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TC4鈦合金棒冷鐓性能及表面微裂紋的研究

來源:admin   發布日期:2019-06-21

TC4鈦合金具有良好的室溫及高溫力學性能,被廣泛用于制造航空結構件和航空發動機的風扇、鼓筒等,已占到航空用鈦合金總量的50%以上。飛機的諸多承力結構件,尤其是變截面結構件要求原材料棒材具有很好的缺口應力斷裂性能,目的在于保證零件在高應力集中的狀態下具有較強的抑制裂紋萌生和擴展的能力,而不致于斷裂失效。TC4鈦合金棒材表面粗糙度對冷鐓成形和冷鐓緊固件表面質量具有很大的影響。
到目前為止,還沒有統一準則來評價鈦合金冷鐓緊固件表面微裂紋。因此,為了更清楚理解原始棒材的表面粗糙度和壓縮率之間的關系,本實驗利用光學顯微鏡(OM)和掃描電鏡(SEM)研究和分析TC4鈦合金棒材冷鐓性能和螺栓側表面微裂紋,為合理控制和優化鈦合金緊固件冷鐓成形工藝提供理論依據和實驗數據。用冷成形法制造的鈦合金緊固件在航空航天領域獲得長時應用。科學家進行了直徑為5.5和8.5mm的TC4鈦合金冷拉棒性能的研究。系統地研究了退火態鈦合金的微觀組織、相結構和力學性能。用鈦合金經冷變形強化的緊固件的工時和成本都比熱成形和傳統工藝生產的低1-2倍對鈦合金鍛造鉚釘、鈦螺栓和其他緊固件來說,冷鐓成形是非常有效的成形技術m。為了更好地理解冷鐓成形過程,利用有限元方法對TC4鈦合金冷成形過程進行了模擬。研究了鈦合金組織和力學性能以及冷變形過程形成的絕熱剪切帶相轉變。
如果TC4鈦合金棒僅車加工成直徑為6.5mm,其表面未進行磨光處理。當壓縮率達到60%時,被壓縮的圓餅表面粗糙,其鼓形側表面沒有明顯宏觀裂紋,在30倍電鏡下在鼓形側表面可觀察到表面微裂紋,在1000倍電鏡下在冷鐓大變形的鼓形側表面上清晰可見表面微裂紋,其呈45°開裂。1.TC4鈦合金棒材在表面粗糙度札不大于0.6,壓縮率不大于75%時,冷鐓試樣沒有宏觀裂紋缺陷,但在高倍電鏡下在冷鐓頭部鼓形側面觀察到呈45°的表面微裂紋。2.鈦棒合金具有良好力學性能和冷鐓性能以及等軸組織,其晶粒大小均為l-3nm。3.在冷鐓大變形過程中,側表面微裂紋均出現在表面,與加工表面粗糙度和壓縮率密切相關,其特征區別于傳統的表面宏觀裂紋。

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