TC4合金的超声空穴腐蚀研究

TC4钛合金(Ti-6Al-4V)是当前产量最高,应用最为广泛的钛合金之一,其具有耐腐蚀性好、强度高、密度低等优点,在航空航天、造船、机械制造等领域发挥着至关重要的作用。当前,超声技术是提高TC4合金耐腐蚀性的主要手段之一,其能够以较低的成本显著地提高TC4合金的耐腐蚀性。然而,对于经过超声处理的TC4合金的耐空穴腐蚀性能,仍然未有研究。在燃气轮机、船舶制造等领域,空穴腐蚀是TC4合金面临的主要威胁,本文所做的工作具有一定的借鉴意义。     

几种海洋工程用钛合金及其应用

开发海洋资源是本世纪重大技术课题.由于海水中有较高的氧化物、硫化物含量,以及水压对工程构件的强大压力作用,因而对海洋工程材料提出耐腐蚀、高比强度、高比韧性和良好的加工性的苛刻要求,钛合金恰好具备这些特点,可以说它是一种天生的海洋工程结构材料.我国经过长时间的研究开发,用TC4、Ti80、Ti75钛合金生产了多种海洋结构设备,如大深度深潜器耐压壳体及框架、海水介质的换热器、高温海水介质的盐水泵、各种管道、阀门、石油勘探器具等.文中简要介绍了TC4、Ti80、Ti75三种合金的力学、物理性能,耐海水腐蚀性能,以及这些合金的高温、常温加工与焊接等工艺性能.为推进钛合金材在我国海洋工程结构设备中的应用提供参考依据.     

钒系储氢合金充放氢性能及其数据拟合研究

本文对氢燃料电池用钒基固溶体合金的充放氢性能及其吸附热力学、等温线及等温模型进行研究。采用P-C-T测试仪对钒系储氢合金进行活化并测试其充放氢性能,验证压力和温度对钒系储氢合金充放氢性能的影响,并在实验的基础上对其充放氢过程中所涉及到的吸脱附等温模型、热力学模型进行探讨。研究结果表明:钒系储氢合金在673 K、4 MPa的条件下可实现完全的活化,属于易活化类型储氢合金。在吸附反应第一阶段的吸附等温线拟合结果表明,从相关系数来看,钒系储氢合金的吸氢类型更接近Freundlich模型,热力学研究结果表明,钒系储氢合金的放氢过程为吸热反应。     

电弧送丝增材制造TC4钛合金力学性能研究（英文）

钛合金是深海潜水器耐压结构的主要候选材料。电弧送丝增材制造技术（WAAM）凭借其高效率、低成本、高灵活性等优点,在深潜器耐压结构部件上极具应用前景。然而,增材制造钛合金的力学性能问题阻碍了其进一步发展。本文选取电弧送丝增材制造TC4钛合金材料开展试验得到其相关力学性能参数,并进一步建立疲劳裂纹萌生寿命的有限元预测模型,通过与试验结果对比验证此模型在预测增材制造TC4钛合金材料疲劳裂纹萌生寿命时的可行性。试验结果表明：电弧送丝增材制造TC4钛合金的弹性模量、抗拉强度、泊松比等性能与传统TC4锻件的相近,但疲劳性能差距较大;本文建立的疲劳裂纹萌生寿命预测模型与试验结果误差不超过40%,具有一定的参考价值。     

钛合金材料蠕变特性的理论与试验研究

钛合金是深海工程装备的重要材料,在深海环境下会产生不同程度的蠕变变形。该文针对双态组织和网篮组织TC4 ELI钛合金材料,在宏观和微观两个方面开展钛合金蠕变试验研究。开展多组应力水平下的钛合金压缩蠕变试验,绘制蠕变曲线,对传统的Norton方程进行修正,基于最小二乘法拟合饱和蠕变临界应力值和蠕变应力指数,给出初始蠕变阶段和稳态阶段的蠕变本构关系。同时,基于OM(光学显微镜)、XRD(X射线衍射)、TEM(透射电镜)和SEM(扫描电镜)观察,给出TC4 ELI钛合金材料的压缩蠕变微观机理。     

基于三维理论的TC4ELI钛合金疲劳裂纹扩展研究

TC4ELI钛合金以其优异的力学和抗腐蚀性能广泛应用于深海耐压结构。在深海交变载荷作用下,钛合金结构的初始微缺陷易发生疲劳扩展,进而会导致灾难性破坏。因此,耐压结构逐渐采用损伤容限设计理念来保证安全。然而,传统的二维损伤容限设计理念过于保守,不利于三维深海耐压结构的轻量化设计。本文对TC4ELI钛合金的疲劳裂纹扩展进行了系统研究,发现在二维理论框架内材料的裂纹扩展速率依赖于试件厚度和应力比。而基于三维断裂理论,同种材料裂纹扩展速率与厚度和应力比无关。在此基础上,将得到的材料常数用于裂纹扩展模拟,实现了不同试件厚度和载荷下的疲劳寿命与裂纹尺寸的准确预测。     

钛合金焊接残余应力值随时间重分布的数值分析

钛合金在室温、高应力条件下的存在明显蠕变现象,焊接钛合金板和壳体内含有较高的焊接残余应力.因此,在焊接残余应力的作用下,钛合金材料会发生蠕变,使结构内固有应变发生变化,从而导致残余应力重分布.本文忽略焊接工艺对材料蠕变特性的影响,采用数值计算方法对TC4钛合金薄板和薄壁球壳的焊接残余应力重分布现象进行了分析.     

贴片型磁性吸波材料的吸收特性研究

分别以铁氧体和金属合金微粉为吸收剂,与塑胶按一定比例混合制得贴片型吸波材料.使用HP8722ES矢量网络分析仪测量系统,采用反射-传输网络法进行电磁参数和吸波性能测试.结果发现铁氧体和金属合金微粉吸收剂呈现出不同的电磁特性;以铁氧体吸波材料作为表层的双层复合吸波材料的吸收性能明显优于金属合金微粉做表层时的吸收性能;利用金属合金微粉与铁氧体的不同电磁特性可以改善现有吸波材料吸收特性.我们设制出三层结构,厚度为2.3mm的吸波材料,其反射率小于-8dB的带宽达到-14.44GHz.     

钛合金耐压结构蠕变数值计算方法与试验验证

通过对比分析多种典型蠕变本构模型,考虑应力水平、本构模型、蠕变时间等三个因素的影响,确定了TC4ELI材料钛合金常温压缩蠕变本构方程及其系数,初步建立了钛合金耐压结构蠕变数值计算方法。对钛合金环肋圆柱壳模型开展蠕变数值计算,给出蠕变前后模型的应力、应变和位移的变化情况。结果表明:修正的时间强化模型可以表征钛合金耐压结构初始蠕变阶段和稳态阶段的蠕变特性,能够适用于深海钛合金耐压结构的蠕变计算;产生蠕变变形后钛合金耐压结构应力重新分配,高应力区范围有所扩大,蠕变后弹性应变和总应变均减小;相比于纵向,蠕变对环肋圆柱壳结构的径向变形影响更大。     

高含水量淤泥的固化及其收缩性研究

固化淤泥作为回填材料存在较为严重的收缩和开裂现象,对工程的强度、抗渗和稳定性等都会造成不利影响。文中选取杭州地铁施工地段高含水量淤泥,进行了高含水量淤泥固化试验,并对其收缩性和强度的影响因素进行了研究。研究结果表明强度与初始含水量成反比增长,与水泥添加量和龄期成正比增加。收缩性与初始含水量和龄期成正比增加,与水泥添加量成反比增大。实验结果对相应工程有一定的借鉴意义。