Ti55531鈦合金鍛件工藝研究及試制

鈦合金由于其優(yōu)秀的比強(qiáng)度、抗腐蝕性能被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的制造。Ti55531合金是一種新型高強(qiáng)高韌β型合金，其名義成分為Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-1Zr。此合金擁有良好的淬透性和較寬的加工工藝范圍，特別適合制造必須承受巨大應(yīng)力的零部件，比較適合用于結(jié)構(gòu)件，起落架、機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)掛架之間的連接裝置等。我司利用現(xiàn)有設(shè)備，針對(duì)Ti55531合金的性能特點(diǎn)開展了梁類鍛件的試制，獲得了外形尺寸合格、性能優(yōu)良的高品質(zhì)產(chǎn)品。

技術(shù)條件

圖1所示為某型號(hào)飛機(jī)的梁類零件，力學(xué)性能要求如表1所示。此梁類零件由上、下椽條和腹板組成，上、下椽條以受拉、壓的方式承受彎矩載荷，腹板則以受剪的方式傳遞切向載荷。該梁類零件為高筋薄腹板結(jié)構(gòu)，壁板高度與厚度并不均勻，截面起伏大，是一種典型的難成形結(jié)構(gòu)，材料為Ti55531鈦合金。

隨著計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)等信息技術(shù)的高速發(fā)展，完全可以讓學(xué)生利用現(xiàn)代化信息手段進(jìn)行實(shí)踐操作，將信息技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)相融合。信息技術(shù)將需要通過理論講解而無法直接進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作的這部分知識(shí)和技能用虛擬實(shí)訓(xùn)、微課學(xué)習(xí)等信息手段，讓學(xué)生能直觀地進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生可在反復(fù)的解剖拆裝搭建編程以及觀看微課過程中學(xué)習(xí)自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備的拆裝、系統(tǒng)搭建、編程、調(diào)試與維護(hù)等內(nèi)容，昂貴的精密設(shè)備可任意拆裝,操作失誤不會(huì)造成設(shè)備損壞或人身危害。

技術(shù)路線

Ti55531鈦合金梁類鍛件的主要生產(chǎn)流程為：鍛造(制坯→終鍛)→性能熱處理→理化檢測(cè)→粗加工→超聲波檢測(cè)。

鍛件原材料

毛坯選用西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司提供的

180mm規(guī)格的Ti55531棒材，化學(xué)成分如表2所示。

鍛造工藝

⑴鍛造工藝流程。

開展港口碼頭船舶污染物接收處置能力建設(shè)首先需要明確“船舶污染物接收處置能力”的內(nèi)涵和組成，這是船舶污染物接收處置能力建設(shè)開展的前提。

2)模鍛兩火。

原材料交貨時(shí)已經(jīng)進(jìn)行固溶時(shí)效處理，熱處理制度為：790℃×2.5h/AC+610℃×8h/AC。為了保證零件的性能符合最終使用需求，對(duì)試制件重新進(jìn)行熱處理試驗(yàn)。對(duì)試制件分別進(jìn)行固溶+時(shí)效處理和雙重退火處理后，進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)。固溶+時(shí)效處理工藝為：固溶溫度790℃，時(shí)間2h；時(shí)效溫度600℃，時(shí)間8h。雙重退火工藝如下：一次退火溫度860℃，退火1.5h后爐冷；二次退火溫度560℃，退火8h后空冷。

元豐五年(1082)，山谷任江西泰和令三年，有《登快閣》：“癡兒了卻公家事，快閣東西倚晚晴。落木千山天遠(yuǎn)大，澄江一道月分明。朱弦已為佳人絕，青眼聊因美酒橫。萬里歸船弄長(zhǎng)笛，此心吾與白鷗盟。”舉目遠(yuǎn)望，萬木蕭條，江山廣遠(yuǎn)，月下澄江如練。景物清華。山谷蕭然物外，孤懷澄澈，其元?dú)饬芾?，乃得江山之助也?/p>

為提高生產(chǎn)效率和節(jié)約生產(chǎn)成本，根據(jù)前期Ti55531合金鍛件生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，鍛件用DEFORM-3D進(jìn)行了數(shù)值成形模擬分析。模擬具體參數(shù)如表3所示。

1)模鍛1火。

通過模鍛成形模擬發(fā)現(xiàn)：當(dāng)模鍛采用僅一火鍛造時(shí)，終鍛溫度過低，不滿足工藝規(guī)范。通過多次迭代優(yōu)化，最終確定模鍛采用兩火鍛造。

圖3為終鍛一火成形過程中的溫度場(chǎng)和等效應(yīng)變分布圖。當(dāng)壓機(jī)壓下量為86mm時(shí)，鍛造壓力為4500～5000t。溫度分布：表面溫降較快，心部溫度較高，溫度為750～825℃。等效應(yīng)變分布：鍛件本體變形量30%～40%。

“買”作為一個(gè)動(dòng)詞，它表示“買入”，具有“取得”義，但在進(jìn)入雙及物構(gòu)式后，就具有了“買入+給出”的意義，這個(gè)“給出”的意義就是雙及物構(gòu)式所賦予的。再比如，英語中的“refuse”“build”“make”“cook”“knit”“pour”“bake”“sing”等詞，它們都是“非給”類動(dòng)詞，這些動(dòng)詞本身不具備表達(dá)“傳遞”的意義，但它們進(jìn)入雙及物構(gòu)式后，就變成了表達(dá)“給予”意義的動(dòng)詞。

圖4所示為終鍛兩火成形過程中的溫度場(chǎng)和等效應(yīng)變分布圖。當(dāng)壓機(jī)壓下量為35mm時(shí)，鍛件充滿情況良好，鍛造壓力為11800t。溫度分布：溫度為830～860℃，分布均勻。等效應(yīng)變分布：鍛件本體變形量40%～50%。通過數(shù)值模擬可知，采用模鍛兩火鍛造，鍛件充型良好，變形量適中，最終確定鍛造工藝為制坯兩火+模鍛兩火工序。

工藝試驗(yàn)及熱處理

為檢驗(yàn)最終鍛件是否能夠達(dá)到使用要求，分別試制梁鍛件和肋鍛件用于分析檢測(cè)。梁鍛件和肋鍛件均采用常規(guī)兩相區(qū)鍛造，鍛造溫度為800℃，鍛造設(shè)備為16MN快鍛機(jī)。其中梁鍛件代號(hào)為A

、A

，采用自由鍛兩火的方式成形，A

來料棒材規(guī)格

180mm×530mm，A

來料棒材規(guī)格

180mm×290mm。肋鍛件代號(hào)為B

、B

，在16MN快鍛機(jī)上采用自由鍛三火的方式成形，B

來料棒材規(guī)格

300mm×850mm，B

來料棒材規(guī)格

300mm×650mm。兩鍛件鍛造參數(shù)如表4所示。

性能檢測(cè)項(xiàng)目如表5所示。試樣在熱處理后按照GB/T 228.1-2010加工成

5mm×25mm的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，然后在InStron 8802拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)。沖擊試驗(yàn)在JBN-300B沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)按照GB/T 229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》執(zhí)行，試樣加工成10mm×10mm×55mm的U形缺口試樣。斷裂韌度在MTS810型試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。金相試樣在拋光后，用HF+HNO

+H

O(體積比為1:3:10)的混合腐蝕劑腐蝕后，在DMI5000M Leica光學(xué)顯微鏡下觀察顯微組織。

采用模鍛工藝成形，先用自由鍛成形出與零件尺寸接近的預(yù)制坯，如圖2所示。此坯料可有效實(shí)現(xiàn)梁鍛件不同區(qū)域初始體積的合理分配，獲得良好的填充效果，避免折疊缺陷。鍛造工藝包括制坯和模鍛工序。

酵母菌不服氣道：“哼，你們?nèi)祟愐幌蛞悦踩∪耍蓜e以‘小’取‘菌’。雖然我們是單細(xì)胞的生物，但我們是個(gè)大家族，已知的種類就有1 000多種。雖然我們個(gè)小，但是繁殖速度快，條件允許時(shí)，大概每?jī)蓚€(gè)小時(shí)就能繁殖一代。所以你們?nèi)祟? d，我們酵母菌都好幾代同堂了，并且我們有好多好多的兄弟姐妹。我們也不像細(xì)菌那樣，連個(gè)細(xì)胞核都沒有，有真正的細(xì)胞核喲，可是真核生物?！?/p>

⑵模鍛成形數(shù)值模擬。

隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論在靜強(qiáng)度、動(dòng)強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度及斷裂強(qiáng)度方面不斷進(jìn)化，目前損傷容限設(shè)計(jì)成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要規(guī)范。斷裂韌度可用來表征材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，為材料的損傷容限設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。由于鍛件采用β退火+時(shí)效狀態(tài)斷裂韌性高于固溶+時(shí)效狀態(tài)，因此最終選取β退火+時(shí)效作為鍛件的最終熱處理方式。

鍛件試生產(chǎn)

鍛件分別經(jīng)過兩火次制坯和兩火次模鍛生產(chǎn)，其鍛件外形尺寸滿足圖紙要求。鍛件每火次鍛造成形情況與數(shù)值模擬情況基本一致。鍛件每火次鍛造工藝參數(shù)見表6。試生產(chǎn)鍛件力學(xué)性能如表7所示，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

結(jié)束語

⑴通過數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)模鍛成形過程進(jìn)行不斷地迭代優(yōu)化，制定出兩火次制坯和兩火次模鍛的工藝方案，鍛件充型良好，變形量均勻。

氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度為0.089 9 g/L，是相對(duì)分子質(zhì)量最小的物質(zhì)，主要用作還原劑。三氧化鉬熔點(diǎn)為795 ℃，沸點(diǎn)為1 155 ℃，在800～1 000 ℃蒸氣中主要以聚合分子(MoO3)3的形式存在，溫度高于600 ℃顯著升華，與氣態(tài)水結(jié)合生成MoO3 (H2O)3[1]，適當(dāng)增加一段還原氫氣中的氣態(tài)水含量，能有效促進(jìn)三氧化鉬揮發(fā)[2]。

改革開放40年來，農(nóng)業(yè)、農(nóng)村發(fā)展和農(nóng)民生活都發(fā)生了巨大變化，其背后的原因當(dāng)然有很多，其中，農(nóng)民合作經(jīng)濟(jì)組織的產(chǎn)生、發(fā)展及其在形式上的不斷創(chuàng)新，是推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ唬彩侵袊?guó)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的重要載體。本文擬在回顧農(nóng)民合作經(jīng)濟(jì)組織40年變遷歷程的基礎(chǔ)上，討論實(shí)踐中創(chuàng)新的各種類型合作社及其與標(biāo)準(zhǔn)合作社之間的關(guān)系，指出中國(guó)農(nóng)民合作社演變的未來路徑，并提出對(duì)策建議。