● 摘要
随着我国大型飞机项目的启动和适航认证审查体系的逐步完善,对钛合金精密铸件的性能稳定性提出了更高的要求和挑战。如何对铸件内部缺陷进行定量表征,并确定热等静压工艺处理对缺陷的闭合效果成为亟待解决的关键问题之一。本文以满足适航认证审查要求的钛合金铸件研制为背景,选取ZTC4钛合金铸件等为研究对象,探讨了铸造钛合金内部缺陷的存在及大小对其组织、力学性能的影响规律,通过对缩孔缺陷的定量表征,探讨了热等静压后缩孔缺陷闭合与缺陷表征参量间的关系,进而提出了热等静压前后铸造钛合金缩孔缺陷闭合的预测模型,并进行了验证。 在钛合金内部缺陷的存在及大小对其组织、力学性能的影响方面,本文对铸造钛合金缩孔、气孔、气缩孔缺陷特征形貌、成分进行了表征,分析了热等静压前后缺陷处与远离缺陷处的组织差异,统计分析了ZTC4钛合金内部缺陷与其力学性能间的相关性。结果表明,缺陷的存在和大小均对铸板的弹性模量和延伸率有较大影响,对其屈服强度、拉伸强度和屈强差影响不大。 在缩孔缺陷经过热等静压处理能否闭合的预测研究方面,本文建立了包括缺陷体积(V)、缺陷长径比(R_L/R_S)、缺陷距铸件表面最短距离(h)的缺陷因子预测模型Dif=(0.7∙〖V∙h∙R〗_S)/R_L ,确定了Dif=100为检验ZTC4钛合金内部缺陷经过热等静压处理能否闭合的门槛值。验证结果表明,当缺陷因子小于100时,缺陷经过热等静压工艺处理后闭合率为100%;当缺陷因子大于100的缺陷经过热等静压工艺处理后未闭合率为90%。
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