接头超声冲击后的性能研究
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作者 马小俊 王金杰 +4 位作者 张得扬 汪俊 赵勇 王飞云 付娟 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2026年第1期62-67,共6页
为解决船用TC4ELI钛合金焊后残余应力较高的问题,对TC4ELI钛合金TIG焊接头进行超声冲击(UIT)处理,对比分析超声冲击处理前后接头的残余应力、力学性能和耐蚀性。结果表明:经过超声冲击,焊缝中心及焊趾处的残余应力显著降低,其中纵向残... 为解决船用TC4ELI钛合金焊后残余应力较高的问题,对TC4ELI钛合金TIG焊接头进行超声冲击(UIT)处理,对比分析超声冲击处理前后接头的残余应力、力学性能和耐蚀性。结果表明:经过超声冲击,焊缝中心及焊趾处的残余应力显著降低,其中纵向残余应力分别降至-944 MPa和-584 MPa,横向残余应力分别降至-881 MPa和-432 MPa。超声冲击显著提高了TC4ELI焊接接头的硬度和冲击韧性,分别提高了约5%和11%。同时,超声冲击后的TC4ELI钛合金接头具有更优的耐蚀性。 展开更多
关键词 tc4ELI 焊接 超声冲击 残余应力 接头性能
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激光烧蚀TC4熔池行为数值模拟
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作者 姜永霞 李隆 +2 位作者 余天锡 程雨露 张春玲 《应用光学》 北大核心 2026年第2期411-419,共9页
激光加工金属材料的过程涉及复杂的物理现象,其内在机理涵盖多个学科和领域。本研究基于Level Set方法,在有限元仿真软件中构建了激光加工TC4钛合金形成熔池的数值模型,系统深入地探究了温度场、速度场及金属相变的动态行为。该模型采用... 激光加工金属材料的过程涉及复杂的物理现象,其内在机理涵盖多个学科和领域。本研究基于Level Set方法,在有限元仿真软件中构建了激光加工TC4钛合金形成熔池的数值模型,系统深入地探究了温度场、速度场及金属相变的动态行为。该模型采用Level Set方法精确追踪气/液相变界面,并利用热焓-孔隙法处理液/固混合糊状区,从而在有限元仿真软件中实现了高精度的数值模拟。揭示了激光参数(功率、光斑半径)对熔池温度场、速度场及相变行为的影响规律。研究结果表明:高功率密度和小光斑半径能够显著提高熔池的流速和温度,加速材料的相变过程,但也可能导致液体喷溅和表面粗糙度增加。这些结果为优化激光加工工艺参数、提高加工质量提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 激光加工 tc4 Level Set 相变 数值模拟
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增材制造TC4钛合金的力学性能及耐腐蚀性能研究
16
作者 蒋佩佩 李颖 +5 位作者 陈维 周立波 李聪 胡茜 谭松波 彭国文 《热加工工艺》 北大核心 2026年第4期30-37,共8页
采用选区激光熔化技术制备TC4钛合金试样,系统探究了激光功率(175~250 W)与扫描速度(900、1100mm/s)对材料致密度、微观组织、织构演化及综合性能的影响。结果表明,采用175 W、1100 mm/s工艺参数在实现高致密度(>99.8%)的同时,通过... 采用选区激光熔化技术制备TC4钛合金试样,系统探究了激光功率(175~250 W)与扫描速度(900、1100mm/s)对材料致密度、微观组织、织构演化及综合性能的影响。结果表明,采用175 W、1100 mm/s工艺参数在实现高致密度(>99.8%)的同时,通过平衡熔池热输入与凝固过程,诱导形成细小均匀的α+β双相组织与弱各向异性织构。其α相{0001}基面织构强度适中,且{1010}与{1120}取向分布弥散,协同细晶强化与应力均匀化机制,使材料展现出优异的力学性能与耐腐蚀性。相比之下,高功率、低扫描速度组合(250 W,900 mm/s)因热输入过量导致α相强基面织构、晶粒粗化及微裂纹形成,致使其力学性能与高温抗氧化性显著劣化。工艺参数通过调控熔池凝固行为与β→α相变路径,直接影响织构强度与取向分布,进而决定材料的性能匹配。本研究为选区激光熔化成形高强高耐蚀TC4钛合金的工艺设计提供了理论与技术依据。 展开更多
关键词 tc4钛合金 增材制造 力学性能 高温性能 微观组织
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热循环对TC4钛合金窄间隙焊接接头组织和性能的影响
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作者 孙琪 孙清洁 +2 位作者 黄文华 侯少军 刘一搏 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2026年第3期685-692,共8页
热循环对钛合金厚板窄间隙焊接接头的组织和性能具有重要影响,本工作采用摆动送丝磁控电弧窄间隙焊接技术完成60 mm厚TC4钛合金焊接接头,借助数值模拟研究了典型热循环下的显微组织演变(α相、β相和晶界α_(GB))、显微硬度变化及拉伸... 热循环对钛合金厚板窄间隙焊接接头的组织和性能具有重要影响,本工作采用摆动送丝磁控电弧窄间隙焊接技术完成60 mm厚TC4钛合金焊接接头,借助数值模拟研究了典型热循环下的显微组织演变(α相、β相和晶界α_(GB))、显微硬度变化及拉伸性能变化。结果表明,高温热循环发生完全的α→β转变,将有利于α相择优生长,形成粗大且方向一致的α群落;相比之下,后续低温热循环发生不完全α→β转变,较低的冷却速率及温度梯度将削弱择优取向,板条α相得以细化。经过整个热循环后,板条α相的厚度由0.91±0.09μm增加至1.02±0.18μm,残余β相比例由0.02%增加至1.89%。得益于细晶强化作用,焊接接头打底层显微硬度最高;打底层拉伸强度最高,盖面层延伸率最高,接头均表现为韧性断裂。 展开更多
关键词 窄间隙焊接技术 tc4钛合金 热循环 显微组织 力学性能
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TC4钛合金压缩变形的热激活行为与组织演变
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作者 李冰悦 周燎 +5 位作者 潘海林 欧平 王和斌 古美蓉 尹彩流 蒙洁丽 《金属热处理》 北大核心 2026年第2期266-271,共6页
利用MMS-100型热力模拟试验机对TC4钛合金在温度为750~900℃和应变速率分别为0.1和1 s^(-1)的条件下进行热压缩试验,根据金属热激活变形理论探讨了该合金压缩变形过程的热激活行为,并分析了压缩变形后合金的组织演变。结果表明,温度下... 利用MMS-100型热力模拟试验机对TC4钛合金在温度为750~900℃和应变速率分别为0.1和1 s^(-1)的条件下进行热压缩试验,根据金属热激活变形理论探讨了该合金压缩变形过程的热激活行为,并分析了压缩变形后合金的组织演变。结果表明,温度下降或应变速率加快均可使TC4钛合金压缩变形的流变应力增大。各个温度不同应变下的激活体积分析显示,在热变形过程TC4钛合金塑性变形的微观机制由位错克服林位错逐渐转变为位错克服Peierls-Nabarro力以及发生交滑移,温度越高则微观机制为由位错克服林位错所控制的应变范围就越小。TC4钛合金的动态再结晶随着温度升高或应变速率降低而增强,从而促使合金由片层状的原始组织逐渐转变为等轴组织。 展开更多
关键词 tc4钛合金 热变形 激活体积 组织演变
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TC4钛合金的Johnson-Cook本构关系及加筋板抗破片撞击研究
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作者 王渊 徐名扬 +1 位作者 王猛 史敬伟 《包装工程》 北大核心 2026年第3期265-272,共8页
目的旨在明确SLM工艺对TC4钛合金力学性能的影响,建立适用于该材料的动态本构关系,并评估其加筋板结构在破片冲击下的防护性能。方法SLM增材制造TC4钛合金拉伸与压缩试样,通过准静态拉伸测试和分离式霍普金森压杆实验,获取其静、动态力... 目的旨在明确SLM工艺对TC4钛合金力学性能的影响,建立适用于该材料的动态本构关系,并评估其加筋板结构在破片冲击下的防护性能。方法SLM增材制造TC4钛合金拉伸与压缩试样,通过准静态拉伸测试和分离式霍普金森压杆实验,获取其静、动态力学性能数据,并拟合Johnson-Cook本构模型参数。将所得本构模型应用于有限元仿真,分析加筋板结构受破片撞击的损伤行为。结果实验结果表明,SLM工艺制备的TC4钛合金抗拉强度可达1040 MPa,优于传统锻铸材料,并且表现出应变率强化效应。仿真结果显示,破片撞击下加筋板的破坏主要集中于加强筋与基板衔接处,呈现明显的剪切断裂;同时,靶板大变形引发的拉伸断裂也是重要失效模式。加强筋在冲击过程中有效耗散了破片动能,但其衔接处的应力集中与潜在打印缺陷导致结构易在该处发生毁伤。结论SLM技术可提升TC4钛合金的力学性能,拟合的Johnson-Cook本构模型能有效用于其动态冲击仿真。加筋板结构在破片撞击下防护性能显著,但加强筋与基板衔接处因应力集中和制造缺陷成为薄弱环节。本研究为3D打印钛合金加筋板在防护工程中的应用提供了理论依据与设计参考。 展开更多
关键词 激光选区熔融 tc4钛合金 Johnson-Cook本构关系 加筋板 抗冲击
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激光冲击强化对TC4钛合金残余应力及表面质量的影响
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作者 康冲 刘刚 +2 位作者 冯长海 王新宇 刘明 《金属热处理》 北大核心 2026年第3期283-286,共4页
对TC4钛合金进行不同激光能量(20、30 J)和冲击次数(1、2、3)的激光冲击强化处理,并对其表面残余应力、硬度和表面三维形貌进行了测试和观察。结果表明,增加激光能量会增加激光功率密度,从而增加冲击波强度,获得更高的表面残余应力峰值... 对TC4钛合金进行不同激光能量(20、30 J)和冲击次数(1、2、3)的激光冲击强化处理,并对其表面残余应力、硬度和表面三维形貌进行了测试和观察。结果表明,增加激光能量会增加激光功率密度,从而增加冲击波强度,获得更高的表面残余应力峰值,且主应力峰值随着深度的增加而逐渐减小。多次冲击可以提高钛合金表面残余压应力峰值和深度,但应力层深度不会随冲击次数增加而一直增大。激光冲击强化TC4钛合金表面硬度和残余应力变化趋势相同。提高激光功率和强化次数,在获得较高的表面残余应力和硬度的同时,也会增加表面粗糙度。 展开更多
关键词 激光冲击强化 tc4钛合金 残余应力 表面质量
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