高強(qiáng)鈦合金板材的室溫成形

溫成形的一種有效方法。為此，科研人員對經(jīng)820℃退火處理后的2mm厚高強(qiáng)Ti-6Al-4V合金板材在室溫下的成形及回彈行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究。

實(shí)驗(yàn)選用的Ti-6Al-4V合金板材的原始組織由93.86%的等軸α相和6.14%的β相組成，平均晶粒尺寸為1.3μm±0.7μm。還可以利用鎳鈦合金形狀記憶合金設(shè)計(jì)隔振器，通過鎳鈦合金形狀記憶合金的變形增加變形位移耗能，防止結(jié)構(gòu)能量向上部結(jié)構(gòu)的輸送，從而保護(hù)上部結(jié)構(gòu)，真正增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能。室溫拉伸測試結(jié)果顯示，其各向異性較大，與軋制方向呈45°方向時，試樣的屈服強(qiáng)度，延伸率較高，且當(dāng)達(dá)到極限強(qiáng)度時，試樣會很快發(fā)生斷裂。成形極限測試試驗(yàn)在裝有半球狀沖頭的設(shè)備上完成，半球沖頭的直徑為60mm。采用裝有4個先進(jìn)CCD相機(jī)的光學(xué)應(yīng)變測量系統(tǒng)來記錄每個試樣完整的變形過程。通過設(shè)計(jì)不同的試樣形狀來測試不同應(yīng)變路徑的變形行為。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所有的試樣均在半球沖頭的頂部突然發(fā)生斷裂，斷裂前沒有明顯的頸縮現(xiàn)象，說明該合金的室溫成形性是非常有限的。建筑行業(yè)前面提到鎳鈦合金形狀記憶合金具有的各種特性，結(jié)合鎳鈦合金形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)系統(tǒng)的阻尼，降低結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)，從而制作出各種形式的阻尼耗能裝置。對比分析了Ti-6Al-4V合金板材室溫彎曲和軋制成形時的變形行為。結(jié)果表明，擺錘折疊彎曲試驗(yàn)和V型模彎曲試驗(yàn)的彎曲半徑為9mm，而軋制成形的彎曲半徑為7.51mm，提高了15%以上。軋制成形可以成形更小的半徑尺寸且比簡單的彎曲成形回彈更小。這主要是由于軋制成形是一個多工步的累積變形過程，逐步多次變形可以抑制裂紋的長大，同時使材料的變形比普通的一次變形更加充分。另外，在高強(qiáng)鋼軋制過程中經(jīng)常出現(xiàn)的形狀缺陷在Ti-6Al-4V合金軋制成形過程中相對較少。可見，軋制成形是室溫成形航空及汽車結(jié)構(gòu)件用高強(qiáng)鈦合金板材的很有潛力的加工方法。

鈦金屬應(yīng)用

一）航空、航天工業(yè)應(yīng)用

航空：鈦合金在飛機(jī)上的應(yīng)用：機(jī)身蒙皮、支承件、中央翼盒、機(jī)翼蒙皮、發(fā)動機(jī)艙、

機(jī)身骨架、尾翼蒙皮、機(jī)尾罩、垂尾構(gòu)件、發(fā)動機(jī)、機(jī)翼肋條、機(jī)翼梁、機(jī)輪、

起落架構(gòu)件，鈦在噴氣發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用：壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、尾噴管

航天：

鈦及鈦合金在火箭、航天工業(yè)中可用作壓力容器，如燃料貯箱、火箭發(fā)動，機(jī)殼體、

火箭噴嘴套管、人造外殼、載人宇宙飛船船艙（蒙皮及結(jié)構(gòu)骨架）、主起落架、登月艙及推進(jìn)系統(tǒng)等。

（二）車輛工業(yè)中的應(yīng)用

坦克和戰(zhàn)車工業(yè)：

戰(zhàn)車上鈦主要用于指揮艙蓋和頂部攻擊裝甲的改進(jìn)，鈦還用于坦克的主動軸、懸掛臂、拖桿、扭力軸、前輪輻等。