一种高强钛合金疲劳裂纹扩展行为 被引量：1

1

作者 王欢 辛社伟 +4 位作者 郭萍 强菲 张磊 乔忠立 赵永庆 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期176-183,共8页

高强Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe(Ti-5321)合金是顺应我国新一代飞机对高性能钛合金的需求设计而开发的一种新型高强损伤容限型钛合金。以Ti-5321合金为研究对象,构造等轴组织(EM)、网篮组织(BW)和细网篮组织(F-BW)三种典型组织,研... 高强Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe(Ti-5321)合金是顺应我国新一代飞机对高性能钛合金的需求设计而开发的一种新型高强损伤容限型钛合金。以Ti-5321合金为研究对象,构造等轴组织(EM)、网篮组织(BW)和细网篮组织(F-BW)三种典型组织,研究拉伸及疲劳裂纹扩展行为,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察组织和断口,揭示高强钛合金Paris及失稳扩展区的疲劳裂纹扩展机制。结果表明:三种组织试样的抗拉强度均在1200 MPa以上,且整个裂纹扩展阶段均表现出优异的疲劳裂纹扩展抗力;细网篮组织疲劳裂纹扩展抗力最高,等轴组织疲劳裂纹扩展抗力最低;Paris区及失稳扩展区疲劳裂纹主要以穿过初生α相和沿着初生α相两种方式进行扩展,裂纹扩展方式与α相的晶体学取向密切相关,裂纹倾向于穿过有利于(1010)<1210>锥滑移的α丛域,绕过有利于(1011)<1210>柱滑移的α丛域。 展开更多

关键词 Ti-5321合金 细网篮组织 断口形貌 疲劳裂纹扩展机制

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电子束熔丝增材制造Ti-6Al-4V钛合金研究进展

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作者 王明志 胡嘉南 +5 位作者 辛社伟 张思远 刘志博 张家豪 杨义 王皞 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期912-923,共12页

电子束熔丝增材制造技术因其电子束能量密度高、所处真空环境等优势,逐渐成为金属增材制造领域的研究热点之一。回顾了电子束熔丝增材制造技术的发展历程及现状,介绍了一种新型电子束熔丝增材制造技术——同轴送丝电子束熔丝增材制造。... 电子束熔丝增材制造技术因其电子束能量密度高、所处真空环境等优势,逐渐成为金属增材制造领域的研究热点之一。回顾了电子束熔丝增材制造技术的发展历程及现状,介绍了一种新型电子束熔丝增材制造技术——同轴送丝电子束熔丝增材制造。结合作者课题组近几年的研究工作,针对Ti-6Al-4V钛合金的成形缺陷、显微组织及力学性能,对传统电子束熔丝增材制造技术和同轴送丝电子束熔丝增材制造技术进行了对比论述,其中同轴送丝电子束熔丝增材制造有望沉积β晶粒更细、更等轴的钛合金构件。最后结合当前研究存在的不足,对电子束熔丝增材制造的发展给出了建议。 展开更多

关键词 增材制造 电子束熔丝 TI-6AL-4V 缺陷 显微组织 力学性能

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1500 MPa级新型超高强中韧钛合金 被引量：13

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作者 辛社伟 周伟 +5 位作者 李倩 张思远 杨健 赵永庆 毛小南 王雪元 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期441-445,共5页

针对目前高强韧钛合金发展的瓶颈,从分类应用角度考虑,在现有高强韧钛合金的基础上,通过Mo当量选择合金元素的种类和权重,结合组织结构设计,设计了一种新型超高强中韧亚稳β钛合金。经过实验室和中试规格铸锭的加工和测试,在优化的锻造... 针对目前高强韧钛合金发展的瓶颈,从分类应用角度考虑,在现有高强韧钛合金的基础上,通过Mo当量选择合金元素的种类和权重,结合组织结构设计,设计了一种新型超高强中韧亚稳β钛合金。经过实验室和中试规格铸锭的加工和测试,在优化的锻造和热处理工艺下,该合金可以稳定达到两种强度级别,一种是抗拉强度大于1500 MPa、延伸率大于5%、断裂韧性大于45 MPa·m^(1/2);另一种是抗拉强度大于1300 MPa、延伸率大于6%、断裂韧性大于60 MPa·m^(1/2)。相比于现有高强韧钛合金,这两种强度级别钛合金均显示出明显的性能优势。 展开更多

关键词 超高强中韧钛合金 成分设计 锻造 组织 力学性能

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又一次国际钛行业的盛会——2019年世界钛会报道

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作者 辛社伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期619-620,共2页

世界钛会自1968年以来每四年举行一次,到今年已经成功举办了13届。2019年第14届世界钛会于6月10~14日在法国南特举办。会议得到了法国钛协会、法国冶金与材料协会(SF2M)和卢瓦尔河地区和南特市议会的支持。法国科学研究中心(CNRS)主任Pa... 世界钛会自1968年以来每四年举行一次,到今年已经成功举办了13届。2019年第14届世界钛会于6月10~14日在法国南特举办。会议得到了法国钛协会、法国冶金与材料协会(SF2M)和卢瓦尔河地区和南特市议会的支持。法国科学研究中心(CNRS)主任Patrick Villechaise为此次会议的主席。 展开更多

关键词 世界 钛 卢瓦尔河 科学研究 法国

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1200MPa级新型高强韧钛合金 被引量：20

5

作者 赵永庆 马朝利 +2 位作者 常辉 辛社伟 周廉 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期914-918,共5页

随着飞机结构件用钛量的大幅度增加,对钛合金的性能要求也随飞机设计概念的改变而改变,在追求钛合金高强度的同时,也要求合金具有高的韧性。为设计一种强度高于1200 MPa、断裂韧性大于65 MPa·m^(1/2)的新型高强高韧钛合金,在计算合... 随着飞机结构件用钛量的大幅度增加,对钛合金的性能要求也随飞机设计概念的改变而改变,在追求钛合金高强度的同时,也要求合金具有高的韧性。为设计一种强度高于1200 MPa、断裂韧性大于65 MPa·m^(1/2)的新型高强高韧钛合金,在计算合金Mo当量的基础上,合金设计时综合考虑了合金元素对α相、β相的强化和韧化的影响,以及微观组织对强韧性的影响,设计获得一种新型高强高韧富β型的钛合金Ti-5321。实验室条件下30 kg铸锭和中试条件下500 kg铸锭试制的棒材在较理想的显微组织下,新设计的合金室温抗拉强度大于1200 MPa、延伸率大于8%、断裂韧性大于65 MPa·m^(1/2),相比于现有高强高韧钛合金,显示出明显优势。 展开更多

关键词 高强韧钛合金 成分设计 组织 力学性能

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阻燃钛合金Ti40的热物理性能及力学性能 被引量：4

6

作者 赖运金 张平祥 +5 位作者 张赛飞 王凯旋 雷强 辛社伟 郑永健 谭启明 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期22-28,共7页

作为一种功能性钛合金,Ti40阻燃钛合金的热物理性能数据首次被报道。采用真空自耗电弧熔炼技术制备的Ti40合金铸锭成分均匀,利用热挤压开坯+包套保护锻造方法制备的板坯组织均匀。性能测试结果表明:Ti40合金的室温抗拉强度为950 MPa级,... 作为一种功能性钛合金,Ti40阻燃钛合金的热物理性能数据首次被报道。采用真空自耗电弧熔炼技术制备的Ti40合金铸锭成分均匀,利用热挤压开坯+包套保护锻造方法制备的板坯组织均匀。性能测试结果表明:Ti40合金的室温抗拉强度为950 MPa级,且在500℃下具有良好的热暴露性能、高温蠕变性能和高温持久性能。在室温到600℃范围内,合金的杨氏模量和剪切模量随着温度的升高呈线性下降,泊松比随着温度升高而缓慢增加;线性热膨胀曲线随着温度升高呈抛物线增加,平均线膨胀系数随着温度的升高呈线性增加。 展开更多

关键词 阻燃钛合金 TI40合金 热物理性能 板坯 力学性能

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近五年钛合金材料研发进展 被引量：73

7

作者 赵永庆 葛鹏 辛社伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期527-534,共8页

钛合金因具有比强度高、耐蚀、耐低温、无磁、生物相容性好等优异的综合性能,在航空、航天、海洋工程、石油化工、民用等国民经济各行各业得到大量应用,受到众多行业的高度重视。近5年国内钛行业工艺、技术和产品等得到提升,取得众多成... 钛合金因具有比强度高、耐蚀、耐低温、无磁、生物相容性好等优异的综合性能,在航空、航天、海洋工程、石油化工、民用等国民经济各行各业得到大量应用,受到众多行业的高度重视。近5年国内钛行业工艺、技术和产品等得到提升,取得众多成果。简要综述了近5年国内钛合金材料研发取得的主要进展,如开发的多种钛合金材料成功应用于我国重要工程,钛合金的熔炼技术、锻造技术、板材制备技术、大口径钛及钛合金无缝管材及弯管制备技术、钛合金型材及深加工制品制备技术等得到明显提升,创新研制了满足用户要求的新合金并开展了众多的应用基础研究等,最后指出了存在的问题和发展方向。 展开更多

关键词 钛合金 研究进展 发展方向

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高强韧钛合金热加工技术与显微组织 被引量：16

8

作者 王欢 赵永庆 +3 位作者 辛社伟 周伟 李倩 张思远 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期56-63,共8页

高强韧钛合金作为结构材料在航空航天等领域中具有不可或缺的地位,是钛合金发展最为重要的方向之一。高强韧钛合金的主要热加工方式是锻造。锻造的目的主要是:细化晶粒和调控组织形态,以最大限度满足合金对塑性与韧性的综合性能要求。... 高强韧钛合金作为结构材料在航空航天等领域中具有不可或缺的地位,是钛合金发展最为重要的方向之一。高强韧钛合金的主要热加工方式是锻造。锻造的目的主要是:细化晶粒和调控组织形态,以最大限度满足合金对塑性与韧性的综合性能要求。晶粒细化主要发生在开坯锻造和改锻阶段,通过控制锻造温度和变形量,影响合金组织的静态和动态再结晶过程。组织形态调控主要发生在成品锻阶段,通过控制钛合金锻造过程中的锻造温度,控制合金的相变形式而调控所需要的组织形态。本文综述了高强韧钛合金热加工方面的研究进展,从细化晶粒和调控组织形态两方面总结了热加工对显微组织结构的影响。 展开更多

关键词 高强韧钛合金 热加工 细化 组织形态

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钛合金在装甲领域的应用综述 被引量：20

9

作者 郝芳 辛社伟 +6 位作者 毛友川 楼美琪 周伟 杜予晅 王凯旋 屈磊 冯勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期293-296,327,共5页

未来高技术局部战争要求地面火力更加迅速、机动和灵活,尤其是要求装备迅速部署到世界各地,在结构减重设计的同时,选择轻质材料来替代目前的钢制工件是最有效的途径。钛合金由于具有诸多优异的性能,成为近年来装甲结构件的首选材料。本... 未来高技术局部战争要求地面火力更加迅速、机动和灵活,尤其是要求装备迅速部署到世界各地,在结构减重设计的同时,选择轻质材料来替代目前的钢制工件是最有效的途径。钛合金由于具有诸多优异的性能,成为近年来装甲结构件的首选材料。本文综述了钛合金在国内外装甲领域应用的现状,以及目前钛合金在装甲领域应用的技术瓶颈。最后,针对目前国内装甲钛合金应用现状提出了一些想法和建议。 展开更多

关键词 钛合金 低成本 装甲

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电子束冷床(EB)炉熔炼TC4合金组织与性能研究 被引量：12

10

作者 唐增辉 辛社伟 +6 位作者 洪权 毛小南 张志斌 周伟 李倩 杜彬 周武 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期204-209,共6页

在前期大量试验基础上,应用电子束冷床(EB)炉一次制备工业化TC4合金扁锭,通过多点取样进行合金扁锭的成分分析,表明所制备的合金铸锭满足国家标准对TC4合金成分均匀性的要求,证明国内已经完全掌握TC4合金EB炉熔炼过程中的元素挥发和控... 在前期大量试验基础上,应用电子束冷床(EB)炉一次制备工业化TC4合金扁锭,通过多点取样进行合金扁锭的成分分析,表明所制备的合金铸锭满足国家标准对TC4合金成分均匀性的要求,证明国内已经完全掌握TC4合金EB炉熔炼过程中的元素挥发和控制技术,可以一次熔炼制备TC4合金。应用该铸锭,进行不同变形方式、变形量的加工试验,并对加工的样品进行典型热处理,结果表明在加工的初期和中期,不同变形方式和变形量对本实验EB炉制备的TC4合金扁锭组织影响显著,但不同组织状态下合金力学性能差别不大。随着变形的继续深入,组织差异性逐渐减小,但性能差异性增大。这种不同于常规用电弧炉制备TC4钛合金的规律,可能与EB炉熔炼方法所特有的性质有关,需要进一步研究。 展开更多

关键词 电子束冷床炉 TC4合金 加工 显微组织 力学性能

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钛合金焊接接头组织性能研究进展 被引量：9

11

作者 宋凯 毛小南 +3 位作者 辛社伟 周伟 李倩 蔡建华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期336-340,共5页

钛合金焊接在航天、海洋、化工等众多领域广泛运用,如何优化钛合金焊接接头组织、成分及分布,提高焊接质量成为人们关注的焦点。总结了不同热处理和填充物对钛合金焊接接头组织和性能的影响:焊后热处理可以稳定组织和调整相的尺寸及分布... 钛合金焊接在航天、海洋、化工等众多领域广泛运用,如何优化钛合金焊接接头组织、成分及分布,提高焊接质量成为人们关注的焦点。总结了不同热处理和填充物对钛合金焊接接头组织和性能的影响:焊后热处理可以稳定组织和调整相的尺寸及分布,提高焊接接头的强度或塑性;合适的填充焊丝和焊缝中焊丝所占的比例,可以在保证接头强度的同时改善其塑性和冲击韧性。最后展望了钛合金焊接和填充物的研究方向。 展开更多

关键词 钛合金焊接 热处理 填充物成分 组织与性能

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SiC纤维增强β21S复合材料及蒙皮结构制备技术研究 被引量：3

12

作者 赵冰 王晓亮 +2 位作者 曲海涛 林松 辛社伟 《航空制造技术》 2018年第20期26-37,共12页

采用箔-纤维-箔方法制备了SiC纤维增强β21S复合材料(SiC_f/β21S),其中箔材采用冷轧+退火处理的方法获得,纤维布采用数控纤维缠绕机获得。采用有限元分析软件对纤维布与箔材的复合过程进行了计算,确定了较佳的制备工艺参数。在较佳的... 采用箔-纤维-箔方法制备了SiC纤维增强β21S复合材料(SiC_f/β21S),其中箔材采用冷轧+退火处理的方法获得,纤维布采用数控纤维缠绕机获得。采用有限元分析软件对纤维布与箔材的复合过程进行了计算,确定了较佳的制备工艺参数。在较佳的工艺参数条件下制备SiC_f/β21S复合材料,其中热等静压工艺参数为830℃、860℃/120MPa/2h,然后在不同温度条件下,进行0h、9h、25h、49h的真空热处理,对SiC_f/β21S复合材料的纤维/基体界面和基体微观组织进行了分析,研究了界面反应层的微观组织演变和动力学长大规律。采用箔-纤维-箔方法与热等静压成型工艺相结合的方法,在最佳工艺参数条件下制备了SiC_f/β21S复合材料蒙皮结构,并对其组织和性能进行了测试分析。 展开更多

关键词 钛基复合材料 β21S钛合金 界面反应动力学 蒙皮带筋结构 SIC纤维

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全球钛行业的现状与发展——国际钛协会第21届年会侧记 被引量：1

13

作者 辛社伟 《稀有金属快报》 CSCD 2006年第1期45-46,共2页

关键词 钛制品 第21届 年会 协会 国际 全球 现状 行业 设备供应商 张贴报告

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机器学习辅助钛合金设计应用进展

14

作者 张闫 薛德祯 +6 位作者 辛社伟 王晓 周伟 潘曦 李星吾 张冰洁 郝梦园 《中国材料进展》 2025年第4期319-329,共11页

钛合金以其优良的力学性能、生物相容性、耐蚀性及耐热性等特点已成为高性能结构件的首选材料,被广泛应用在医疗器械、化工、航天航空、舰船等领域。随着钛合金中合金化元素种类的进一步增加,钛合金成分、工艺与性能间的映射机制关系愈... 钛合金以其优良的力学性能、生物相容性、耐蚀性及耐热性等特点已成为高性能结构件的首选材料,被广泛应用在医疗器械、化工、航天航空、舰船等领域。随着钛合金中合金化元素种类的进一步增加,钛合金成分、工艺与性能间的映射机制关系愈加复杂,以钼当量、d-电子合金理论、价电子浓度等为代表的传统钛合金设计方法很难准确捕捉到合金元素间复杂的交互作用及其对组织和性能的影响规律。近年来,机器学习技术有望从材料数据中通过算法挖掘材料成分、工艺、组织、性能之间的隐藏关系,实现实验过程优化,突破研究人员基于经验和“试错法”高成本、低效率的材料设计瓶颈,为钛合金智能设计开辟了新的思路。以机器学习辅助钛合金设计研究的流程为主线,介绍了机器学习辅助钛合金设计研发中的数据来源与预处理、特征工程、机器学习建模预测和优化设计等技术,综述了数据驱动的智能化研发范式在钛合金设计中的研究进展。最后,分析了这一新型研发范式在钛合金领域面临的问题并展望了其发展前景。 展开更多

关键词 钛合金 机器学习 合金设计 特征工程 数据驱动

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