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2013年 第56卷 16期
刊出日期：2013-08-15
封面文章
专稿
新视点
精益研发
超塑成形/连接技术
复杂构件综合制造技术
成形质量与性能测试
特别关注
专稿
28
钛合金两层整体构件超塑成形/焊接组合工艺与质量控制
李晓华，韩秀全，王飞，杨璟，邵坤，史一宁
本文以某型飞机大型钛合金两层结构壁板为研究对象，分析零件因尺寸大、曲率复杂而带来的新技术问题，然后提出在模具设计和制造、焊接工艺、工装设计及数控加工等方面采取一系列解决措施，并进行了验证试验与性能测试。
2013 Vol. 56 (16): 28-31 [
摘要
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封面文章
34
航空发动机风扇/压气机叶片制造关键技术*
李海宁，赵赟，史耀耀，姚倡锋，谭靓
随着航空发动机涵道比、推重比及服役寿命的不断提高，叶片结构更趋复杂(如薄壁、宽弦、弯掠)，且尺寸更大、材料更难加工、精度要求更高。新结构、新材料的采用对叶片制造技术提出了更为苛刻的要求。
2013 Vol. 56 (16): 34-37 [
摘要
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95
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新视点
38
基于知识管理的航空专用装备电气知识分类及应用研究
王阿龙，孟玉华，张爱清
对于知识高密度集中的航空专用装备来说，知识管理是推动技术创新和管理创新的基础，创建知识共享的企业文化，建立健全相应激励制度，加快知识管理平台的建设，对相应的技术知识进行科学分类，结合实际情况进行应用，航空专用装备产业定能取得突破性发展。
2013 Vol. 56 (16): 38-41 [
摘要
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56
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特别关注
42
激情创新 引领前沿——记中航工业制造所巩水利副总工程师荣获2013年布鲁克奖章
金卯
近期，中航工业北京航空制造工程研究所巩水利副总工程师荣获2013年布鲁克奖（Brooker Award）。该奖是由英国焊接研究所（TWI）设立评审的年度奖项，旨在表彰在材料焊接或连接科学技术与工业应用领域作出卓越贡献的国际著名专家，每次只奖励一人。巩水利副总师成为继关桥院士之后全球第二位获此殊荣的华人。在焊接领域，他曾获得了中国政府颁发的多个研究奖项，获得20多项专利并发表了100多篇学术论文。
2013 Vol. 56 (16): 42-43 [
摘要
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精益研发
44
发动机质量管理信息集成平台
郭曼莉，刘勇
在军事变革的新形势下，国家对各大军工集团装备系统的要求越来越高，这就对军品的研制、协作、管理和质量控制提出了更高的要求。数字化质量管理建设，可以较大幅度地提升国防产品数字化设计能力、产品质量管理水平和实物质量，为实施军品“精品工程”提供技术保障，对国防科技工业的信息化建设具有重要意义。本文介绍质量管理平台QMAX在发动机行业的应用实践。
2013 Vol. 56 (16): 44-45 [
摘要
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现代管理
46
航空结构件项目绩效评价体系
徐明
在国资委倡导下，航空工业各企业内部陆续尝试推行价值管理，航空结构件制造项目作为一类主要业务单元，应该通过管理实践，建立对应的项目绩效评价方法，以促使航空制造类企业形成“企业——业务单元——员工”全价值链的绩效管理体系，并为企业形成各层面系统的价值管理体系奠定基础。本文正是结合具体航空结构件研制项目，探究项目中的绩效评价方法。
2013 Vol. 56 (16): 46-50 [
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超塑成形/连接技术
52
钛合金三层空心结构模拟件设计及高周疲劳实验
邓瑛，韩秀全，邵杰，邓武警
本文设计了具有真实部件内、外部结构特征的模拟件，高周疲劳实验表明，裂纹萌生于空心区。试验数据对研究钛合金3层空心结构的动态响应特性、疲劳性能影响因素以及提高结构设计水平具有重要意义。
2013 Vol. 56 (16): 52-54 [
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65
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55
热处理对SPF/DB后钛合金组织及性能的影响
邓武警，邵杰，曾元松，邓瑛
针对SPF/DB后TC4钛合金进行固溶时效处理，采用金相组织观察和单向力学性能测试方法，研究热处理参数对超塑成形/扩散连接后钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，TC4钛合金热处理后可以获得初生α相和细针状α+β的混合组织。随着固溶温度的提高，初生α相含量较少，屈服强度和抗拉强度先减小后增大；随着时效温度的提高，针状α+β晶粒尺寸逐渐增大，抗拉强度逐渐减小，塑性逐渐提高。
2013 Vol. 56 (16): 55-57 [
摘要
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73
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58
钛合金空心风扇叶片加工误差对其性能影响的初步分析
刘业胜，曹玮，郭福水，柴象海
介绍了国外钛合金空心风扇叶片的发展及其超塑成形/扩散连接工艺；初步分析了采用超塑成形/扩散连接工艺加工的空心风扇叶片轮廓度误差、面板厚度误差、焊缝强度、内部结构成形误差对叶片性能的影响，为空心风扇叶片的研制提供了参考。
2013 Vol. 56 (16): 58-64 [
摘要
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65
钛合金激光焊接/超塑成形技术研究
李保永，孙燚，刘洋，汪永阳，蒋少松，张凯锋
采用气胀成形方法对TA15钛合金四层结构芯板加强结构的激光焊接(LBW)/超塑成形(SPF)技术进行了研究。结果表明，满足超塑成形的最佳激光穿透焊接工艺参数为：功率2300W，焊接速率0.8m·min-1，离焦量+1；最佳超塑成形参数为：成形温度930℃，成形压力2.0MPa，成形时间60min；芯板加强结构成形效果良好。
2013 Vol. 56 (16): 65-68 [
摘要
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63
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69
SPF/DB三层筒形回转结构设计与承载分析研究
韩晓宁，邵杰，白雪飘，邓瑛
提出SPF/DB三层筒形回转结构设计方法，采用优选结构参数实现SPF/DB三层筒形回转结构内部详细设计。对应结构设计结果，建立三层筒形回转结构有限元模型，并对结构承载分析结果进行了讨论。
2013 Vol. 56 (16): 69-71 [
摘要
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41
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钛合金焊接技术
72
TA15钛合金电子束焊加强框的发展与应用
许平，张伟宁
TA15钛合金是综合性能优异的国产骨干钛合金材料，将其与大厚度电子束焊接技术相结合，应用于飞机的主承力加强框上，可以大大提高加强框结构的完整性，并减轻结构重量。通过十几年的应用研究，此项技术已日趋成熟，为其在新一代飞机的应用奠定了良好的技术基础。
2013 Vol. 56 (16): 72-75 [
摘要
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70
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76
航空钛合金表面激光熔覆Ti3Al基复合涂层的组织性能分析*
李嘉宁，巩水利，单飞虎，邓云华
介绍了各种不同条件下航空钛合金表面激光熔覆Ti3Al基复合涂层的组织性能，对钛合金表面改性及强化技术的发展具有极为重要的实际意义。
2013 Vol. 56 (16): 76-80 [
摘要
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105
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81
氢对TC4钛合金扩散焊影响的机理初探
张蕾，侯金保，张赋升，李京龙
通过开展不同置氢量的TC4钛合金扩散焊试验，探讨了氢对TC4钛合金扩散焊加工影响的机理。结果表明：氢元素主要通过加速原子扩散、增大再结晶驱动力、促进塑性变形以及蠕变这三方面来改善TC4钛合金扩散焊加工性。
2013 Vol. 56 (16): 81-84 [
摘要
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85
热处理制度对TA15线性摩擦焊接头性能的影响
刘颖，张田仓，张传臣，金俊龙
针对TA15钛合金线性摩擦焊接头，研究不同热处理制度对接头力学性能的影响。研究结果表明：经不同的热处理，热处理制度对TA15线性摩擦焊接头拉伸塑性和高周疲劳强度有影响，热处理制度为600℃/3h，接头的室温拉伸和高周疲劳性能最好。
2013 Vol. 56 (16): 85-86 [
摘要
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52
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87
TA15钛合金高压及中压电子束焊接接头组织性能研究
贺飞
分析了高压及中压两种电子束焊接条件下大厚度TA15钛合金焊接接头的显微组织及力学性能。通过光学显微镜及扫描电镜分析了焊接接头不同部位的显微组织形貌，并测试了不同焊后热处理条件下焊接接头的拉伸性能、冲击性能及疲劳性能。研究结果显示，通过焊后800℃退火处理，两种工艺下焊接接头的韧性获得了明显提高，焊接接头具有优异的强韧性匹配，并且焊接接头力学性能能够满足设计使用需求。
2013 Vol. 56 (16): 87-89 [
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90
钛合金光纤激光焊接接头特征分析
许飞，巩水利，陈俐，郭亚飞
采用对接焊方法，对比研究了TC4钛合金薄板光纤激光焊接和YAG激光焊接接头的宏观形状特征，分析了两种焊接热源在焊缝背宽比相同时的接头拉伸性能差异，并获得了焊接热输入对光纤激光焊接接头宏观形状与拉伸性能的影响规律。试验结果表明：光纤激光焊缝背宽比常常大于YAG激光焊缝，焊接接头的强度和塑性均高于YAG激光焊接接头。在稳定光纤激光全熔透深熔焊接条件下，焊缝背宽比和焊接接头的拉伸性能随焊接热输入的增加呈现先上升再下降的趋势，当焊接热输入为40J/mm，焊缝背宽比约0.8时，光纤激光焊接接头具有最好的拉伸性能，抗拉强度为1133.72MPa，断后伸长率为14.32%。
2013 Vol. 56 (16): 90-92 [
摘要
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93
焊后热处理对TC4-DT钛合金电子束焊接接头组织性能的影响
韩鹏，毛智勇，付鹏飞，王西昌
对70mm厚的TC4-DT损伤容限钛合金进行电子束焊接，焊后采用不同的热处理工艺，对两种状态下TC4-DT焊接接头及母材进行力学性能试验，并对母材、热影响区、焊缝进行显微组织分析。结果表明：（980℃/10min，AC +720℃/2h，AC）双重退火更有利于提高TC4-DT钛合金电子束焊接接头的冲击强度，同时保持接头的抗拉强度与母材基本相当。
2013 Vol. 56 (16): 93-96 [
摘要
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复杂构件综合制造技术
97
TA15钛合金小圆角梯形截面环热成形技术
张涛，姜波，孙宾，朱宪彬，史昆
针对TA15材料的小圆角梯形截面环形零件提出了热压胀形的工艺方案。采用沿零件毛坯回转中心轴向加载、锥体胀芯压迫锥面胀块径向移动的成形方法，设计出多层结构组合胀形的热成形模具，通过试验分析胀芯的载荷增量与成形后零件壁厚的分布关系，以及不同的载荷增量对于成形零件截面圆角的影响。最终得出合理的载荷增量与胀芯进给曲线。
2013 Vol. 56 (16): 97-99 [
摘要
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61
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100
大直径钛合金薄壁筒形件制造工艺研究
陈荣平，黄锐，王勇超，姚刚，杨坪川
采用氩弧焊工艺焊接的钛合金筒形焊接件，存在壁厚薄、直径大、制造精度要求高等特点。长期的经验积累以及分析认为，零件的制造过程中存在着两个关键点：筒形件热成形回弹的解决以及焊接变形的控制。在生产过程中，运用了使用有限元软件计算回弹补偿后的模具型面的方法以及多种焊接变形控制措施，使得零件最终生产后满足各项制造技术要求，取得了良好的效果。
2013 Vol. 56 (16): 100-102 [
摘要
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71
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103
TC4钛合金杯形件等温挤压数值模拟研究
杨文华，吉卫，周朝辉，郝爱国
为了能够在实际生产中提高材料利用率和生产效率，借助DEFORM-3D有限元法模拟了TC4钛合金杯形件等温挤压成形过程，分析了不同的挤压速度对变形材料等效应力，应变分布的影响。结果表明：挤压速度为3mm/s时，等效应变数值较小，杯形件变形相对均匀。内壁圆弧过渡区域的应力、应变较大，容易出现开裂。
2013 Vol. 56 (16): 103-106 [
摘要
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59
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107
TC4板材折弯临界板厚的分析与计算
廖金华，赵冰，张荣霞，高志勇
通过对钛合金TC4板材在750℃折弯的应力计算与有限元分析，预测了板材在利用工装折弯时不出现裂纹的情况下其临界板材厚度,并通过工艺试验进行了验证；结果均表明，在利用圆角为R2.25的凸模对TC4板材在750℃折弯时，材料外层不出现裂纹的临界厚度为1.33 mm。
2013 Vol. 56 (16): 107-108 [
摘要
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109
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109
TC4钛合金复杂方锥形件热介质成形工艺仿真研究
郎利辉，刘康宁，蔡高参，郭禅
利用热介质成形技术对TC4钛合金复杂方锥形零件进行了拉深过程计算分析，并与传统热冲压工艺的模拟结果进行了对比。结果表明，热介质成形工艺中运用柔性的固体颗粒介质代替刚性凸模，能有效改善成形零件的壁厚均匀性，降低起皱趋势，提高成形质量。
2013 Vol. 56 (16): 109-112 [
摘要
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58
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113
薄壁小弯曲半径钛合金管材弯曲技术研究
李鹏亮，孙宾，张志，李云飞
钛合金管材弯曲成形是一项复杂的型材成形技术，尤其是薄壁小弯曲半径管材，内弧起皱和外弧拉裂、减薄等成形缺陷很难克服。针对某型发动机钛合金薄壁管件的特点，采用推弯成形工艺，并通过试验获得了满足设计要求的零件。结果表明，推弯成形工艺很好解决了钛合金薄壁小弯曲半径管材外弧减薄、断裂等问题，成形零件精度高，表面质量好。
2013 Vol. 56 (16): 113-115 [
摘要
] (
90
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116
大曲率复杂钛合金零件成形工装设计研究
张云鹏
在钛合金零件加工过程中，热成形和超塑成形是零件成形的两种方式，而这两种方式加工依据是成形工装，通过对成形工装的合理设计，可以有效提高钛合金零件成形的表面质量和工作效率，所以，成形工装的设计将是钛合金零件加工的关键因素。
2013 Vol. 56 (16): 116-118 [
摘要
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65
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成形技术研究
119
钛合金短时高温蠕变与持久行为初步研究
张伟堂
钛合金在航天超声速飞行器上的应用达到了其耐温极限，研究其在短时、高温、大应力作用下的蠕变与持久行为对于热结构变形控制、防止结构破坏失效具有重要意义。在对6种钛合金材料短时高温蠕变、持久性能测试的基础上，对不同钛合金的短时蠕变、持久性能进行了对比分析，对钛合金的短时高温蠕变机理进行了初步探讨。
2013 Vol. 56 (16): 119-121 [
摘要
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122
钛合金焊接技术在飞机制造中的应用和展望
赵博，李国元，许广兴
结合飞机钛合金焊接结构设计准则和典型焊接结构，阐述了飞机钛合金焊接结构的技术优势，归纳分析了钛合金焊接技术在飞机制造中的应用特点和适用结构。在此基础上，根据我国现有飞机制造中存在的焊接问题，对焊接新方法、新技术在飞机制造中的应用进行了展望。
2013 Vol. 56 (16): 122-125 [
摘要
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126
钛合金蜂窝整体机身壁板技术应用研究
杨海波，江少华，赵志远，岳喜山
对比分析了钛合金蜂窝及其基础性能，并对典型钛蜂窝夹层壁板结构的综合性能进行了研究；对钛合金蜂窝整体壁板的成型工艺和检测技术进行了介绍和总结。通过与传统的加筋组合壁板结构的工程应用对比，验证了钛蜂窝壁板结构在整体性能的明显优势。
2013 Vol. 56 (16): 126-128 [
摘要
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129
钛合金材料在我国航空紧固件中的应用
张利军，王幸运，郭启义，谢田，薛祥义，常辉
钛合金材料作为一种20世纪中期出现并发展起来的新兴结构材料，因其具有优异的耐腐蚀性、高的比强度以及无磁性等一系列优点，在航空航天等高端工业部门获得了广泛应用。在20世纪50年代，美国就已经开始使用钛合金材料制造航空紧固件，我国从20世纪80年代开始才陆续使用钛合金材料制造少量的工程用航空航天紧固件，进入21世纪之后，随着我国航空航天工业制造技术水平的整体提升，紧固件用钛合金材料及其加工制造技术获得了系统化、专业化的发展。
2013 Vol. 56 (16): 129-133 [
摘要
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110
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134
机身钛合金壁板激光焊接技术研究及应用
赵志远，江少华，周煜青
本文介绍了在机身钛合金壁板上应用的两种激光焊接技术：单激光束熔焊技术和双激光束填丝角焊接技术。从工艺原理、外观质量、内部质量、力学性能4个方面对两种技术进行了研究。与传统连接方式的对比结果验证了激光焊接技术的优越性。探讨了两种技术在工程应用中的问题，提出了解决方案。
2013 Vol. 56 (16): 134-138 [
摘要
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66
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139
钛及钛合金剧烈塑性变形的研究进展
李卓梁，丁桦，李继忠
结合目前剧烈塑性变形（SPD）方法的研究现状，介绍了等通道转角挤压(ECAP)、高压扭转(HPT)、搅拌摩擦加工（FSP）等剧烈塑性变形方法及其特点与变形机理；对剧烈塑性变形方法对钛及钛合金组织性能的影响规律进行了评述，并展望了剧烈塑性变形方法在钛及钛合金材料研究与应用的前景。
2013 Vol. 56 (16): 139-142 [
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成形质量与性能测试
143
芯体缺失对钛合金蜂窝夹层结构强度的影响及规律研究
静永娟，岳喜山，李智渊，谢棕蕻
针对钛合金蜂窝壁板结构在研制中出现的典型缺陷即芯体缺失，研究芯体缺失比例对试件拉脱强度、剪切模量和剪切强度、平面压缩和侧面压缩强度的影响及规律。随着芯体缺失比例增加，试件剩余强度逐渐减小；相比拉脱强度和剪切强度，芯体缺失缺陷对试件压缩强度的影响程度较大。相比无缺陷试件，归因于应力集中对材料的强化作用，缺陷试件强度先相对增加而后降低，即当芯体缺失比例由10%、15%、20%、30%至50%依次增大时，试件剩余拉脱强度分别为原始强度的111%、80%、60%、51%和58%。当芯体缺失比例在4%~7%时，试件剩余剪切强度为原始剪切强度的99.6%。当芯体缺失比例为10%时，试件平压和侧压强度分别下降至原始强度的71%和87%。研究结果为试件损伤容限的设计积累基础数据和提供参考。
2013 Vol. 56 (16): 143-145 [
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146
TC4合金热变形特性及变形参数对组织和性能的影响
王恒强，高建新，王兵，张文学，贾晓飞
采用等温压缩实验法，研究了TC4钛合金在800~1050℃温度范围和应变速率为0.005s-1~5s-1范围内的高温变形行为，分析了变形参数对锻件显微组织及力学性能的影响。结果表明，800~950℃区间内变形，合金的变形激活能为602.55kJ/mol，流变软化行为明显，具有显著的动态再结晶特征；1000~1050℃区间内变形，变形激活能为193.72kJ/mol，表现为动态回复特征。970℃以下锻造成形，合金的显微组织为双态组织，锻件具有较好的强度和塑性匹配，且变形速率降低有利于增加组织中等轴状α相含量，提高锻件的塑性。
2013 Vol. 56 (16): 146-149 [
摘要
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150
钛合金腹鳍装配区裂纹失效分析
黄春，陈福龙，廖金华，郭敏骁，李权
某型飞机钛合金腹鳍使用700余小时后，装配区发现纵向及横向裂纹。利用扫描电镜对裂纹断口进行宏微观观察，并采用能谱仪对其成分进行检测。结果表明：腹鳍纵向裂纹与横向裂纹均为疲劳裂纹。横向疲劳裂纹萌生于铆钉孔孔壁粗糙处或蒙皮表面划伤部位，局部表面完整性较差是出现横向裂纹的关键原因。提高钛合金零件表面完整性，可以有效降低零件疲劳裂纹的产生。
2013 Vol. 56 (16): 150-153 [
摘要
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154
TC4钛合金喷丸强化表面性能对比研究
张新华
采用干式喷丸与湿式喷丸两种工艺方法对TC4钛合金薄板表面进行了处理，然后对其表面宏观形貌、表面硬度以及两种喷丸工艺所引入的残余应力沿厚度方向分布状态进行了测试，根据测试结果分析干式喷丸与湿式喷丸两种工艺处理效果的特点。结果表明：对于TC4钛合金，经湿式喷丸处理后其材料表面粗糙度值与干式喷丸试件相比降低了29.1%；两种处理方法对材料均有不同程度的表层硬化作用，与干式喷丸相比湿式喷丸处理后试件表面硬化程度略高；湿式喷丸引入的最大压缩残余应力比干式喷丸增大了11.2%。
2013 Vol. 56 (16): 154-156 [
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157
钛合金喷丸强化影响因素分析研究
尚建勤
挖掘喷丸强化及其主要影响因素内涵，剖析钛合金零构件喷丸强化问题，明确钛合金零构件，尤其是薄壁钛合金零构件喷丸强化突出问题的基本解决途径。
2013 Vol. 56 (16): 157-159 [
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160
TC4钛合金搅拌摩擦焊焊缝成形及微观组织研究*
李继忠，董春林，栾国红，李辉，孙志彬，周海峰
通过优化搅拌头结构和焊接工艺参数，研究了TC4钛合金搅拌摩擦焊焊缝成形过程及微观组织。研究结果表明，搅拌头结构对焊缝成形影响显著，增大轴肩和搅拌针直径有利于消除缺陷；在焊接过程中，当热输入量较低时，搅拌区由α相超细等轴晶组成，当热输入量大于β相变温度，搅拌区全部由片层状α+β双相组织构成。
2013 Vol. 56 (16): 160-163 [
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