钛合金锻造工艺研究现状论文

钛合金锻造工艺研究现状论文

你的问题在这里可能是找不到答案的 【太专业了】 提供一个我个人处理这类问题的方案供参考：我会在TC18适用范围内找出个产品，以该产品的需求强度和操作温度作为第一阶段实验值，再由实验结果作调整比如说我要用TG6来作为发动机材料，发动机必须满足 800 ℃, 500MPa的条件，所以我将800 ℃, 500MPa定为实验条件。【参考建议】相关实验方法可依循一. 蠕变持久试验机适用试验方法标准1. 国家标准GB/T2039-1997《金属拉伸蠕变及持久试验方法》2. 航空工业标准HB5195-96《金属高温拉伸持久试验方法》一般将蠕变应变的控制在以下 【不是很正确印象有看过一篇paper 是这么写的，很抱歉不记得是哪一篇了】 节录【显微组织对近α型TG6 钛合金高温蠕变变形行为的影响】的试验方法：在RDW30100 型电子式蠕变持久试验机上测试了TG6 钛合金在600 ℃, 200MPa 条件下的蠕变性能，试验采用圆柱试样，工作部分直径为16 mm，标距长50 mm，采用自动数据采集系统记录应变与时间的关系曲线，根据曲线的斜率计算出稳态蠕变速率(最小蠕变速率)。在Philip Quanta−600 型扫描电镜上进行TG6钛合金显微组织的观察和分析。希望对你的研究有所帮助，预祝研究成功。提供几篇最近曾看过的期刊论文【仅供参考】 TC18钛合金的组织和性能与热处理制度的关系 材料研究学报2009年第1期 中文摘要： 通过三因素三水平正交设计方法研究了两阶段退火热处理制度的三个温度阶段对TC18钛合金性能、组织的影响,定量分析了合金热处理温度变化对总体性能的影响,结果表明,在本文试验条件下可通过提高中温温度、降低低温温度来提高合金的强度,降低高温温度、提高低温温度可改善合金的塑性,通过降低高温温度或中温温度可提高合金的冲击韧性,显微组织分析表明,TC18钛合金的强度主要受未转变β组织及在其上产生的次生αs相的总的含量、次生αs相的含量、形状的控制;合金的塑性受初生αp相形状及次生αs相的数量、形状控制;合金的冲击韧性受初生αp相的含量及形状控制.TC18钛合金热压参数对流动应力与显微组织的影响 材料工程2010年第1期 作者： 沙爱学 李红恩 中文摘要： 通过在700～950℃和应变速率～50s~(-1)条件下的热模拟实验,系统研究了TC18钛合金应变速率、变形温度对变形抗力和显微组织的影响.结果表明:提高变形温度或降低应变速率,可显著降低TC18合金变形过程中的真应力,与单相区相比,两相区变形抗力对温度的变化更为敏感.在α+β区变形时,α相和β相都参与变形,球状初生α沿形变方向略有拉长,β相沿金属流动方向形成纤维组织;β相变点以上温度变形时,β相沿金属流动方向呈纤维状分布,在950℃可以观察到再结晶的等轴β晶粒.两种典型热处理工艺对TC18钛合金组织性能的影响 钛工业进展2009年第6期 作者： 韩栋 奚正平 卢亚锋 张鹏省 杨建朝 毛小南 中文摘要： 采用两阶段退火和固溶强化两种典型的热处理制度,通过力学性能检测、显微组织分析和XRD物相分析,系统研究了整体热处理工艺对TC18钛合金大型锻件组织和性能的影响.结果表明:两阶段退火态的组织不仅满足强度和塑性匹配,而且断裂韧性KIC值可达75 Mpa•m1/2;固溶强化热处理后的组织虽具有比前者更高的强度,但塑性损失较大,断裂韧性KIC值较低.BT18y钛合金等轴组织与全片层组织的室温拉伸塑性 中国有色金属学报2005年第5期 作者： 杨义 黄爱军 徐峰 李阁平 中文摘要： 测试了两种温度固溶后锻态(BT18y)钛合金棒的室温拉伸性能。 利用金相显微镜、 透射电镜和扫描电镜研究了该合金的室温拉伸塑性与显微组织的关系。 结果表明： 经920 ℃、 2 h空冷处理的材料为细晶等轴组织， 变形时晶粒间的协调性好， 具有优良的室温拉伸性能， 塑性尤其突出； 经1 020 ℃、 2 h空冷处理的材料为具有晶界α相的粗芯片层组织， 在拉伸变形时， 同时要求相邻晶粒之间、 晶粒内部的相邻α片束团之间相互协调， 增加了塑性变形的阻力， 但残余β相使得材料保持了一定的塑性。 多个视角观察表明： α片束团表现出了方向性， 与拉伸轴夹角较小的片束具有良好的拉伸性能， 与拉伸轴夹角较大的片束内的β相中间层是拉伸时裂纹的优先形成区。 BT22钛合金及其大型锻件的研究进展 材料导报 2010, 24(3)西北有色金属研究院,西安,710016作者： 韩栋 张鹏省 毛小南 卢亚锋 奚正平 杨建朝 HAN 摘要：综述了国内外BT22合金及其改型合金的应用现状,归纳介绍了BT22合金的锻造加工及热处理工艺.结果表明,BT22合金在两相区低于β_转15～50℃的温度范围内多火次锻造,每火次变形量不低于60%.通过严格控制变形速率和终锻温度可制备出组织均匀、晶粒细小的锻件,经两阶段整体热处理后可获得强度、塑性和韧性的最佳匹配.针对我国的研究现状指出了BT22合金大型锻件制备方面亟待解决的问题和未来研究发展的方向.BT22钛合金简介 热加工工艺 2009, 38(14)(西安建筑科技大学,冶金工程学院,陜西,西安,710055;西北有色金属研究院,钛合金研究所,陜西,西安,710016)作者： 罗雷 毛小南 杨冠军 牛蓉蓉 摘要：介绍了一种高强高韧的钛合金新材料(BT22)的发展及应用现状,并列出了该合金的合金成分、力学性能、物理性能、合金相变以及热处理工艺. BT22钛合金固溶冷却过程中温降特性分析 稀有金属材料与工程; 2010年02期西安建筑科技大学;西北有色金属研究院;吴晓东 葛鹏 杨冠军 毛小南 周伟 冯宝香 【摘要】：采用ANSYS有限元分析软件对BT22钛合金固溶热处理后降温阶段温度场进行仿真,并绘制热处理工件在降温过程中的温度分布等值图,从温度-时间曲线和工件内部不同部位温度曲线两个角度分析温降的不均匀性。通过对比实测曲线和模拟曲线发现两者的相对误差在2%～5%,同时把实测降温曲线分为3个阶段:快速降温阶段、平缓降温阶段和慢降温阶段,并分析其形成的原因。显微组织对TC18钛合金应力控制低周疲劳性能的影响 材料工程2009年第5期 作者： 王庆如 沙爱学 冯抗屯 中文摘要： 研究了片状和网篮两种典型组织对TC18钛合金不同应力振幅下低周疲劳寿命的影响.结果表明:TC18钛合金低周疲劳寿命对显微组织的变化不敏感.在相同的应力振幅下,双态组织和片状组织的疲劳寿命基本相当.TC18钛合金的低周疲劳寿命N取决于加载的应力振幅,σmax与N之间呈对数关系,相关系数达以上不同W含量的片层状TiAl合金的蠕变行为研究 陈文浩 西南交通大学2009【摘要】： 本文研究了三种含钨(W)量分别为0、1、(原子百分比),具有全片层组织形态的铸态TiAl合金(Alloy 0W、Alloy 1W、Alloy )在700℃、大气气氛、不同应力条件下的1000小时长的蠕变性能。在蠕变前后,对三种合金的微观组织变化进行了详细的显微分析。 研究发现,含W量分别为0at.%,1 at.%, at.%的三种全片层铸态TiAl合金中,蠕变性能最好的是含1 at.%W的合金,而含 at.%W的合金蠕变性能最差。晶粒尺度对全片层组织TiAl合金的蠕变抗力有决定性的影响。细化晶粒度将明显降低合金的蠕变性能。W能起到稳定起到稳定γ和a_2片层的作用。在1000小时蠕变后,含有钨(W)元素的两种合金,其γ和a_2片层保持了稳定,不含W的合金其a_2片层出现了平行分解,a_2片层的含量有所下降。同时还发现一定量的B2+ω偏聚相位于晶界对全片层TiAl合金的蠕变性能是有益的。三种合金的晶内蠕变机制均为位错的滑移和攀移。在蠕变后,合金γ片层内部出现了大量位错,在生成后将向γ片层中心运动,并相互缠积,同时位错无法越过a_2片层运动。高温蠕变行为研究刘学勇 黄泽文 西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室,四川成都610031【摘要】：研究了细晶铸态TiAl合金Ti-44Al-5Nb-0．85W-0．85B(at．％)的蠕变行为。合金在蠕变前分别在1260℃和1340℃两个不同温度下热等静处理以得到两种不同的显微结构：经1260℃热等静压处理后，块状B2+ω沉淀相在板条晶界偏析，而在α单相区(1340℃)进行的热等静压处理完全消除了这种块状B2+ω偏聚相。 在700℃，150～300MPa应力下进行恒应力拉伸蠕变实验，研究并讨论了B2+ω偏聚相对合金在不同应力下的蠕变性能的影响。结果显示，两种状态的下的该合金即使是在700℃，300MPa应力下经历1000小时长时间蠕变后，仍处于稳态蠕变阶段，没有发生断裂现象。含W的全板条合金显示出了良好的蠕变性能。并且发现，含有B2+ω偏聚相的显微结构比不含该偏聚相的显微结构表现出更好的蠕变性能，在200～300MPa之间存在蠕变控制机理的转变。 对显微组织进行详细的扫描电镜和透射电镜观察，结果显示，粗大γ板条含有较高的位错密度，在板条尖端和反向畴界以及α2/γ接口发现了位错塞积现象。α2+γ板条表现出相对好的稳定性。偶尔发现粗大α2板条发生了平行分解，仅少量γ板条生成变形孪晶，没有发现板条断开和发生球化的现象。 研究表明，块状B2+ω偏聚相在1340℃下热等静压处理后被完全消除，但是，此有序相在蠕变后又重新出现在晶界。粉末冶金TiAl基合金高温变形行为 北京科技大学学报;2010年09期路新 王述超 朱鸿民 曲选辉 【摘要】：采用等温压缩试验,在变形温度为600～1050℃、应变速率为～的条件下,研究了粉末冶金合金的高温压缩性能与高温变形行为.结果表明:合金在高温压缩变形时,屈服强度随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,塑性趋于升高.合金在高温塑性变形时,峰值流变应力、应变速率和变形温度之间较好地满足双曲正弦函数形式修正的Arrhenius关系,说明其变形受热启动控制.在800～1050℃/～范围内,合金应变敏感系数m为,高温变形启动能Q为合金应力控制和应变控制的低周疲劳行为 稀有金属材料与工程2009年第2期 中文摘要： 研究TC21合金应变控制和应力控制的低周疲劳行为.实验温度为室温,循环应变比和应力比均为,载荷波形为三角波.结果表明,在应变疲劳的最初阶段,TC21合金循环拉应力时快速软化,循环压应力时快速硬化,随着循环进行软化和硬化速度降低.在整个循环阶段,软化速度与应变有关;背应力影响较小,摩擦应力一直在变化,循环应力的变化与摩擦应力有关.应力控制的低周疲劳结果表明,TC21合金循环蠕变明显,循环蠕变与应力大小有关,摩擦应力是影响循环蠕变的主要因素.抗蠕变合金的高温力学行为和变形机制 金属学报;2001年08期周兰章 郭建亭 【摘要】：研究了 Ti－47Al－2W—0．5Si铸造合金的力学行为和变形机制 结果表明，合金的室温－高温屈服强度和 650℃蠕变强度都超过 IN713LC镍基高温合金的比屈服强度和比蠕变强度，表现出优异的中温力学性能 在蠕变过程中，随着载荷和温度的增加，合金的最小蠕变速率随之增大，可用蠕变方程εm＝A（ ）10exp（－ ）来描述．位错在接口处繁殖，并在α2／γ层片中缠结和塞积，导致合金的初始蠕变应变速率降低．当位错运动受阻时，可以通过孪生方式使内应力得到缓解．在蠕变第一阶段就可以发生孪生和剪切现象．在高温应力作用下，α2片层发生粗化和相转变 此外，还对合金的实际应用效果进行了考核，并说明了该合金的发

增材制造技术的快速发展，为钛合金的生产制造提供了新的方法，激光/电子束、熔焊和固态焊三种增材制造方法在钛合金生产中得到了国内学者的广泛研究。研究表明，钛合金采用增材技术可得到高质量零件，但不同增材技术具有不同技术特征，实际应用及未来发展中需要根据实际需求采用不同的增材方法。

1.序言

钛及钛合金因具有密度小、耐高温、耐腐蚀等优异的物理性能及化学性能，在各工业领域都具有广阔的应用前景，包括船舶制造、航天航空、汽车制造等，同时它也是国防工业的重要材料之一。钛合金的应用对工业发展起到巨大的推动作用，优于传统材料的性能使其产品质量有了很大提升，满足了工业发展对新材料、新工艺的发展要求，加速了现代工业的发展。随着钛生产力的不断改善，钛合金已经成为工业生产中的第三金属。

增材制造（Additive Manufacturing，AM）又称“3D打印”，是一种可以实现构件的无模成形的数字化制造技术，具有设计和制造一体化、加工精度高、周期短，产品物理化学性能优异等特点。增材制造技术从20世纪70年代以来发展迅速，因其与传统制造技术具有巨大差异，已然成为工业领域的研究热点，在现代工业的多领域都得到了快速发展。

增材制造技术的迅速发展，理论上可以实现任何单一或多金属复合结构，为复杂结构件的制造提供了新方法。钛合金的增材制造技术，解决了精密结构件的加工难题，进一步加大了钛合金的应用范围。伴随着工业社会的迅速发展，钛合金增材制造技术日新月异，按照增材制造技术的热源不同，可将钛合金增材制造技术分为激光/电子束增材制造、熔焊增材制造和固态焊增材制造三种方式。国内外的专家学者通过不同的增材制造技术手段，优化工艺方法，稳定增材制造过程，减少或避免增材制造结构缺陷产生，使钛合金增材制造技术朝着绿色、高效、稳定的方向继续发展。

2. 激光/电子束增材制造

激光束和电子束作为高密度束源，能量密度高并可调控，被誉为21世纪最先进的制造技术。目前激光/电子束增材制造主要分为激光金属沉积（Laser Mental Deposition，LMD）技术、激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）技术、电子束熔丝沉积（Electron Beam Free Form Fabrication，EBF3）技术、电子束选区熔化（Electron BeamMelting，EBM）技术，在钛合金增材制造领域皆有广泛研究。

激光金属沉积（LMD）

Mahamood等人采用LMD技术进行了Ti6Al4V/TiC 的功能梯度材料（Functionally gradedmaterials，FGM）研究，根据早期经验模型进行工艺优化，获得优化后的功能梯度材料，对其组织、显微硬度、耐磨性进行表征。研究结果表明，采用优化后工艺参数制造的功能梯度材料拥有更高的性能，硬度是基体硬度的4倍，高达1200HV。Silze等人利用新型半导体激光器采用LMD技术进行Ti6Al4V的增材制造试验研究，LMD装置是由6个200W半导体激光头圆形环绕在进给枪上（见图1），激光束直径，可以实现方向独立的焊接工艺过程，显微结构无缺陷。研究结果表明，随着层间停留时间的延长，冷却时间增加，晶粒厚度降低，有助于提高材料的力学性能，采用LMD技术增材制造均能满足锻造Ti6Al4V所规定的最低屈服强度和抗拉强度要求。

Heigel等人采用原位温度、应力实时测量与热机模型结合有限元热-应力顺序耦合模型的方式，研究了Ti6Al4V激光沉积增材制造过程中的热、力演化过程，结果发现残余应力最大力出现在增材层的中心下方，向两侧方向应力减小，随着停留时间增加，层间温度差变大，残余应力增大。左士刚利用TA15钛合金球形粉末采用激光沉积技术进行了TC17钛合金增材修复制造过程研究，研究了修复件组织特性与力学性能影响规律。结果表明，采用激光沉积技术增材修复后的TA15/TC17修复件无焊接缺陷，修复件抗拉强度为1029MPa，采用退火处理后，力学性能明显增强，抗拉强度基本可达TC17锻件标准，伸长率优于标准。

综上所述，对于钛合金的LMD技术增材制造相对较为稳定，增材件力学性能基本满足锻件最低标准，对于某些特定需求钛合金则要进行增材制造后热处理的方式达到使用要求。

激光选区熔化（SLM）

唐思熠等人采用SLM技术制备Ti6Al4V钛合金试样（见图2），并对微观组织、力学性能和致密化行为进行了分析研究。结果发现，激光功率从360W增加到400W时，致密度提高明显；在400W后继续增加功率，致密度受激光扫描速度的影响较大，最优工艺参数下的试样质量远高于锻件标准。

Polozov等人采用SLM技术进行增材制造Ti-5Al、Ti-6Al-7Nb和Ti-22Al-25Nb块状合金，对Ti-Al-Nb系统进行退火处理，对试样进行系统表征研究。结果发现，Ti-5Al可以采用SLM增材制造成钛合金，Ti-6Al-7Nb和Ti-22Al-25Nb则需要在1350℃下热处理才能完全溶解Nb颗粒，但是此时样品氧含量较高，力学性能降低。

Fan等人研究了SLM技术增材制造Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（Ti-6242）钛合金在标准时效（595℃/8h）下的显微组织稳定性。研究结果发现，随着激光扫描速度的提高，相对密度增加到后急剧下降到大约，时效老化处理的Ti-6242相对刚制成的Ti-6242抗拉强度从1437MPa提升至1510MPa，延展性从5%降低到，同时硬度也从410HV增加到450HV，β相颗粒的沉淀硬化作用是产生这种变化的重要原因。

Ren等人采用SLM技术增材制造进行了Ti-Ni形状记忆合金组织性能的研究工作，制备等原子Ti50Ni50（质量分数）样品，结果发现，在激光功率为40J/mm3，扫描速度为1000mm/s下可制造几乎完全致密试样，不同扫描速度对相组成、相变温度和维氏硬度的影响作用有限，与传统铸件相比，SLM技术增材制造件拥有较高的真空压缩和断裂强度。

综上所述，对于Ti6Al4V的SLM技术增材制造相对较容易实现，对于钛与其他元素合金的SLM技术增材制造还需要做进一步地研究，需要进行预热或者其他热处理手段和进行氧含量的控制手段来增强其他钛合金SLM技术增材制造的力学性能，获得高质量的研究试样。

电子束熔丝沉积（EBF3）

靳文颖研究了TC4钛合金的电子束熔丝沉积增材修复技术，进行了普通TC4焊丝和自制TC4EH焊丝的增材修复性能对比。研究发现，采用自制TC4EH焊丝的抗拉强度（）明显高于TC4普通焊丝（），硬度和冲击韧度同样较高，伸长率可达原材料的90%以上，具有优良的力学性能。

Chen等人进行了电子束熔丝沉积Ti6Al4V变形控制研究（见图3），电子束以100~150mA之间的扫描电流和低于100mm/s的速度工作，则可以形成薄壁件，扫描形式对残余应力分布影响不大，单向扫描变形更大，收缩变形在往返扫描情况下较为明显，并且与电流变化成正比关系，同时，发现基板底部恒定温度约束下，变形得到改善。

Yan等人研究了电子束熔丝沉积Ti6Al4V加强筋的残余应力与变形，研究发现，两个加强筋都对板产生不利的变形，纵向轨道比横向轨道引起板更大的变形，加强筋的沉积轨迹对变形有很大影响，最大位移发生在与纵向轨道相关的加强筋的内底边缘，高残余应力区域主要集中在加强筋的根部。

综上所述，对于钛合金的电子束熔丝沉积增材制造的研究相对较少，主要偏向借助有限元分析软件的变形控制等领域。分析认为，电子束熔丝沉积增材制造可以克服传统的钛合金加工方式的弊端，借助有限元分析软件更为实际应用过程中提供了基础理论的指导。

电子束选区熔化（EBM）

Murr等人采用EBM增材制造的方法制备多孔泡沫Ti6Al4V，研究了刚度与密度之间的关系。结果发现泡沫具有实心孔和中空孔结构，与实心、紧密的EBM制造件相比，中空孔结构的强度与硬度成正比，强度高出40%，并且刚度与孔隙率成反比，采用EBM增材制造的泡沫材料在生物医学、航空航天等领域的应用具有巨大潜力。

许飞等人采用电子束选区熔化技术对制备的TC4钛合金开展了大功率高速光纤激光焊接试验研究。结果表明，受EBM技术增材制造TC4的晶粒尺寸差异的影响，激光焊接试验熔合区靠近上下表面的β柱状晶组织相对细小。焊缝区显微硬度高于增材区硬度，且顶部硬度较高。

Seifi等人研究利用EBM增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb的组织性能研究，结果发现，所沉积的材料强度和硬度值超过了常规铸造Ti-Al所获得的强度和硬度值，这与目前测试的增材材料中存在更精细的微观结构相一致。

Surmeneva等人研究了采用EBM技术增材Ti–10%Nb（质量分数，下同）的组织性能研究。结果发现，通过EBM技术元素Nb和Ti的粉末混合物中原位生产Ti-10%Nb合金，最大的Nb颗粒保留在EBM制造的样品中，并且Nb仅部分扩散到Ti中，如图4所示，应该对EBM工艺的参数优化进行更多的研究，以实现更均匀的合金显微组织。

综上所述，对于Ti6Al4V的EBM研究相对较为广泛，发现对于Ti-Nb合金的EBM技术增材制造仍难很好地解决Nb颗粒的扩散问题，会导致显微组织不均匀，因此对于Ti-xNb合金的增材制造还需要更多的工艺优化试验进行材料性能的提升。

3.熔焊增材制造

与其他增材制造方式相比，熔焊增材制造操作性更强，成本更低，但结构可靠性相对较低。熔焊增材制造一般采用焊丝增材制造，但是由于基材和初始沉积层之间的热梯度大，以及辐射和对流热损失，会在制造的部件底部观察到细晶粒结构。由于较低的热梯度，传热速率较低，这阻碍了在增材过程的中间层形成细晶粒结构，而只在制造部件的中间形成长的柱状晶粒。

CMT电弧增材制造

李雷等人采用CMT电弧增材TC4薄壁结构，研究其增材层组织性能。结果发现，由于增材过程热循环的反复作用，原始β柱状晶晶界、水平层带条纹、马氏体组织和网篮组织等形态出现在增材层中，由于时效作用，对中下部区域产生强化作用，造成上部增材层显微硬度略低于中下部显微硬度（见图5）。

陈伟进行了CMT电弧增材TC4的微观组织及力学性能研究。结果发现，在设定送丝速度为、焊接速度为的参数下，原始β晶粒剖面面积最小，CMT电弧增材制造TC4钛合金在870℃，1h/固溶炉冷（FC）+600℃、2h/固溶空冷（AC）下热处理，获得的各区域微观组织较均匀，固溶处理后的材料塑性较高。

等离子弧增材制造

Lin等人采用PAW增材制造Ti6Al4V，在微观结构和显微硬度方面进行了研究。结果发现，先前的β柱状晶粒的外延生长受到脉冲扰动的抑制，这导致形成了具有接近等轴晶粒的柱状晶粒，在沉积早期，由于热循环不足，显微硬度较低，在后续沉积中，硬度升高，在沉积层的顶部，不受连续热循环的影响，导致第二相的体积减小，硬度值降低。

马照伟进行了旁路热丝等离子弧增材制造钛合金的组织性能研究（见图6）。结果发现，钛合金增材构件的横向抗拉强度为977MPa，强度与TC4母材的抗拉强度相当，断裂位置在增材直壁结构尾部区域，这是由于横向焊缝为连续熔化-凝固而来，焊缝中的缺陷和杂质较少，使得横向焊缝具有良好强度性能的钛合金增材构件的竖向抗拉强度为

936MPa，断裂位置在增材直壁结构上部区域，性能较横向焊缝稍差。靠近母材的热影响区硬度相对较低，出现了小范围的软化区，整体的竖向硬度差别并不明显。

复合电弧增材制造

Pardal等人进行了激光和CMT复合焊接增材制造Ti6Al4V的结构件稳定性研究。结果发现，激光可用于稳定焊接过程，减少焊接飞溅，改善电弧漂移的情况，改善单层和多层沉积的焊缝形状，并将Ti6Al4V增材制造的沉积速率从提高到。

综上所述，对于熔焊增材制造钛合金主要集中在TC4的研究中，多采用CMT、等离子等高效熔丝工艺方式，同时采用其他热源辅助焊接的方式稳定焊接过程，进行钛合金的增材制造。分析认为，对于熔焊钛合金增材制造的发展方向应开拓研究制备钛合金功能性材料，便于多领域全方位的应用推广，复合热源的增材方式或其他可控热输入的稳定

增材方式会成为熔焊增材的热门研究方向。

4.固态焊增材制造

搅拌摩擦增材制造（FSAM）

搅拌摩擦增材制造是一种从搅拌摩擦焊接技术发展而来的固相增材技术，原理如图7所示。增材效率高、成本低；在增材过程中没有金属的熔化和凝固，可以避免熔池带来的冶金缺陷问题，同时搅拌摩擦过程中塑性变形还可以起到晶粒细化的作用，获得低成本、高质量增材产品。

张昭等人基于Abaqus生死单元法和移动热源法建立两种搅拌摩擦增材制造Ti6Al4V有限元模型，研究搅拌摩擦增材的温度分布和晶粒生长情况。研究结果发现，横向增材峰值温度大于纵向增材峰值温度，在搅拌区冷却及增材累积过程晶粒粗化，并且由β相转变为α相，由于不同热循环次数的影响，低层搅拌区晶粒尺寸较大，高层搅拌区晶粒尺寸较小。

超声波增材制造（UAM）

超声波增材制造（UAM）是一种新的快速成形工艺，用于在室温或接近室温的条件下制造金属基复合材料。较低的加工温度使复合材料能够通过利用嵌入在基体中的高度预应变的形状记忆合金（SMA）纤维产生的回复应力。

Hahnlen等人利用UAM技术制造NiTi-Al复合结构界面强度研究，纤维-基体界面的强度是UAM复合材料的限制因素。结果发现，平均界面剪切强度为，纤维与界面结合方式是机械键合，未发生化学键合或冶金键合方式。

为提高碳纤维增强材料（CFRP）的承重能力，使其能在航空航天和汽车工业上进一步推广应用，James等人进行了CFRP/Ti的超声波增材制造中剪切破坏强度的研究，研究结果发现，采用UAM技术可以实现CFRP/Ti的结构制造，超声波能量和表面粗糙度都对UAM制成结构的剪切强度产生积极影响，在焊接前增加界面的表面粗糙度有助于增加最终焊缝的剪切破坏负荷。

综上所述，关于超声波增材制造钛合金的研究较少，主要进行的是金属基复合材料的研究，以增强复合材料的特定性能满足实际生产应用，分析认为，在未来研究中，应侧重于提升复合材料的力学性能研究方向。

5 结束语

随着现代工业的迅速发展，轻量化的设计成为结构件的发展方向，对结构件的性能和质量要求变的越来越严格，钛合金增材制造技术的迅速发展，可以进一步扩大钛合金结构件的应用范围，提高钛合金增材件的性能，增强结构稳定性。综合国内外所研究的钛合金增材制造技术和现代工业的发展方向，未来钛合金增材制造技术注定将朝着绿色、经济、稳定、快速的方向发展。

1）从绿色发展方向来看，搅拌摩擦增材制造起步阶段较晚，还处于试验研究阶段，未来进行多金属材料的复合结构增材制造，实现特定结构的特种性能，将是该技术的一个研究方向。

2）对于经济、稳定的发展方向，则需要进行电弧增材的稳定性过程探索，尤其是新型复合电弧增材制造的稳定性研究。

3）对于快速性的发展方向，目前阶段激光/电子束增材制造工艺相对较为成熟，应继续探究激光增材制造的经济适用性，从实际生产中的装配精度到生产制造中的工艺优化过程，进而降低生产成本，为钛合金增材制造结构件大面积的生产应用打下基础。

钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。现在主要用于人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机，生产工艺不大知道

钛及钛合金的锻造工艺研究论文

1975-1978年：毕业于大连理工大学铸造专业获学士学位1978-1981年：毕业于哈尔滨工业大学铸造专业获硕士学位1981-1985年：毕业于哈尔滨工业大学铸造专业获博士学位1985-1987年：哈尔滨工业大学金属工艺系讲师1987-1991年：哈尔滨工业大学金属工艺系副教授1994-1999年：哈尔滨工业大学材料工程系教授1999-目前 ：哈尔滨工业大学材料科学与工程学院材料工程系博士生导师 国务院材料科学与工程材料加工学科通讯评委；中国机械工程学会理事；全国铸造学会理事；黑龙江省机械工程学会副秘书长；黑龙江省欧美同学会常务理事；哈尔滨市留学归国人员联谊会常务理事；国家自然科学基金材料科学与工程学部通讯评委；稀有金属材料与工程杂志编委；哈尔滨工业大学学报编委。 他对稀土及钛硼在铝合金凝固过程中的行为进行了深入的研究，取得了优良的成绩。在国内首次提出了盐类细化剂在熔体中的富钛区物理模型，对异项形核理论有所发展。其次，建立了稀土铝合金强度极限与二次枝晶间距之间的数学关系，并发现了铈对铝合金液、固相线的影响，以及新的 AL3CU4CE相。发表论文20余篇。他的研究工作在学术上已达到国际水平。在改进铸造铝合金组织及性能方面已生产积极效果，具有一定的经济效益及社会效益。 中国期刊全文数据库 共134篇[1]徐丽娟；于宏宝；黄玉东；肖树龙；陈玉勇；.牙科用Ti-Cr合金的显微组织及性能[J]中国有色金属学报.2010,(S1）[2]赵而团；孔凡涛；肖树龙；陈艳飞；陈玉勇；.IMI834高温钛合金熔模铸造充型性能[J]中国有色金属学报.2010,(S1）[3]陈艳飞；陈玉勇；田竟；肖树龙；徐丽娟；.离心熔模精铸TiAl合金与ZrO_2型壳的界面反应[J]中国有色金属学报.2010,(S1）[4]孔凡涛；张树志；陈玉勇；.Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的高温变形及加工图[J]中国有色金属学报.2010,(S1）[5]杨非；陈玉勇；孔凡涛；肖树龙；徐丽娟；.包套锻造对合金组织和性能的影响[J]中国有色金属学报.2010,(S1）[6]肖树龙；于宏宝；韩杰才；徐丽娟；陈玉勇；.机械合金化与放电等离子烧结制备(Cr,Nb,B,Ta）合金[J]中国有色金属学报.2010,(S1）[7]陈玉勇；杨非；孔凡涛；肖树龙;.Constitution modeling and deformation behavior of yttrium bearing TiAl alloy[J]Journal of Rare ,(02）[8]王录才；陈玉勇；游晓红；王芳；武建国；.三明治复合结构泡沫铝的制备及界面组织分析[J]粉末冶金技术.2010,(06）[9]朱洪艳；吴宝昌；张东兴；李地红；陈玉勇；.孔隙对碳纤维/环氧复合材料层合板层间剪切疲劳性能的影响[J]复合材料学报.2010,(06）[10]杨非；陈玉勇；蔡一湘；孔凡涛；肖树龙；.β型γ-TiAl合金的制备及其反常屈服行为研究[J]材料研究与应用.2010,(04）中国专利全文数据库 共32篇[1]陈玉勇；孔凡涛.含元素钇的TiAl金属间化合物板材的制备方法[P]..哈尔滨工业大学.2007-08-08[2]孔凡涛；陈玉勇.叠层轧制-扩散复合制备钛合金/TiAl合金复合板材的方法[P]..哈尔滨工业大学.2007-08-08[3]孔凡涛；陈玉勇；杨非.三维网状结构Ti2AlC增强的TiAl基复合材料及其制备方法[P]..哈尔滨工业大学.2007-08-08[4]陈玉勇；孔凡涛.一种用元素粉末制备TiAl合金复合板材的方法[P]..哈尔滨工业大学.2007-08-08[5]孔凡涛；陈玉勇.一种预合金化粉末制备TiAl合金复合板材的方法[P]..哈尔滨工业大学.2007-08-08[6]陈玉勇；田竞；孔凡涛；卢玉红；陈艳飞；王惠光；肖树龙；徐丽娟.铸造钛及钛铝基合金陶瓷型壳的背层涂料及其制备方法[P]..哈尔滨工业大学.2008-01-09[7]陈玉勇；田竞；卢玉红；孔凡涛;王惠光；刘志光；肖树龙；徐丽娟；陈艳飞；周浩.铸造钛及钛铝基合金多孔陶瓷型壳的制备方法[P]..哈尔滨工业大学.2008-01-16[8]刘志光；张玉梅；陈玉勇.钛/羟基磷灰石生物复合材料及其制备方法[P]..哈尔滨工业大学.2008-02-20[9]李庆春；陈玉勇；李战江.铝-钛-硼-稀土中间合金及熔制方法[P]..哈尔滨工业大学.1990-02-14[10]陈玉勇；贾均；马顺龙.一种氯化稀土变质剂[P]..哈尔滨工业大学.1990-10-17中国重要会议全文数据库 共6篇[1]李培杰；陈玉勇；贾均；.一种新型铝合金熔剂喷吹综合处理技术的研究[A].中国科学技术协会首届青年学术年会论文集（工科分册·上册）.1992-04-01[2]许庆彦；李庆春；陈玉勇；.多孔铝合金的成形工艺理论研究[A].Proceedings of the 4～（th) International Conference on Frontiers of Design and [3]陈玉勇；.钛合金及TiAl系金属间化合物的研究进展及发展趋势[A].人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集.2004-10-01[4]陈玉勇；肖树龙；李宝辉；司玉锋；.铸造钛合金及钛铝系金属间化合物的研究进展及发展趋势[A].2004中国铸造活动周论文集.2004-10-01[5]孔凡涛；陈玉勇；田竞；陈子勇；韩杰才；.钇对Ti-43Al-9V合金组织性能的影响[A].第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集.2004-06-30[6]徐丽娟；肖树龙；陈玉勇；.Mo含量对牙科用Ti-Mo合金显微组织及性能的影响[A].第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集⑸.2007-11-01承担国家科研项目 共1个[1]陈玉勇；.快速凝固TiAl-Cr-Nb-Y合金结构特征与组织性能的研究[A].哈尔滨工业大学;.项目经费 30万元.2006-03-27.资助文献数 2 篇

钛及钛合金铸件铸造生产工艺 钛及钛合金具有密度低，比强度高，耐腐蚀，线胀系数小，生物相溶性好等优异性能，在航空、航天、远洋运输、化工、冶金、医疗卫生等行业中都是不可缺少的结构材料。工业上最初应用的钛及钛合金制件都是变形件，随着其用量的增多和应用范围的扩大，变形反映出机械加工量大，材料利用率低，生产成本高等弊端，于是铸造技术由此发展起来。钛铸造是比较经济且又容易实现的近成形工艺。钛及钛合金在熔融状态下具有高化学活性，要与常用的各种耐火材料发生化学反应，熔炼和铸造成形难度很大，必须有其专用的造型材料和造型工艺以及专用的熔炼与铸造设备。 一）熔炼工艺： 我国的钛铸造90% 以上熔炼与铸造设备都采用真空自耗电极电弧凝壳炉加离心铸造。坩埚采用水冷铜坩埚，钛液的最大浇注量为500 kg。 自耗电极电弧熔炼法是以钛或钛合金制成的自耗电极为阴极，以水冷铜坩埚为阳极；大电流熔炼，钛电极的熔化速度远远大于钛的凝结速度，熔化了的电极以液滴形式进入坩埚，形成熔池；熔池表面被电弧加热，始终呈液态，底部和坩埚接触的四周受到循环水强制冷却，产生自下而上的结晶。这种方法具有结构简单、维持费用低、大型化容易等优点，缺点是浇注温度难以调节和控制，一停弧后，金属液必须在3~5秒内全部从坩埚倒出，否则温度急剧下降，金属液过热度不高，使得液体流动性和补缩能力较差。自耗电极电弧熔炼对电极的质量要求很高，要求电极内部组织致密。熔炼过程中危险性较大，稍微操作不慎将会出现电弧损坏坩埚，造成坩埚外壁强制冷却的循环水进入坩埚，污染钛液，水蒸气损坏真空泵系统。 二）铸造型腔工艺： 钛合金铸造的造型工艺主要有金属型、机加工石墨型、金属面层陶瓷型壳、氧化物陶瓷型壳。 1）金属型 金属型在钛合金铸造领域中，用作铸型的金属材料主要有铜、钢、铸铁、钨、钼等，与石墨加工型一起统称为硬模系统。由于存在着工艺上的分型等难点，这种方法很难制造出复杂形状的钛铸件，而大多只在特定的铸件上使用。 2）石墨型 机加工石墨型强度高，退让性不好，对液态钛要产生激冷，常使铸件表面产生裂纹和冷隔，生产成本高、生产周期长。石墨孔隙较大，容易吸潮，所以机加工石墨型使用前必须进行除油、除气处理，否则铸件表面氧化现象严重。铸件尺寸比较大，壁比较厚（≥5mm），形状简单，所需数量只有一件或几件。选择机加工石墨型。 3）陶瓷型 （1）金属面层陶瓷型壳采用难熔金属钨粉作为耐火材料，金属钨的熔点高，与钛液接触时化学稳定性好，但是钨粉应具有较高的纯度，杂质含量不能超过规定标准，否则将影响钛铸件的品质。钨面层熔模型壳必需采用溶剂脱蜡，而且在特制的脱蜡槽中进行，对人体健康有很大的伤害，同时也污染环境。钨面层型壳高温焙烧必须在还原性气氛下进行，脱蜡后沉积在型壳外貌上的模料灰分很难烧化，在浇注时很容易与液钛反应，在铸件外貌形成气孔。涂料浆工艺性能不好，悬浮性差，涂料浆寿命短，保存困难，价格昂贵。 （2）氧化物陶瓷型壳是将惰性氧化物做为面层型壳耐火材料。各种氧化物材料按其对熔融钛合金的化学稳定性由低到高排列的顺序如下：SiO2、MgO、Al2O3、CaO、ZrO2、Y2O3、ThO2。ThO2由于具有放射性已基本不用。CaO容易吸潮，所以阻碍了它的应用。现在，用作熔模铸造型壳面层和邻面层的材料主要是Y2O3、ZrO2。 未经稳定化处理的ZrO2不能做为铸钛的造型材料，因为它会发生同素异形体转变，常温下为单斜晶体，高温下为四方晶体，温度更高则转变为立方晶体，单斜晶体转变为四方晶体时，伴随着9%左右的体积变化，使型壳发生开裂。通常采取向ZrO2 中加入4%~8%的CaO，经高温电熔或煅烧后就可以得到稳定的ZrO2 固溶体（也有用Y2O3稳定），工业上大多采用电熔ZrO2。 Y2O3 同ZrO2 一样，必须经过高温稳定化处理后才能用作钛合金造型材料。Y2O3 陶瓷型壳具有热导率低、强度高等优点，浇注出的铸件表面质量好，但Y2O3价格比较昂贵，来源困难。 我国的铸钛工业发展比较快，近几年来新增加了一些铸钛生产厂。目前，全国的铸钛生产厂、研究所已经将近20 个，新增的钛铸造厂也都将产品定位在钛熔模精密铸件上，陕西锦瀚稀贵金属有限公司常年与哈尔滨工业大学、西安交通大学、西北工业大学进行技术交流合作，致力于钛、镍、锆及其合金的精密铸件生产，形成以精密铸造为主、机加工石墨型为辅的生产模式。 随着钛及钛合金铸造技术的发展和日益成熟，加上热等静压（HIP）技术的诞生和在钛合金铸件方面的成功应用，较好的解决了铸件的质量问题，提高了铸件的可靠性。从20世纪80年代以后，钛及钛合金铸件在航空、航天及其他方面的应用每年以20%的速度递增。铸造工艺方面，目前已经由单件铸造发展到几件或几十件零件组合成的大型整体铸件。应用范围已经从早期的受力不大的非关键静止结构件发展到成为航空发动机中的构件组成部分，完全取代了一些变形钛合金、铝合金、钢件。 随着航空发动机对推重比和刚度要求的提高，要求其中的一些关键钛合金构件做成大型复杂薄壁的整件精铸件。一些先进的航空大型涡轮发动机风扇机匣、中介机匣、前机匣、压缩机机匣等都开始使用钛合金精铸件。大型客机的导风管、隔热屏、支架、框架、耳轴、支撑架、刹车壳体、等也都以钛合金精铸件替代原来的构件。 军用飞机方面，钛合金铸件的使用也逐步在增加，如：支座、框架、支架、制动勾、机翼上受力物件、方向舵转动装置支架、变速装置壳件、吊架支撑附件等，实践证实了钛合金铸件在飞机上的应用是成功、可靠的。不仅如此，在生产成本上，由于使用了钛合金铸件，使飞机的某些机构的设计、加工、紧固、装配等都变得比原来未使用钛合金铸件时的机构简化了，从而大大降低了飞机的制造成本。钛合金铸件在航天领域中主要用于导弹、航天飞机飞船、人造卫星。其应用部位主要为：导弹壳体、尾翼、舵翼及连接座等，航天飞机和飞船支架、框架、支座、附件、壳体等，由于钛合金铸件具有高的刚性、轻的重量和光学玻璃相当的热膨胀系数，也应用于人造卫星及其他光学仪器的托框、基座、连结架以及壳体等。 钛及钛合金铸件在日常工业生产方面也有着广泛的应用领域。由于钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性能，是化工及其他耐腐蚀工业的不可替代的材料。广泛应用于化工、造纸、石油、制碱、冶金、农药等工业。主要应用产品是以工业纯钛和钛—钯合金为材质的铸造钛泵、钛风机，各种不同类型的阀门，如：截止阀、球阀、旋塞阀、闸阀、蝶阀、止回阀等。 随着人们生活水平的提高和对健康质量要求的提升，钛合金以其高的疲劳强度，和人体超强的亲和力等诸多优点，也被越来越多的用在医疗卫生领域。如：铸造钛合金髋关节修复件、膝关节修复件、人体假肢、口腔修复等等。运动器械领域钛合金精密铸件的用量非常巨大，如：自行车配件，高尔夫球头。尤其是钛合金高尔夫球头市场容量最为巨大，但铸造工艺比较复杂。 目前，钛及钛合金铸件的使用范围还在扩展，更多的应用领域也在相继研究，但还存在着一些问题：1.合金品种少、牌号少，基本上常用的钛合金都是工业纯钛铸件和TC4合金铸件。2.铸件应用范围小，大部分铸件都用在了石油化工行业（工业纯钛铸件），航空、航天领域应用很少，致使我国钛铸造工业的工艺和技术水平难以提高。3.造型工艺普遍落后，大部分厂家都是用石墨型造型工艺（机加工石墨型和捣实石墨型），而熔模精密铸造应用很少。铸造出的铸件表面比较粗糙。4.熔炼设备基本上都为真空自耗电极电弧凝壳炉，熔炼过程危险性较高，熔化金属液过热度不高，造成铸件表面易产生流痕、冷隔等缺陷，薄壁零件成形困难。 为改善我国钛铸造工业生产的落后状态，提高我国铸钛工业的整体工艺和技术水平，还需进行以下几方面的研究：1.改进现有的造型工艺，研究新的粘结剂和造型材料，简化工艺，缩短生产周期，降低生产成本。2.研究和发展新的熔炼和铸造设备及其技术，提高金属液的过热度，改善和提高铸造钛液的流动性和充型补缩能力，为研制大型复杂薄壁整体精铸件创造有利条件。3.进一步扩大计算机模拟凝固技术在钛合金铸造中的应用，以提高铸件质量，减小铸件的废品率。4.研究和发展钛合金铸件的各种热处理工艺和热化学处理技术，以改善钛合金铸件的微观组织结构，提高铸件的力学性能。5.熔模铸造只能生产中小型铸件，应寻求一种生产更大型、更净形、更高效铸件的造型工艺，提高钛合金铸件的生产能力。

钛的热处理方法 一.钛的基本热处理: 工业纯钛是单相α 型组织,虽然在890℃以上有α-β 的多型体转变,但由于 相变特点决定了它的强化效应比较弱,所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的 机械强度.工业纯钛唯一的热处理就是退火.它的主要退火方法有三种：1 再结 晶退火 2 消应力退火 3 真空退火.前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应, 以恢复塑性和成型能力. 工业纯钛在材料生产过程中加工硬度效应很大.图2-26 所示为经不同冷加 工后,TA2 屈服强度的升高,因此在钛材生产过程中,经冷、热加工后,为了恢 复塑性,得到稳定的细晶粒组织和均匀的机械性能,应进行再结晶退火.工业纯 钛的再结晶温度为550-650℃,因此再结晶退火温度应高于再结晶温度,但低于 α-β 相的转变温度.在650-700℃退火可获得最高的综合机械性能（因高于700℃ 的退火将引起晶粒粗大,导致机械性能下降）.退火材料的冷加工硬化一般经 10-20 分钟退火就能消除.这种热处理一般在钛材生产单位进行.为了减少高温 热处理的气体污染并进一步脱除钛材在热加工过程中所吸收的氢气,目前一般钛 材生产厂家都要求真空气氛下的退火处理. 为了消除钛材在加工过程（如焊接、爆炸复合、制造过程中的轻度冷变形） 中的残余应力,应进行消应力热处理. 消应力退火一般不需要在真空或氩气气氛中进行,只要保持炉内气氛为微氧 化性即可. 二.钛及钛合金的热处理: 为了便于进行机械工业加并得到具有一定性能的钛和钛合金,以满足各种 产品对材料性能的要求,需要对钛及钛合金进行热处理. 1．工业纯钛（TA1、TA2、TA3）的热处理 α-钛合金从高温冷却到室温时,金相组织几乎全是α 相,不能起强化作用, 因此,目前对α-钛只需要进行消应力退火、再结晶退火和真空退火处理.前 两种是在微氧化炉中进行,而后者则应在真空炉中进行. （一）消应力退火 为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生 的内应力,以便于以后加工,并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破 坏,对α-钛应进行消除应力退火处理.消除应力退火温度不能过高、过低,因为 过高引起晶粒粗化,产生不必要的相变而影响机械性能,过低又会使应力得不到 消除,所以,一般是选在再结晶温度以下.对于工业纯钛来说,消除应力退火的 加热温度为500-600℃.加热时间应根据工件的厚度及保温时间来确定.为了提 高经济效果并防止不必要的氧化,应选择能消除大部分内应力的最短时间.工业 纯钛消除应力退火的保温时间为15-60 分钟,冷却方式一般采用空冷. （二）再结晶退火（完全退火） α-钛大部分在退火状态下使用,退火可降低强度、提高塑性,得到较好的综 合性能.为了尽可能减少在热处理过程中气体对钛材表面污染,热处理温度尽可 能选得低些.工业纯钛的退火温度高于再结晶温度,但低于α 向β 相转变的温度 120-200℃,这时所得到的是细晶粒组织.加热时间视工件厚度而定,冷却方式 一般采用空冷.对于工业纯钛来说,再结晶退火的加热温度为680-700℃,保温 时间为30-120 分钟.规范的选取要根据实际情况来定,通常加热温度高时,保 温时间要短些. 需要指出的是,退火温度高于700℃时,而且保温时间长时,将引起晶粒粗 化,导致机械性能下降,同时,晶粒一旦粗化,用现有的任何热处理方法都难以 使之细化.为了避免晶粒粗化,可采取下列两种措施： 1）尽可能将退火温度选在700℃以下. 2） 退火温度如果在700℃以上时,保温时间尽可能短些,但在一般情况下, 每mm 厚度不得少于3 分钟,对于所有工件来讲,不能小于15 分钟. （三）真空退火 钛中的氢虽无强化作用,但危害性很大,能引起氢脆.氢在α-钛中的溶解 度很小,主要呈TiH2 化合物状态存在,而TiH2 只在300℃以下才稳定.如将α- 钛在真空中进行加热,就能将氢降低至以下.当钛中含氢量过多时需要除 氢,为了除氢或防止氧化,必须进行真空退火.真空退火的加热温度与保温时间, 与再结晶退火基本相同.冷却方式为在炉中缓冷却到适当的温度,然后才能开炉, 真空度不能低于5×10-4mmHg. 二．TC4（Ti-6Al-4V）的热处理 在钛合金中,TC4 是应用比较广泛的一种钛合金,通常它是在退火状态下 使用.对TC4 可进行消除应力退火、再结晶退火和固溶时效处理,退火后的组织 是α 和β 两相共存,但β 相含量较少,约占有10%.TC4 再结晶温度为750℃. 再结晶退火温度一般选在再结晶温度以上80~100℃（但在实际应用中,可视具 体情况而定,如表5-26）,再结晶退火后TC4 的组织是等轴α 相+β 相,综合性 能良好.但对TC4 的退火处理只是一种相稳定化处理,为了充分民掘其优良性 能的潜力,则应进行强化处理.TC4 合金的α+β/β 相转变温度为980~990℃,固 溶处理温度一般选在α+β/β 转变温度以下40~100℃（视具体情况而定,如表5-26 所示）,因为在β 相区固溶处理所得到的粗大魏氏体组织虽具有持久强度高和断 裂韧性高的优点,但拉伸塑性和疲劳强度均很低,而在α+β 相区固溶处理则无此 缺点. 规 范 类 型 温 度（℃） 时间（min） 冷 却 方 式 消除应力退火 550~650 30~240 空 冷 再结晶退火 750~800 60~120 空冷或随炉冷却至590℃后空冷 真空退火 790~815 固溶处理 850~950 30~60 水 淬 时效处理 480~560 4~8h 空 冷 时效处理是将固溶处理后的TC4 加热到中等温度,保持一定时间,随后空冷. 时效处理的目的是消除固溶处理所产生的对综合性能不利的α’相.固溶处理所产 生的淬火马氏体α’,在时效过程中发生迅速分解（相变相当复杂）,使强度升高, 对此有两种看法： 1.认为由于α’分解出α+β,分解产物的弥散强化作用使TC4 强度升高. 2.认为在时效过程中,β 相分解形成ω 相,造成TC4 强化. 随着时效的进行,强度降低,对此现象也有两种不同的观点： 1．β 相的聚集使强度降低（与上述1 对应）. 2．ω 相的分解为一软化过程（与上述2 对应）. 时效温度和时间的选择要以获得最好的综合性能为准.在推荐的固溶及时效 范围内,最好通过时效硬化曲线来确定最佳工艺（如图5-28 所示.此曲线为TC4 经850℃固溶处理后,在不同温度下的时效硬化曲线）.低温时效（480-560℃） 要比大于700℃的高温时效好.因为在高温时的拉伸强度、持久和蠕变强度、断 裂韧性以及缺口拉伸性能等各方面,低温时效都比高温时效的好. 经固溶处理的TC4 综合性能比750-800℃ 退火处理后的综合性能要好. 需要指出的是,TC4 合金的加工态原始组织对热处理后的显微组织和力学性 能有较大的影响.对于高于相变温度,经过不同变形而形成的网兰状组织来说, 是不能被热处理所改变,在750~800℃退火后,基本保持原来的组织状态；对于 在相变温度以下进行加工而得到的α 及β 相组织,在750-800℃退火后,则能得 到等轴初生α相及转变的β相.前者的拉伸延性和断面收缩率都较后者低；但耐 高温性能和断裂韧性、抗热盐应力腐蚀都较高. 四． 的热处理 是稳定β 型单相固溶合金,只需进行消除应力退火处理, 退火温度为750~800℃,保温一小时,冷却方式采用空冷、炉冷均可. 五．热处理中的几个问题 （一）污染问题 钛有极高的化学活性,几乎能与所有的元素作用.在室温下能与空气中的氧 起反应,生成一层极薄的氧化膜,氧化速率很小.但在高的温度下,除了氧化速 率加快并向金属晶格内扩散外,钛还与空气中的氢、氮、碳等起激烈的反应,也 能与气体化合物CO、CO2、H2O、NH4 及许多挥发性有机物反应.热处理金属元 素与工件表面的钛发生反应,使钛表面的化学成分发生变化,其中一些间隙元素 还能透过金属点阵,形成间隙固溶体.况且除氢以外,其他元素与钛的反应是不 可逆的.即使是氢,也不允许在最终热处理后,进行高温去除.间隙元素不仅影 响钛和钛合金的力学性能,而且还影响α+β/β 转变温度和一些相变过程,因此, 对于间隙元素,尤其是气体杂质元素对钛和钛合金的污染问题,在热处理中必须 引起重视. （二）加热炉的选择 为在加热过程中防止污染,必须对不同要求的工件采取不同的措施.若在最 后经磨削或其他机械加工能将工件表面的污染层去除时,可在任何类型的加热炉 中进行加热,炉内气氛呈中性或微氧化性.为防止吸氢,炉内应绝对避免呈还原 性气氛.当工件的最后加工工序为热处理时,一定要采用真空炉（真空度要求在 1×10-4mmHg）或氩气气氛（氩气纯度在以上并且干燥）的加热炉中进行 加热.热处理完毕后,必要时用30%的硝酸加3%的氢氟酸其余为水,在50℃温 度下对工件进行酸洗,或轻微磨削,以除去表面污染层. （四）加热方法 在热处理进行以前,首先要对加热炉炉膛进行清理,炉内不应有其他金属或 氧化皮；对于工件,则要求表面没有油污、水和氧化皮. 用真空炉对钛工件进行加热是防止污染的一种有效方法,但由于目前条件所 限,许多工厂还是采用一般加热炉.在一般加热炉中加热,根据需求的不同采用 不同的措施防止污染,比如： 1．根据工件的大小,可装在封闭的低碳钢容器中,抽真空后进行加热.若无真 空泵可通入惰性气体（氩气或氦气）进行保护,保护气体要多次反复通入、 排出,把空气完全排净. 2．使用涂层也是热处理中保护钛免遭污染的措施之一,在国外已取得一定的经 验.国内一些工厂也在采用高温漆和玻璃涂料作涂层.有人认为,目前对钛 所用的各种保护涂层,只能减少污染的深度,并不能完全免除污染.对每种 热处理,必须考虑允许的污染深度,选择合适有效的涂层,其中也包括热处 理后的剥离. 3．若用火焰加热,在加热过程中切忌火焰直接喷射在钛工件上,煤气火焰是钛 吸氢的主要根源之一.而用燃油加热,如若不慎将会引起钛工件过分氧化或 增碳. （五） 冷却 钛和钛合金热处理的冷却方式主要是空冷或炉冷,也有采用油冷或风扇冷却 的.淬火介质可用低粘度油或含3%NaOH 的水溶液,但通常使用最广泛的淬火 介质是水. 只要能满足钛和钛合金对冷却速度的要求.一般钢的热处理所采用的冷却装 置对钛都适用.

钛合金等温锻造毕业论文

我写的《生物医用钛及钛合金的粉末冶金制备工艺研究》，发你一篇肯定不行的，学校都要求原创。当时我也是急啊，还好同学给的莫文网，很快就帮我搞定了，感谢啊思路：关键是实验部分，采用新的粉末冶金方法,以氢化钛粉代替传统钛金属粉末,作为成形和烧结的原材料。采用混合元素法,通过直接烧结TiHH2粉及合金氢化物粉,在烧结过程中直接进行脱氢,制备钛及钛合金。采用热膨胀仪,TG-DSC热重差热分析，X射线衍射(XRD)，SEM及力学性能检测等手段研究了氢化物热分解脱氢过程、烧结致密化过程、烧结样显微组织和力学性能。首先对氢化物分解反应的热力学和动力学进行分析,为确定最佳脱氢-烧结工艺提供理论依据。

我虽然不会写论文！但我精通数控电火花加工！数控电火花线切割！尤其是XY线切割！！ 要是你用到技术方面的就找我261457165QQ

先上图书馆找资料找 精密加工和特种加工 之类的书里面很全手写的很好

特种加工机床范围较广，有几十个门类。包括：电火花加工（EDM）、电化学加工（ECM）、电解磨削加工（ECG）、化学加工（CHM）、电弧加工（EAM）、激光加工（LBM）、超声加工（USM）、离子束加工（IBM）、电子束加工（EBM）、等离子弧加工（PAM）、快速成型加工（RPM）、磨料射流加工（AJM）等等。 特种加工机床原属金属切削加工机床范畴，但由于特种加工机床与金属切削加工机床机理完全不同，机床功能部件的性能不同，以及它在国民经济中重要地位和作用等原因，2003年国家标准化管理委员会明确为与金切机床并行的独立的机床体系。1、特种加工机床主要特点 (1)特种加工技术是先进制造技术的重要组成部分 随着特种加工技术的发展，一方面计算机技术、信息技术、自动化技术等在特种加工中已获得广泛应用，逐步实现了加工工艺及加工过程的系统化集成；另一方面，特种加工能充分体现学科的综合性，学科(声、光、电、热、化学等)和专业之间不断渗透、交叉、融合，因此，特种加工技术本身同样趋于系统化集成的发展方向。这二方面说明，特种加工技术已成为先进制造技术的重要组成部分。一些发达国家也非常重视特种加工技术的发展，如日本把特种加工技术和数控技术作为跨世纪发展先进制造技术的二大支柱。特种加工技术已成为衡量一个国家先进制造技术水平和能力的重要标志。这是特点之一。 (2)特种加工具有独特的加工机理 特种加工不是依靠刀具、磨具等进行加工，而主要依靠电能、热能、光能、声能、磁能、化学能及液动力能等进行加工，其加工机理与金属切削机床完全不同。能量的发生与转换、使能过程的控制是特种加工高新技术的重要部分。这是特点之二。 (3)增材加工是特种加工的重要发展方向 金属切削机床、特种加工机床一大部分是减材加工。我国从二十世纪八十年代末发展起来的快速成形(RP)加工技术是属于特种加工技术的一种增材加工的新领域。它利用分层制造原理(离散堆积)及分层处理软件，理论上可以制造任意复杂形状的零、部件，能适应高科技、个性化、小批量生产的需要，增材加工的RP加工技术已成为特种加工的特点之三。 (4)特种加工可以进行二种或二种以上能量的复合加工 一般来说，“组合加工”是指在一台机床上二种不同加工形式(能量)在加工过程中交替使用的加工方式；“复合加工”是指在一台机床上实现二种或二种以上能量(形式)在加工过程中同时作用的加工方式，例如，电能和声能、化学能和电能、光能和化学能、化学能和电能及机械能等复合，以获得高效或精密加工的效果，这是特点之四。 (5)特种加工技术应用领域的重要性和特殊性 特种加工适用于各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性、微细等金属和非金属材料的加工，以及各种新型、特殊材料的加工，在航空航天、军工、汽车、模具、冶金、机械、电子、轻纺、交通等工业中解决了大量传统机械加工难于解决的关键、特殊的加工难题。所以在国民经济的众多关键制造工业中发挥着极其重要的不可替代的作用。例如，在航空航天工业中各类复杂深小孔加工、发动机蜂窝环、叶片、整体叶轮加工、特殊材料的切割加工、钛合金加工等等。在军事工业中，例如核武器及高新技术武器几乎全是特殊材料和高新技术材料，各种零件的成形加工、各种孔加工、精密薄材加工等特种加工发挥着特殊重要的作用。这是特点之五。 (6)特种加工机床产量世界第一 由于特种加工机床应用领域的广泛性和重要性，在我国已形成由生产企业、大专院校、研究院所200多个单位组成的特种加工机床行业，其电火花加工机床的年产量就约达30000台之多，其产量为世界第一。是名副其实的生产大国(但不是生产强国)这是特点之六。 2、行业概况和现状 (1)我国生产的特种加工机床主要种类 特种加工机床种类较多，据不完全统计约有30多种。在我国已形成了产业化生产或具有一定产量的特种加工机床主要种类有： ①电火花加工机床：以电火花成形机、电火花线切割机、电火花高速小孔加工机等为主。 ◆ 电火花成形机：产量约3500～4000台/年。普及型数控电火花成形机(NCSEDM)约800～1000台/年。部分NCSEDM为当前国际水平，主要由独资及合资企业生产。 ◆ 电火花线切割机(WEDM)：分高速走丝电火花线切割机(HSWEDM)和低速走丝电火花线切割机(LSWEDM)，HSWEDM和LSWEDM数控化率均为100%，产量约25000台/年。LSWEDM属国产高档机床，为普及型数控机床，产量约占WEDM的3～4%，部分LSWEDM为当前国际水平，主要由独资及合资企业生产。 ◆电火花高速小孔加工机(HSEDM)：产量约1500台/年。极大部分为手动型或点位控制型。最大径深比为1：300(也有1：1000的)，其加工工艺指标与国外水平相当。 其他电火花加工机床均为专用机床。 ②电解加工机床 ◆ 电解成形加工机床：有普通型、数控型(包括展成加工型)，产量约20～30台/年。 ◆ 电解去毛刺机床：都为专用机床，约15～20台/年。 ③电解磨削加工机床 都为专用机床，约十几台/年。 ④超声加工机床 ◆ 超声抛光机：有二种型式，一种为单一用声能的超声抛光机，一种为电火花—超声抛光机。产量约为150～200台/年。 ◆ 超声成形加工机床：产量较少。 ⑤快速成形(RP)机床 ◆ 选择性激光烧结(SLS)机床： 我国作为高新技术产品，产量约为30台/年。 ◆ 三维光刻(SL)机床：为高新技术产品，产量约25～30台/年。产品性能与国外相比差距已在缩小，但成形材料性能与国外相比还有相当大的差距。 ◆ 熔融挤压成形(FDM)机床：为高新技术产品，产量约30台/年。产品部分指标已达到国际先进水平。 ◆ 分层实体制造(LOM)机床：产量约15台/年。 ⑥激光加工机床 ◆ 激光切割机床：产量约100台/年。国内在大功率快速轴流CO2激光器的研制上落后，因而国内激光切割机的激光器都依赖进口(或国内组装生产的激光器)。 其他激光加工设备，如激光雕刻机、激光小孔加工机等产量不大。 ⑦等离子弧切割机 产量约15～20台/年。 ⑧高压水射流切割机床 我国的产量不大，约20～30台/年。 ⑨电熔爆加工机床 主要用于冶金及建筑行业等轧辊加工，为国家高新技术产品，产量约10～15台/年。 (2)特种加工机床行业总的产量、产值 ①总产量31000～32000台/年。 (2)总产值(按人民币核算) 电火花加工机床总产值约：17亿/年。 其他特种加工机床产值约：3～4亿/年。 总产值约：20～21亿/年。 (3) 特种加工机床的出口情况 ①出口量 主要为电火花加工机床及少量的RP机床出口，包括二个独资企业在内出口量约1100～1200台/年。 ②出口金额 总出口额约3500万美元/年

铝合金锻造工艺毕业论文

一、铸造概论 铝合金铸造的种类如下： 由于铝合金各组元不同，从而表现出合金的物理、化学性能均有所不同，结晶过程也不尽相同。故必须针对铝合金特性，合理选择铸造方法，才能防止或在许可范围内减少铸造缺陷的产生，从而优化铸件。 1、铝合金铸造工艺性能 铝合金铸造工艺性能，通常理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合。流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。 (1) 流动性 流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。 影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。 (2) 收缩性 收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。一般讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷到室温，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性对铸件质量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。 铝合金收缩大小，通常以百分数来表示，称为收缩率。 ①体收缩 体收缩包括液体收缩与凝固收缩。 铸造合金液从浇注到凝固，在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引起的宏观缩孔肉眼可见，并分为集中缩孔和分散性缩孔。集中缩孔的孔径大而集中，并分布在铸件顶部或截面厚大的热节处。分散性缩孔形貌分散而细小，大部分分布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到，显微缩孔大部分分布在晶界下或树枝晶的枝晶间。 缩孔和疏松是铸件的主要缺陷之一，产生的原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发现，铸造铝合金凝固范围越小，越易形成集中缩孔，凝固范围越宽，越易形成分散性缩孔，因此，在设计中必须使铸造铝合金符合顺序凝固原则，即铸件在液态到凝固期间的体收缩应得到合金液的补充，是缩孔和疏松集中在铸件外部冒口中。对易产生分散疏松的铝合金铸件，冒口设置数量比集中缩孔要多，并在易产生疏松处设置冷铁，加大局部冷却速度，使其同时或快速凝固。 ②线收缩 线收缩大小将直接影响铸件的质量。线收缩越大，铝铸件产生裂纹与应力的趋向也越大；冷却后铸件尺寸及形状变化也越大。 对于不同的铸造铝合金有不同的铸造收缩率，即使同一合金，铸件不同，收缩率也不同，在同一铸件上，其长、宽、高的收缩率也不同。应根据具体情况而定。 (3) 热裂性 铝铸件热裂纹的产生，主要是由于铸件收缩应力超过了金属晶粒间的结合力，大多沿晶界产生从裂纹断口观察可见裂纹处金属往往被氧化，失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸，形状呈锯齿形，表面较宽，内部较窄，有的则穿透整个铸件的端面。 不同铝合金铸件产生裂纹的倾向也不同，这是因为铸铝合金凝固过程中开始形成完整的结晶框架的温度与凝固温度之差越大，合金收缩率就越大，产生热裂纹倾向也越大，即使同一种合金也因铸型的阻力、铸件的结构、浇注工艺等因素产生热裂纹倾向也不同。生产中常采用退让性铸型，或改进铸铝合金的浇注系统等措施，使铝铸件避免产生裂纹。通常采用热裂环法检测铝铸件热裂纹。 (4) 气密性 铸铝合金气密性是指腔体型铝铸件在高压气体或液体的作用下不渗漏程度，气密性实际上表征了铸件内部组织致密与纯净的程度。 铸铝合金的气密性与合金的性质有关，合金凝固范围越小，产生疏松倾向也越小，同时产生析出性气孔越小，则合金的气密性就越高。同一种铸铝合金的气密性好坏，还与铸造工艺有关，如降低铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加快冷却速度以及在压力下凝固结晶等，均可使铝铸件的气密性提高。也可用浸渗法堵塞泄露空隙来提高铸件的气密性。 (5) 铸造应力 铸造应力包括热应力、相变应力及收缩应力三种。各种应力产生的原因不尽相同。 ①热应力 热应力是由于铸件不同的几何形状相交处断面厚薄不均，冷却不一致引起的。在薄壁处形成压应力，导致在铸件中残留应力。 ②相变应力 相变应力是由于某些铸铝合金在凝固后冷却过程中产生相变，随之带来体积尺寸变化。主要是铝铸件壁厚不均，不同部位在不同时间内发生相变所致。 ③收缩应力 铝铸件收缩时受到铸型、型芯的阻碍而产生拉应力所致。这种应力是暂时的，铝铸件开箱是会自动消失。但开箱时间不当，则常常会造成热裂纹，特别是金属型浇注的铝合金往往在这种应力作用下容易产生热裂纹。 铸铝合金件中的残留应力降低了合金的力学性能，影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过退火处理消除。合金因导热性好，冷却过程中无相变，只要铸件结构设计合理，铝铸件的残留应力一般较小。 (6) 吸气性 铝合金易吸收气体，是铸造铝合金的主要特性。液态铝及铝合金的组分与炉料、有机物燃烧产物及铸型等所含水分发生反应而产生的氢气被铝液体吸收所致。 铝合金熔液温度越高，吸收的氢也越多；在700℃时，每100g铝中氢的溶解度为～，温度升高到850℃时，氢的溶解度增加2～3倍。当含碱金属杂质时，氢在铝液中的溶解度显著增加。 铸铝合金除熔炼时吸气外，在浇入铸型时也会产生吸气，进入铸型内的液态金属随温度下降，气体的溶解度下降，析出多余的气体，有一部分逸不出的气体留在铸件内形成气孔，这就是通常称的“针孔”。气体有时会与缩孔结合在一起，铝液中析出的气体留在缩孔内。若气泡受热产生的压力很大，则气孔表面光滑，孔的周围有一圈光亮层；若气泡产生的压力小，则孔内表面多皱纹，看上去如“苍蝇脚”，仔细观察又具有缩孔的特征。 铸铝合金液中含氢量越高，铸件中产生的针孔也越多。铝铸件中针孔不仅降低了铸件的气密性、耐蚀性，还降低了合金的力学性能。要获得无气孔或少气孔的铝铸件，关键在于熔炼条件。若熔炼时添加覆盖剂保护，合金的吸气量大为减少。对铝熔液作精炼处理，可有效控制铝液中的含氢量。 二、砂型铸造 采用砂粒、粘土及其他辅助材料制成铸型的铸造方法称为砂型铸造。砂型的材料统称为造型材料。有色金属应用的砂型由砂子、粘土或其他粘结剂和水配制而成。 铝铸件成型过程是金属与铸型相互作用的过程。铝合金液注入铸型后将热量传递给铸型，砂模铸型受到液体金属的热作用、机械作用、化学作用。因此要获得优质的铸件除严格掌握熔炼工艺外，还必须正确设计型（芯）砂的配比、造型及浇注等工艺。 三、金属型铸造 1、简介及工艺流程 金属型铸造又称硬模铸造或永久型铸造，是将熔炼好的铝合金浇入金属型中获得铸件的方法，铝合金金属型铸造大多采用金属型芯，也可采用砂芯或壳芯等方法，与压力铸造相比，铝合金金属型使用寿命长。 2、铸造优点 (1) 优点 金属型冷却速度较快，铸件组织较致密，可进行热处理强化，力学性能比砂型铸造高15%左右。 金属型铸造，铸件质量稳定，表面粗糙度优于砂型铸造，废品率低。 劳动条件好，生产率高，工人易于掌握。 (2) 缺点 金属型导热系数大，充型能力差。 金属型本身无透气性。必须采取相应措施才能有效排气。 金属型无退让性，易在凝固时产生裂纹和变形。 3、金属型铸件常见缺陷及预防 (1) 针孔 预防产生针孔的措施： 严禁使用被污染的铸造铝合金材料、沾有有机化合物及被严重氧化腐蚀的材料。 控制熔炼工艺，加强除气精炼。 控制金属型涂料厚度，过厚易产生针孔。 模具温度不宜太高，对铸件厚壁部位采用激冷措施，如镶铜块或浇水等。 采用砂型时严格控制水分，尽量用干芯。 (2) 气孔 预防气孔产生的措施： 修改不合理的浇冒口系统，使液流平稳，避免气体卷入。 模具与型芯应预先预热，后上涂料，结束后必须要烘透方可使用。 设计模具与型芯应考虑足够的排气措施。 (3)氧化夹渣 预防氧化夹渣的措施： 严格控制熔炼工艺，快速熔炼，减少氧化，除渣彻底。Al－Mg合金必须在覆盖剂下熔炼。 熔炉、工具要清洁，不得有氧化物，并应预热，涂料涂后应烘干使用。 设计的浇注系统必须有稳流、缓冲、撇渣能力。 采用倾斜浇注系统，使液流稳定，不产生二次氧化。 选用的涂料粘附力要强，浇注过程中不产生剥落而进入铸件中形成夹渣。 (4) 热裂 预防产生热裂的措施： 实际浇注系统时应避免局部过热，减少内应力。 模具及型芯斜度必须保证在2°以上，浇冒口一经凝固即可抽芯开模，必要时可用砂芯代替金属型芯。 控制涂料厚度，使铸件各部分冷却速度一致。 根据铸件厚薄情况选择适当的模温。 细化合金组织，提高热裂能力。 改进铸件结构，消除尖角及壁厚突变，减少热裂倾向。 (5) 疏松 预防产生疏松的措施： 合理冒口设置，保证其凝固，且有补缩能力。 适当调低金属型模具工作温度。 控制涂层厚度，厚壁处减薄。 调整金属型各部位冷却速度，使铸件厚壁处有较大的激冷能力。 适当降低金属浇注温度。

一、防锈铝合金防锈铝合金包括铝-镁系和铝-锰系合金以及工业纯铝。防锈铝合金的牌号及化学成分见表6-2。这类铝合金的主要性能特点是具有优良的耐蚀性能，因而得名防锈铝合金，简称为防锈铝。此外，还具有良好的塑性与焊接性，适宜压力加工和焊接。这类合金不能进行热处理强化，力学性能比较低。为了提高其强度，可用冷加工方法使其强化。但由于防锈铝的切削加工工艺性差，故适用制作焊接管道、容器、铆钉以及其他冷变形零件。1.铝-镁系合金铝-镁系合金的化学成分中，镁是合金的主要组成元素，此外，还加入少量锰、钛等其他元素。镁含量对合金力学性能的影响是随着镁含量的增加，合金的强度、塑性亦相应提高。但是，当合金中的镁含量超过5%Mg时，合金的抗应力腐蚀性能降低；当镁含量超过7%时，合金的塑性降低，焊接性能也变坏。这可能是与镁含量增加使合金在液态结晶时成分偏析倾向增大有关。由于合金不平衡结晶的结果，合金组织中出现脆性的β(Mg2Al3)相，而导致铝-镁合金性能变坏。实验指出，在镁含量较低的5A02和5A03合金中没有发现β(Mg2Al3)相，随着镁含量的增加，在5A05中可以看到少量β(Mg2Al3)相，而在5A06 合金中，由于镁含量增加，β(Mg2Al3)相的数量亦相应的增加。铝-镁合金中加入少量（～）锰，不仅能改善合金的耐蚀性，而且还能提高合金的强度。少量的钛或钒主要是起细化晶粒的作用，少量硅可以改善合金的焊接性能。在铝-镁系防锈铝中，铁、铜和锌等是有害的杂质元素，它们能使合金的耐蚀性能与工艺性能恶化，故其含量应严格控制。在铝-镁合金中，镁在固态铝中虽然有较大的溶解度，且随温度变化亦比较大，但由于铝-镁合金淬火后，在时效过程中形成的过渡相β′与基体不发生共格关系，其时效强化效果甚微，故铝-镁系合金含7%以下的防锈铝均不采用时效处理来提高强度。为了提高铝-镁系防锈铝的强度，可以采用冷加工硬化的方法使其强度提高。但是，含镁高的铝-镁系防锈铝在冷加工硬化后，随着在室温放置时间的增长，合金的强度、特别是屈服强度明显下降，而延伸率显著提高。而且，这种软化现象随着合金的镁含量和变形度增加而表现得更明显。为了防止高镁防锈铝冷加工后的软化现象，冷变形后应进行稳定化处理，即加热到150℃保温3小时，使之在室温下力学性能稳定化。2.铝-锰系防锈铝铝-锰系防锈铝中常见的合金牌号是3A21。锰是该合金的主要组成元素，锰含量在～范围内的合金具有较高的强度，同时具有较高的塑性、焊接性以及优良的耐蚀性。当锰的含量超过时，由于形成大量的脆性化合物MnAl6，虽然强度有所提高，但合金的塑性显著降低，压力加工工艺性能变坏，故防锈铝中锰含量一般不超过。铁和硅是合金中的主要杂质。铁降低锰在铝中的溶解度，并能溶于MnAl6中，形成（FeMn）Al6，这是硬而脆的难溶相。实践证明，合金中含有少量铁能细化合金组织，但铁含量过高时，则由于形成大量的（FeMn）Al6相，而显著降低合金的力学性能与工艺性能，降低铸造性，故应严格控制其含量，一般控制在以下。铝-锰系防锈铝因其时效强化效果不佳，故不采用时效处理。3A21合金制品的热处理主要是退火。但3A21合金退火时，极易产生晶粒粗大，导致合金半制品在深冲或弯曲时表面粗糙或产生裂纹。为了保证获得细晶粒的3A21合金制品，应提高退火时的加热速度，或在合金中加入少量钛的同时，加入铁来细化合金组织。或者将铸锭在600～620℃进行均匀化退火，消除锰在晶内和晶间的严重偏析。从而获得均匀细小的晶粒，以改善压力加工工艺性能。二、硬铝合金铝-铜-镁系合金是使用较早，用途很广的铝合金。它有强烈的时效强化作用，经时效处理后具有很高的硬度、强度，故铝-铜-镁系合金总称为硬铝合金。此外，这类合金还具有优良的加工工艺性能，可以加工成板、棒、管、线、型材及锻件等半成品，广泛应用在国民经济和国防建设中。硬铝合金的主要合金元素是铜、镁，此外还含有锰和一些杂质元素铁、硅、镍、锌等。硬铝合金的牌号及化学成分见表6-2。不同牌号的硬铝合金具有不同的化学成分，其性能特点亦不同。含铜、镁量低的硬铝强度较低而塑性高；含铜、镁量较高的硬铝则强度高而塑性较低。硬铝合金的成分与力学性能的关系，是由合金中形成的强化相所决定的。硬铝合金中铜与镁比值不同，形成的强化相亦不同，其强化相与强化效果亦不同。镁含量低时，形成的主要强化相是θ相(CuAl2)，当镁量增加时，θ相减少，而形成强化效果比θ相更大的、并具有一定耐热性的S(Al2CuMg)相。进一步增加镁含量，则相继形成强化效果较差的T(Al6CuMg4)相与β(Al3Mg2)相。当铜与镁的比值一定时，铜和镁总量愈高，强化相数量愈多，强化效果愈大。在硬铝合金中除主要元素铜和镁外，还加入一定量的锰。锰能改善硬铝的耐蚀性，细化合金组织，淬火是锰溶于固溶体起固溶强化作用，使淬火硬铝的强度提高30~70MPa。但含锰量过高时塑性显著降低，因此，硬铝合金中的锰含量控制在～。此外，锰还能提高硬铝的耐热性能和削弱杂质铁的有害作用。硬铝合金中的锰含量控制在～。铁是硬铝中的有害元素，它不仅能与铝形成金属间化合物FeAl3，降低合金的塑性与耐蚀性能，而且还能夺取合金中的铜形成Cu2FeAl7难溶化合物，减少强化相θ和S的数量，降低时效强化效果。此外，铁还能与硅、锰等元素形成粗大的脆性化合物，使工艺性能变差。因此，在硬铝合金中铁含量一般都控制在以下。硅在硬铝中亦是以杂质存在。当合金中铁含量较低时，硅与镁优先形成Mg2Si化合物，消耗一部分镁，使强化相S(Al2CuMg)相减少。从而降低硬铝的自然时效强化效果。硅对硬铝的塑性没有太大的影响，相反当合金中有铁存在时，硅与铁形成Fe2SiAl2相，可以减少由于形成粗大片状的(FeMn)Al2相的是有害元素，作用。在硬铝中硅的含量一般控制在～。镍在硬铝合金中亦是有害杂质。镍能与铜形成AlCuNi难溶化合物，从而减少了强化相θ(CuAl2)、S(Al2CuMg)相的数量，使硬铝的时效强化效果降低，因此镍含量应限制在以下。锌在硬铝中以杂质存在，它对硬铝的室温力学性能没有影响，但降低硬铝的热硬性，并增加焊接时形成裂纹的倾向，也需严加控制。硬铝合金按其合金元素含量及性能不同，可分为三种类型：即低强度硬铝，如2A01、2A03、2A10等合金；中强度硬铝如2A11 等合金；高强度硬铝，如2A12等合金。1.低强度硬铝这类硬铝合金镁含量较低（2A10）或含铜、镁量都比较低（2A01）。其主要强化相是θ(CuAl2)相，所以时效强化效果较小，强度比较低，具有较高的塑性，而且时效硬化速度比较缓慢。时效强化后具有较高的剪切抗力，适宜作铆接材料。2.中强度硬铝中强度硬铝亦称标准硬铝。这类合金的铜、镁含量都比较高。它在图6-9中（如2A11合金）处于α(Al)+θ(CuAl2)+S(Al2CuMg)相区左侧，主要强化相亦是θ(CuAl2)相，其次是S(Al2CuMg)相。但铜和镁总量较高，镁量较低，因此具有较高的强度和较好的塑性。退火后工艺性能良好，可进行冷弯、冲压等工艺过程焊接性能良好，耐蚀性中等。被切削加工性在退火状态比较差，但时效硬化状态被切削加工性良好。主要用作中等载荷的结构零件。3.高强度硬铝为了提高硬铝合金的强度和屈服极限，在中强度硬铝的基础上，同时提高铜和镁的含量或单独提高镁的含量而形成高强度硬铝。，如2A12合金。它在图6-9中处于α(Al)+θ(CuAl2)+S(Al2CuMg)相区的右侧。其主要强化相是S(Al2CuMg)相，其次是θ(CuAl2)相。由于S相的自然时效强化效果比θ相强，故2A12合金具有比2A11更高的强度和屈服极限以及良好的耐热性，但塑性和某些工艺性能较差些。2A12合金是工业中应用最广泛的一种高强度硬铝合金。硬铝合金的耐蚀性比防锈铝要差的多，特别是在海水中的耐蚀性更差。所以凡需要在腐蚀环境中工作的硬铝合金零件，其表面都要包一层高纯度铝，以提高其抗蚀能力，但是，包铝的硬铝材料热处理后的力学性能要比未包铝的低些。硬铝淬火加热的过烧敏感性很大，为获得最大固溶度的过饱和固溶体，2A12合金最理想的淬火温度为500±3℃，但实际生产条件下很难办到，所以2A12合金常用的淬火温度为495～500℃。硬铝合金淬火加人工时效状态比淬火加自然时效具有更大的晶间腐蚀倾向，所以除高温工作的构件外，一般采用自然时效。2A12合金淬火后自然时效与力学性能的关系。 淬火冷却速度对硬铝合金的强度及耐蚀性都有强烈的影响。当淬火冷却速度低时，由于淬火过程中强化相，如θ(CuAl2)相沿晶界大量析出，而降低自然时效强化效果和增大晶间腐蚀倾向。因此硬铝合金淬火时，在保证不变形开裂的前提下，冷却速度愈快愈好。对于2A11和2A12合金，淬火冷却速度分别不小于20℃/s和14℃/s，通常采用清水作淬火介质。三、超硬铝合金铝-锌-镁-铜系合金是目前室温强度最高的一类铝合金，其强度达500～700 MPa，超过高强度的硬铝2A12合金（400～430 MPa），故称为超硬铝合金。超硬铝合金的牌号及化学成分见表6-2。超硬铝合金中，主要合金元素是锌、镁、铜，有时还加入少量锰、铬、钛等元素。锌和镁是合金的主要强化元素，在合金中形成强化相η（MgZn2）和T(Al2Mg3Zn3)相，它们在铝中都有很大的溶解度变化，具有显著的时效强化效果。但含锌、镁量过高时，虽然合金强度很高，但塑性和抗应力腐蚀性能降低。在合金中加入一定量铜，可以改善超硬铝的抗应力腐蚀性能，同时铜还能形成θ(CuAl2)和S(Al2CuMg)相起补充强化作用，提高合金强度。但铜含量超过3%时，合金的耐蚀性反而降低，故超硬铝合金中的铜含量应控制在3%以下。在超硬铝中加入锰和铬可以提高合金在淬火状态下的强度和人工时效强化效果，同时改善合金的抗应力腐蚀性能。铁和硅都是有害杂质，。铁与锰形成难溶的复杂化合物相，降低合金的力学性能，并使铆接性能变差。硅在合金中夺取镁形成Mg2Si相，使合金中主要强化相η（MgZn2）和T(Al2Mg3Zn2)相的数量减少，降低时效强化效果。铁和硅同时存在时，对超硬铝合金的性能影响比单独存在时要小。如铁和硅的含量均低于。时，实际上对合金的力学性能没有影响。7A04合金的主要强化相是η相和T相，其次为S相，若在7A04合金的基础上稍提高锌、镁、铜含量，如7A06合金的组织中，η相与T相数量增多，而S相减少，则合金具有更强烈的时效强化效果，故7A06比7A04合金热处理后具有更高的强度，Rm可达600～700 MPa。超硬铝和硬铝比较，淬火温度范围比较宽。对于6%Zn和含3%Mg以下的合金，淬火温度为450～480℃。但淬火温度不宜超过480℃，否则会降低合金的耐蚀性能。合金淬火时应尽量缩短淬火转移时间，以防止含铜相析出，降低合金时效效果。超硬铝热处理与硬铝不同，超硬铝自然时效的时间很长，要经50～60天才能达到最大强化效果；此外自然时效的超硬铝比人工时效的具有更大的应力腐蚀倾向，因此超硬铝均采用人工时效处理。为了进一步提高合金的抗应力腐蚀性能，可采用分级人工时效，即在120℃时效6小时，然后再在160℃时效3小时，以进一步消除内应力。超硬铝若退火后空冷，有淬火效应。因此，退火冷却速度不易过快,一般不大于30℃/h，炉冷至150℃出炉空冷。超硬铝合金的主要缺点是耐蚀性差。为了提高合金的耐蚀性能，一般板材表面包含有1%Zn的包铝层。此外，超硬铝的室温强度虽比硬铝高得多，但耐热强度不如硬铝，当温度升高时，超硬铝合金中固溶体迅速分解，强化相聚集长大，而使得强度急剧降低。故超硬铝合金不宜在120～130℃温度以上工作。超硬铝主要用作受力较大的结构零件。四、锻铝合金铝-镁-硅-铜系合金具有优良的锻造工艺性能，主要用作制造外形复杂的锻件，故称为锻铝合金。锻铝合金的牌号及化学成分见表6-2。锻铝合金是在铝-镁-硅系合金的基础上发展起来的。铝中加入镁和硅能形成Mg2Si化合物，它在铝中有较大的固溶度，且随温度降低而急剧减小。当Mg2Si相从过饱和固溶体中析出时引起晶格严重崎变，故Mg2Si相是一个极有效的强化相。但是，Mg2Si相具有一定的自然时效强化倾向，若淬火后不立即时效处理，则会降低人工时效强化效果。为了弥补这种强度损失，在铝-镁-硅系中同时加入铜和少量锰。在铝-镁-硅-铜系中，锰的主要作用不仅是阻止在结晶退火时晶粒粗大，而且还能提高合金的淬火温度上限，从而提高合金在淬火态的强度。加入铜，可显著地改善热加工塑性和提高热处理强化效果，并且还能抑制挤压效应，降低因加入锰而引起的各向异性。铝-镁-硅-铜系锻铝合金的相组成主要是a、Mg2Si、W(Cu4Mg5Si4Alx)相，当合金中铜含量较高时，亦有θ（CuSi2）和S(Al2CuMg)相。锻铝合金的热处理由于共同的强化相Mg2Si和W(Cu4Mg5Si4Alx)相在室温下析出缓慢，所以在自然时效时很难达到最大的强化效果，必须采用人工时效。锻铝合金热处理的共同缺点是淬火后在室温下的停留时间不宜过长，否则显著降低人工时效强化效果。而且停留时间愈长，人工时效强化效果愈差。因此，锻铝合金淬火后应立即进行时效处理。 铸造铝合金铸造铝合金除要求具备一定的使用性能外，还要求具有优良的铸造工艺性能。成分处于共晶点的合金具有最佳铸造性能，但由于此时合金组织中出现大量硬脆的化合物，使合金的脆性急剧增大。因此，实际使用的铸造合金并非都是共晶合金，它与变形铝合金相比较只是合金元素含量高一些。铸造铝合金的牌号按着GB/T8063-1994标准，用“ZAl＋主加元素符号和百分比含量＋辅加元素符号和百分比含量＋辅加元素符号和百分比含量……”表示。铸造铝合金的代号用“铸造”二字的汉语拼音第一个大写字母“ZL”加三位数字表示。第一位数表示合金系别：1表示为铝硅系合金；2表示为铝铜系合金；3表示为铝镁系合金；4表示为铝锌系合金；如ZL110表示10号铝硅系合铸造铝合金，一、铝-硅铸造合金铝-硅合金具有极好的流动性，铸造收缩性和线膨胀系数小，优良的焊接性、耐蚀性以及足够的力学性能。但合金的致密度较小，适宜制造致密度要求不太高的、形状复杂的铸件。在简单的二元铝-硅合金中，加入某些强化元素后组成的多元铝-硅合金称为特殊铝-硅合金。1.简单的铝-硅合金简单的二元铝-硅合金（ZL102）是硅含量11%～13%的合金。铸造后的组织为粗大的针状硅与铝基固溶体组成的共晶体和少量的板块状初晶硅。由于组织中粗大的针状共晶硅的存在，合金的力学性能不高，抗拉强度Rm不超过140 MPa，延伸率A不小于3%。若浇注前在熔融合金中加入2%～3%的变质剂，进行变质处理，则可以细化组织。常用的变质剂为2/3NaF+1/3 NaCl或25% NaF+混合物，经搅拌均匀后浇入铸型。经变质处理后的ZL02合金的抗拉强度Rm达180MPa，延伸率A可达8%。铝-硅合金变质处理虽能细化组织，改善力学性能，但由于变质剂钠易与熔融合金中的气体起反应，使变质处理后的铝合金铸件产生气孔（亦称针孔）等铸造缺陷，为了消除这种铸造缺陷，浇注前必须进行精炼脱气，致使铸造工艺复杂化。故目前对于硅含量小于7%～8%的合金一般都不进行变质处理。简单的铝-硅合金经变质处理后，可以提高力学性能。但由于硅在铝中的固溶度变化不大，且硅在铝中的扩散速度很快，极易从固溶体中析出，并聚集长大，时效处理时不能起强化作用，故简单铝-硅合金的强度不高。为了进一步提高铝-硅合金的力学性能，常加入铜、镁等合金元素，形成时效强化相，并通过热处理强化，进一步提高力学性能，以扩大其应用范围。2.含镁特殊铝-硅合金若在铝-硅合金中加入适量的镁，能形成Mg2Si相，它在α固溶体中的固溶度随温度降低而显著减小。在固溶处理时能全部溶入α固溶体，经时效处理能产生显著的强化效果。但镁的加入量过高时，固溶处理后尚有一部分未溶解的过剩相Mg2Si存在，使合金变脆。常用的特殊铝-硅合金有ZLl04、ZLl01等合金。例如，ZL104合金的成份标于图中所示位置，在室温时的平衡组织为α固溶体与(α+ Si)二元共晶体以及自α固溶体中析出的Mg2Si相。热处理后的抗拉强度Rm达240 MPa，延伸率为。铸造、焊接、耐蚀性能等均较高。3.含铜特殊铝-硅合金在铝-硅合金中加入铜能形成θ (CuAl2)强化相，通过热处理能进一步提高合金强度。常用的含铜特殊铝-硅合金有ZL107合金， ZL107经热处理后抗拉强度达260MP，延伸率为3%。4.含铜、镁特殊铝-硅合金铝-硅合金中同时加铜、镁形成的多元合金。．其组织中除Mg2Si、CuAl2等相外，还有Al2CuMg、W（AlxCu4Mg5Si）等强化相。常用的合金有ZL103、ZL105、ZL110等合金。多元特殊铝-硅合金，因其热处理后具有更高的力学性能，故可用作受力较大的内燃机零件，如缸体、缸盖、曲轴箱等。二、铝-铜铸造合金铝-铜铸造合金的最大特点是耐热性高，是所有铸造铝合金中最高的一类合金。其高温强度随铜含量的增加而提高，而合金的收缩率和形成裂纹的倾向则减小。但由于铜含量增加，使合金的脆性增加，故铸造铝台金的铜含量一般不超过14%。铝-铜合金的最大缺点是耐蚀性差，且随铜含量的增加耐蚀性降低。铜含量不同，铝-铜铸造合金的性能特点不同，其用途并不一样。铜含量4%～5%的合金热处理强化效果最好，具有高的强度和塑性，但铸造性能较差。例如ZL203合金适宜制造形状比较简单强度要求较高的铸件。中等铜含量(8%～10%左右）的合金热处理强化效果较差，但铸造性能较好，例如ZL202合金适宜铸造形状复杂，但强度和塑性要求不太高的大型铸件。铜含量高的合金具有高的耐热性能和优良的铸造性能。适宜铸造形状复杂和在高温工作的铸件，如汽车、摩托车发动机的活塞等。三、铝-镁铸造合金铝-镁铸造合金是密度最小（)、耐蚀性最好、强度最高（抗拉强度可达350MP)的铸造铝合金。但由于结晶温度范围宽，故流动性差，形成疏松倾向大，其铸造性能不如铝-硅合金好，且熔化浇铸过程中易形成氧化夹渣，使铸造工艺复杂化。此外，由于合金的熔点较低，故热强度较低，工作温度不超过200℃。常用的铝-镁铸造合金有ZL301、ZL302合金。ZL301合金由α固溶体及其析出的Mg5Al8相所组成。由于铝-镁合金时效处理过程中不经历GP区阶段，而直接析出Mg5Al8相，故时效强化效果较差，且强烈降低合金的耐蚀性和塑性。因此ZL301合金常以淬火状态使用。ZL301合金经固溶处理后抗拉强度Rm达350MPa，延伸率达10%。铝-镁铸造合金常用做制造承受冲击、振动载荷和耐海水或大气腐蚀、外形较简单的重要零件和接头等。四、铝-锌铸造合金锌在铝中的溶解度很大，极限溶解度为32%。铝中加入10%以上的锌能显著提高合金的强度，故铝锌铸造合金具有较高的强度，是最便宜的一种铸造铝合金，其主要缺点是耐蚀性差。常用的铝-锌铸造合金是ZL401合金。由于这种合金含有较高(～）的硅，又称含锌特殊铝-硅合金。在合金中加入适量的锰、铁和镁，可以显著提高合金的耐热性能。主要用于制作工作温度不超过200℃，结构形状复杂的汽车、飞机零件、医疗机械和仪器零件等。五、铸造铝合金的热处理特点及代号铸造铝合金中除了铝-硅合金ZL102、铝-镁合金ZL302外，所有其他合金均能热处理强化。铸造铝合金与变形铝合金比较，其组织粗大，有严重的晶内偏析和粗大的针状化合物。此外，铸件的形状亦比较复杂。因此，铸造铝合金的热处理除了具有一般变形铝合金的热处理特性外，淬火加热温度一般比较高，保温时间比较长，一般均在15～20小时左右。其次，由于铸件的形状比较复杂，壁厚不均匀，为了防止淬火时引起变形开裂，一般采用温度较高（60～100℃）的水作淬火冷却介质。此外，为了保证铸件的耐蚀性以及组织与性能和尺寸稳定性，凡是需要时效处理的铸件，一般都采用人工时效。铸造铝合金的热处理可根据铸件的工作条件和性能要求，选择不同的热处理方法。能力知识点6 耐热铝合金一、耐热铝合金的合金化耐热铝合金的合金化与耐热钢相类似，主要也是通过固溶强化、过剩相强化和晶界强化等几方面来提高其热强性的。1.固溶强化耐热铝合金的固溶强化，要求加入的合金元素与形成的固溶体具有高的热强性，而不显著降低合金的熔点，以保证合金具有较高的再结晶温度。其次，加入的合金元素要能增大原子间的结合力，减慢原子的扩散过程和固溶体分解速度。耐热铝合金通常采用多种合金元素进行合金化。这些合金元素加入后一般降低合金的熔点很少。它们多数是一些熔点比铝高的过渡族元素，常用的合金元素有锰、铁，铜、锂以及稀士元素等。2.过剩相强化耐热铝合金大多是多相合金，一定数量的耐热性能好的过剩相是耐热铝合金不可缺少的，熔点高的、成分和结构复杂、并在高温下与共存的固溶体互相作用微弱的过剩相，具有高的热稳定性。铝合金中热稳定性好的过剩相有A12CuMg(S)、AI6Cu3Ni(T),、(W)、AI2FeSi等。3.晶界强化在铝合金中加入钛、锆和稀土元素等都能有效地强化晶界。特别是稀土元素能与铝中的多种杂质元素起作用，清除晶界处的杂质、达到净化晶界与提高晶界抗蠕变的目的，从而显著地提高铝合金的耐热性能。二、耐热铝合金牌号耐热铝合金根据加工工艺特点不同可分为耐热变形铝合金和耐热铸造铝合金。常用耐热变形铝合金牌号有：2A02、2A16、2A17、2A70、2A80、2A90等；常用耐热铸造铝合金牌号有：ZL110、ZL108、ZL109等，1.耐热变形铝合金1）．耐热硬铝合金耐热硬铝合金为铝-铜-锰系合金，常用的有2A02、2A16、2A17合金。铜和锰是这类合金的重要组成元素。铜含量为～的合金具有高的再结晶温度，因此耐热性能高；同时铜的加入能形成CuAl2强化相，通过人工时效可使合金强化。锰在铝中的扩散系数小，并降低铜在铝中的扩散速度，减慢α固溶体的分解和减小强化相在高温下聚集长大倾向，是保证合金耐热性的主要元素。合金的锰含量在～时，能形成细小弥散的T (CuMn2Al12）相，提高合金的耐热性。但锰含量超过时，由于T相数量增多，相界面增加，加速了扩散过程，使合金耐热性降低。因此，在耐热硬铝合金的锰含量应控制在～。合金中加入少量钛能细化组织且提高合金的再结晶温度，因而提高合金的耐热性。但钛含量超过时，反而使合金耐热性降低，故钛含量应控制在～0 .2%。2A17合金是在2A16 的基础上加入～ Mg的合金。镁能提高合金的室温强度，有利于提高合金在150～250℃下的耐热性能，但它使合金的焊接性能变坏，故应控制在以下。耐热硬铝主要用于制作挤压和模锻的半制品，制造在200～300℃下工作的零件，如压缩机叶片盘或加工成板材用作常温和高温下工作的焊接容器。2）.耐热锻铝合金耐热锻铝合金属于铝-铜-镁-铁-镍系合金，铝-铜-镁-铁-镍系合金属于耐热锻铝合金，常用的牌号是2A70,2A80、2A90合金。这类合金中的主要耐热相为S(A12CuMg)相，因此，合金中应力求使S(A12CuMg)相的数置达到极限值。为此，合金中应相对地降低铜含量，而适当提高镁含量，以保证获得最大数量的S(A12CuMg)相，从而获得优良的耐热性能。铁和镍按1:1的比例同时加入合金时，能形成FeNiAl9，对提高合金的耐热性有良好的作用。但合金中单独加入铁或镍时，都使合金的耐热性降低。耐热锻铝合金除了具有较好的耐热性外，还具有小的热膨胀系数，良好的导热性以及加工工艺性能。可加工成各种棒材、锻件以及制作在150～225℃下工作的结构零件。2.耐热铸造铝合金活塞是发动机中传递能量的一个重要零件，它在工作时承受高温、高压、并高速地往复运动。因此，作为活塞材料，除了要求密度小、导热性好外，还要求具备优良的耐热性和耐磨性以及良好的加工工艺性。活塞铝合金是典型的耐热铸造铝合金。它是在二元铝-硅合金ZL102的基础上，分别加入一定量的铜、镁、镍、锰及稀土元素等，组成的多元铝-硅铸造合金。其中铝-硅-铜-镁系的ZL110和ZL108以及铝-硅-铜-镁-镍系的ZL109合金，是最常用的耐热铸造铝合金，主要用于制造活塞。铝-硅合金中加入铜和镁能形成CuAI2和Mg2Si以及W(AI5Mg5Cu4Si4）相，起强化作用，但镁量过高会出现粗大的过剩相Mg2Si，使合金变脆，并使合金的吸气性增加。锰能提高合金的耐热性。它在固溶体中的扩散系数很小，当合金凝固时锰被保留在固溶体中，起固溶强化作用，提高了固溶体在高温下的稳定性，从而提高合金的耐热性。锰还能形成具有高温硬度的T(CuMn2Al12)相，显著提高合金的热硬性。镍在合金中能形成具有热硬性的AI3Ni或〔CuNi）2AI3相，提高合金的热强度。在ZL109合金组织中主是α, Si, Mg2Si, AI3Ni等相。耐热铝合金的热处理必须保证在工作温度下具有高的组织与性能稳定性。因此，耐热铝合金固溶处理后，均采用人工时效处理。

钛合金抽芯铆钉工艺研究论文

各种铆钉连接方法的特点及应用范围：1. 普通铆接普通铆接工艺过程较简单，方法成熟，连接强度稳定可靠，应用范围广。连接件变形较大。普通铆接广泛应用于机体各种组件和部件，其中半圆头、平锥头铆钉连接用于机体内部机构及气动外形要求低的外蒙皮，沉头铆接主要用于气动外形要求高的外蒙皮，大扁圆头铆钉连接用于气动外形要求教低的蒙皮及油箱舱等部位。2. 密封铆接密封铆接的特点是能消除结构缝隙，堵塞泄露途径。工艺过程比较复杂，密封材料的敷设要在一定的施工温度、湿度等环境下进行。用于由封闭要求的部位和结构，入整体油箱、气密座舱等。3.特种铆接铆接效率高、操作简单；能适应结构的特殊要求；铆钉结构比较复杂，制造成本高，应用范围较窄，铆接故障不易排除。用于结构有特殊要求的部位，还可用于修理和排除故障。4.干涉配合疲劳寿命长，能对钉孔起密封作用，从根本上提高了铆接质量，但铆钉孔精度要求高，铆接前钉与孔德配合间隙要求严格。用于抗疲劳性能要求高的或者有密封要求的组件、部件。5.手铆法工具简单，操作方便，效率低。有时用于小组件、托板螺母和双面沉头铆接。6．冲击铆法适用于各种铆接结构，甚至不开敞的、较复杂的结构，铆接时装配件可处于各种位置和状态；与压铆相比，质量稳定性较差、效率低、噪声大。用于普通铆钉铆接和镦铆型环槽铆钉铆接和镦铆型高抗剪铆钉铆接。7.正铆法与反铆法相比，铆接变形小、蒙皮表面质量好、劳动强度大、效率低，应用范围受结构的限制。用于蒙皮表面质量要求高的沉头铆接和普通铆钉干涉配合铆接。8.反铆法应用范围广、顶把轻（相对正铆顶把质量），能够使零件间贴紧，铆接变形大，严重时铆钉头周围会有局部下陷。主要适用于结构不开敞部位、涂覆密封剂的密封铆接。9．拉铆法操作简单、效率高，但铆接质量不够稳定。用于拉铆型环槽铆钉铆接、螺纹抽芯高抗剪铆钉铆接、螺纹空心铆钉铆接、拉丝型抽芯铆钉铆接、鼓包型抽芯铆钉铆接等单面铆接。10．压铆法钉杆能较均匀地镦粗而填满钉孔，质量稳定、表面质量好、效率高、劳动条件好，应用范围受结构限制，由于手提压铆机和压铆模的不断改进，其应用范围在不断扩大。用于开敞性好的组件（如肋、框、梁、壁板等）的平锥头铆钉铆接和沉头铆接。11.自动钻铆法铆接质量高、效率高、劳动条件好、设备复杂、价格昂贵。适用于无头铆钉干涉配合铆接、镦铆型环槽铆钉铆接、抽芯铆钉铆接。也用于普通铆钉铆接。12.应力波铆接法铆接过程中铆钉材料向各方向同步流动，即铆钉孔德填充和铆钉镦头的形成同步完成，因而能形成比较均匀地干涉量。其疲劳寿命相当或高于无头铆钉干涉配合的铆接。铆接时不需精加工孔和大吨位的压铆机，工件变形小。但设备复杂，寿命短，噪声大，适用不够方便。用手铆接较难成形的钛合金、高温合金、合金钢铆钉和大直径铆钉，铆接碳纤维环氧复合材料还可用于抗疲劳性能要求高的干涉配合铆接。13．热铆法镦头形成容易，不易产生裂纹，比冷铆质量好，工具设备较复杂。用于钛合金铆钉铆接。

论文选题有意义，写出来的 文章 才有学术价值，如果选定的题目毫无意义或过于偏狭，也毫无价值可言。关于工科方面的论文题目有哪些?下面我给大家带来工科方面的 毕业 论文题目选题方向参考，希望能帮助到大家!

电气自动化专业论文题目参考

1、130吨小型冷库设计与控制

2、专用可编程控制器的研制

3、基于VPVT控制算法的变风量空调系统的研究

4、基于四卷筒电气差动的抓斗卸船机控制系统研究

5、高速全伺服热收缩膜包装机的电气自动化设计

6、发电厂电气综合自动化系统的研究

7、成套电气控制柜总装课程实训课题设计研究

8、醋酸乙烯项目供配电系统继电保护的设计与实现

9、发电厂电气综合自动化管理系统的研究

10、火电厂厂用电监控系统及纳入DCS应用的研究

11、火电厂电气监控中主控单元的研究

12、现场总线应用于发电厂电气控制系统的研究

13、110kV变电所继电保护自动化设计分析

14、综合机械化在煤矿开采中的应用探讨

15、电控及自动化设备可靠性试验 方法 研究

16、发电厂电气监控系统发展的探讨

17、建筑电气工程自动化设计及实现分析

18、巷道堆垛机控制系统的设计

19、分析电气的自动化在电气工程中的融合运用

20、厚板厂冷矫直机区域全自动控制功能失效的原因分析及对策

21、电气工程及其自动化存在的问题及解决 措施

22、酰氯尾气吸收项目的仪电自动化设计

23、浅谈综合机械化在煤矿开采上的应用

24、电厂电气监控系统发展问题探讨

25、基于课程群及项目驱动的教学新模式探索

26、浅谈综合机械化在煤矿开采上的应用

27、电气工程自动化的智能化技术应用分析

28、火电厂厂用电监控系统的应用

29、发电厂电气监控管理系统应用方式研究

30、探析电气设备自动化控制中PLC技术的应用

31、基于低压电器的电气工程继电器自动化应用研究

32、电气工程自动化专业特点及其发展前景

33、浅谈电气工程及其自动化

34、水电站自动化控制与应用

35、发电厂电气综合自动化应用分析

36、沈海电厂200MW机组励磁系统及自动化装置改造分析

37、电厂电气监控系统初探

38、楼宇自动化在生活中的应用分析

39、高职自动化类专业的PLC课程教学改革探索

40、电器自动化调试系统探究

41、应用型高校电气工程及其自动化专业课程体系改革探讨

42、浅谈电力自动化节能设计技术

43、大型设备或构件高空从室外向室内吊装工艺

44、高职电气专业岗位化课程体系改革实践

45、提高自动化设备可靠性的智能控制系统的研究

46、探讨电气的自动化在电气工程中融合运用

47、发电厂电气综合自动化系统浅析

48、水电厂电气工程自动化监控 系统安全 防护探讨

49、提高中职PLC课程教学效果的策略

50、火车站警戒线监控系统设计

焊接技术及自动化论文题目

1、基于振镜扫描的激光微焊接技术研究

2、摩擦叠焊试验装置及焊接工艺研究

3、核电厂检修局部干法自动水下焊接技术研究

4、汽车白车身零部件激光三维切割与搭接焊研究

5、基于Agent及FEA的焊接加工过程协同设计系统研究

6、大厚板高强钢双面双弧焊新工艺及机器人自动化焊接技术

7、海底管道铺设焊接机器人系统研究

8、轨道客车用SUS301L奥氏体不锈钢激光叠焊技术研究

9、机器人双丝共熔池脉冲MAG高速焊及协同控制模式熔滴过渡行为研究

10、基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究

11、中厚板复杂轨迹焊缝跟踪的关键技术研究

12、送置焊剂片链超窄间隙电弧焊接方法研究

13、镍直缝管焊接成型设备与工艺

14、飞机油箱搅拌摩擦焊缝超声特征成像方法研究

15、基于激光加工技术的激光熔锡焊机理分析及实验研究

16、管道窄焊缝摆动电弧跟踪系统关键技术研究

17、基于磁控传感器的窄间隙CO_2气体保护焊跟踪方法的研究

18、铝合金中厚板窄间隙激光焊接技术研究

19、管道闪光对焊在线监测系统及焊接工艺研究

20、机器人管板自动焊接系统关键技术研究

21、重大装备结构模块螺柱焊焊接工艺的优化

22、专业集群视角下的高职院校校企合作研究

23、机器人焊接自动跟踪及FPGA控制器的研究

24、钢/铝异种金属激光深熔焊接数值模拟与实验研究

25、激光焊缝视觉测量系统研究

26、船舶船体建造中焊接质量控制的研究

27、管桩端板多工位机器人自动化焊接系统设计

28、环盘类零件机器人自动化焊接系统设计与仿真

29、马鞍型焊缝焊接机器人机构设计与仿真

30、工艺管道自动焊工作站研发及工艺推广应用

31、45钢-40Cr钢传动轴激光焊接工艺研究

32、基于移动及Windows平台的焊接技术研究所OA系统研发

33、金属网带机器人等离子弧焊自动化生产线及工艺参数研究

34、膜式壁焊机的设计与相关技术研究

35、四轴激光焊接控制的关键技术研究

36、汽车减震器活塞杆激光焊接专用设备的设计与研制

37、小型压力容器MAG单面焊双面成形技术研究

38、基于线结构光的管体直焊缝焊接质量控制算法研究

39、基于汽车座椅调角器激光远程焊接系统设计及工艺研究

40、光纤激光柔性焊接装备研发及TA15钛合金焊接工艺研究

机械论文题目

1、自主导航农业机械避障路径规划

2、煤矿机械电气设备自动化调试技术研究

3、机械加工中加工精度的影响因素与控制

4、三自由度机械臂式升降平台运动学建模及仿真

5、基于并联交错的起重机械节能装置设计研究

6、CNN和RNN融合法在旋转机械故障诊断中的应用

7、机械剪切剥离法制备石墨烯研究进展

8、机械压力机滚滑复合导轨结构设计研究

9、机械压力机曲轴、轴瓦温升自动控制设计技术

10、基于无线传感的机械冲压机振动监测分析

11、基于GNSS的农业机械定位与姿态获取系统

12、一种冗余机械臂多目标轨迹优化方法

13、基于湍流模型的高速螺旋槽机械密封稳态性能研究

14、基于多楔现象的微孔端面机械密封泄漏率分析及孔形设计

15、牵引变电站直流断路器机械状态监测与故障诊断研究

16、方钢管混凝土柱卡扣机械连接试验及有限元分析

17、机械电子工程与人工智能的关系

18、机械法与机械-酶消化法制备大鼠膈肌组织单细胞悬液的比较

19、机械制造工艺及精密加工技术研究

20、腐蚀减薄对X80钢管机械损伤凹陷过程中应力应变的影响

21、基于驻极体材料的机械天线式低频通信系统仿真研究

22、基于"J型锁芯"的机械锁芯结构创新分析

23、浅析我国烟草机械技术的发展现状和趋势

24、液滴分析仪的机械结构设计

25、化工机械密封件损伤数值模拟及维修对策探讨

26、一种镍基单晶高温合金的反相热机械疲劳行为

27、浅谈机械数控技术的应用现状和发展趋势

28、数控机械加工进刀工艺优化措施分析

29、基于STM32六自由度机械臂发展前景

30、机械工程自动化技术存在的问题及对策探析

31、机械设计制造的智能化发展趋势综述

32、RFID在机械加工中的应用探究

33、试论船舶机械设备维修保养中的常见故障及排除方法

34、探讨港口流动机械预防性维护保养

35、关于端盖零件机械加工工艺的设计要点分析

36、关于机械加工工艺对零件加工精度的影响研究

37、现代机械制造及加工技术分析

38、论机械设计加工中需要注意的问题

39、基于机械设计制造中零件毛坯选择的研究与应用

40、机械零件加工精度影响因素探析

工科方面的毕业论文题目选题方向相关文章：

★ 工科开题报告范文(2)

★ 工科毕业论文范文

★ 工科开题报告范文

★ 大学生论文题目大全2021

★ 毕业设计论文怎么写(2)

★ 工科硕士开题报告范文

★ 大学毕业论文格式及字体

★ 本科毕业论文格式规范

★ 对论文的总结和展望

抽芯铆钉工作原理是通过拉动芯头来实现的，借助一个由里向外的力。想要更好地应用抽芯铆钉，首先要详细了解抽芯铆钉工作原理。下面，世界工厂泵阀网将综合利用图文为大家详细介绍抽芯铆钉工作原理。抽芯铆钉是一类单面铆接用飞铆钉，但须使用专用工具——拉铆枪(手动、电动、自动)进行铆接。这类铆钉特别适用于不便采用普通铆钉(须从两面进行铆接)的铆接场合，故广泛用于建筑、汽车、船舶、飞机、机器、电器、家具等产品上。其中以开口型扁圆头抽芯铆钉应用最广，沉头抽芯铆钉适用于表现需要平滑的铆接场合，封闭型抽芯铆钉适用于要求随较高载荷和具有一定密封性能的铆接场合。抽芯铆钉还是铆接的重要工具，铆接一般需要双面操作，抽芯铆钉的出现，使单面操作成为更简便易行的工艺。铆接是使用较穿孔直径稍小的金属圆柱或金属管(铆钉)，穿过需要铆合的工件，并对铆钉两端面敲击或加压，使金属柱(管)变形增粗同时在两端形成铆钉头(帽)，使工件不能从铆钉上脱出，在受使工件分离的外力作用时，由钉杆、钉帽承受产生的剪切力，防止工件分离。