TiAl基合金超塑性变形的力学特征

研究了Ti-33Al－3Cr－0.5Mo（％）合金的高温拉伸力学性能。研究发现,在950℃下．合金试样就表现出了超塑性变形特征;在1000℃下,初始应变速率范围为2．0×10(－4)～6.0×10(-4)s(-1)时,试样的延伸率均大于200％．且最大延伸率为305％,相应的应变速率敏感性指数在0.33～0．57之间。对显微组织的分析结果表明,合金试样在超塑性变形过程中形成了大量孔洞,孔洞的连接是造成试样断裂的重要原因。     

TiAl基合金的超塑性变形机理

对国内外在TiAl基合金的超塑性研究中所提出的各种变形机理和调节机制进行了综述，并介绍和分析了该合金在超塑性变形中所呈现的各种应力-应变关系。     

TiAl基合金低温超塑性变形的力学行为

采用恒应变速率和应变速率递增实验研究了Ti 48Al 2Cr 0.2Mo(摩尔分数,%)合金在常压空气中的低温超塑性变形力学行为,并且探讨了TiAl基合金的低温超塑性变形机理。研究结果表明,TiAl基合金的变形组织具有良好的空气中低温超塑性变形性能。在t=900℃,ε·=5×10-4s-1时,伸长量δ达到最大值为413%,即使在较低的温度(t=800℃)和较高的应变速率(ε·=1×10-3s-1)下变形,伸长量δ值仍然超过300%。在整个变形区间m值均大于0.3,mmax为0.78。当t>900℃或ε·<5×10-4s-1时,剧烈氧化导致超塑性变形性能的恶化和脆性断裂。在900～950℃之间,TiAl基合金超塑性变形的热激活机制发生转变。实验测得TiAl基合金在800～900℃时超塑性变形的热激活能为Qav=178kJ/mol,这个数值介于γ TiAl的蠕变体积激活能和TiAl基合金的空位迁移能之间,而接近于后者,因此,TiAl基合金低温超塑性变形的速率控制机制是晶界扩散。     

热变形TiAl基合金的超塑性行为

采用包套锻复合热机械处理技术,在Ti-33Al-3Cr合金中得到了平均名义晶粒尺寸为1μm的热变形显微组织材料在1000—1075℃及10×10－6—8×10－3S－1的应变速率范围内显示良好的超塑性,其应变速率敏感系数高达0．9;热激活能仅为250kJ／mol．在1075℃及8×10－5s－1下得到517％的超塑性拉伸延伸率．获得高的超塑性拉伸值的机理是,动态再结晶导致应变速率硬化     

等温锻造态TiAl基合金的超塑性研究

研究了一种等温锻造态Ti-47Al-1Cr-1V-1.5Mo-1.5Nb(原子分数,%)合金的超塑变形行为和组织变化.结果表明在900℃,·ε=5×10-4s-1和大气条件下,合金的应变速率敏感性指数m大于0.5,延伸率为200%.超塑变形时,在γ相晶内、晶界和层状组织中发生了动态再结晶.动态再结晶可松弛界面滑动造成的应力集中,也为合金进一步的超塑变形创造了组织条件.γ晶粒中发生{111}1/2〈110]普通位错滑移、{111}〈101]超点阵位错滑移和{111}〈112]类型孪生变形.位错滑移和孪生既对变形做出贡献,同时也作为调节机制起作用.     

TiAl基合金的高温塑性变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机在变形温度为1 000～1 150 ℃、应变速率为10~(-3)～10~0 s~(-1)的变形条件下,研究Ti-47Al-2Cr-0.2Mo(摩尔分数,%)合金的热变形行为.利用光学显微镜和扫描电子显微镜分析合金在不同变形条件下的组织演化规律.结果表明:流变应力随着应变速率提高和变形温度降低而增大;在变形过程中,流变应力随着变形量增大而增大,当流变应力达到峰值后趋于平稳,表明合金在变形过程中发生了动态再结晶;热变形过程的流变应力可采用双曲正弦本构关系来描述,平均激活能为337.75 kJ/mol;从合金的组织演化过程中可以看出,合金中不均匀的原始组织得到明显均匀化,变形后的组织是由α_2/γ层片晶团和γ晶粒组成的双态组织,在α_2/γ层片晶团和γ晶粒的晶界交界处发现分布均匀的B_2相,并且随着变形温度升高B_2相数量逐渐减少.     

双相TiAl基合金中,层片间的塑性变形协调机制

研究并讨论了以三类不同孪晶关系存在的，层片间的塑性变形协调机制．结果表明，120°旋转孪晶层片间存在穿越和不穿越层片界面的塑性变形协调机制；两真李晶层片间可协调的塑性变形不穿越层片界面；而两伪孪晶层片间的塑性变形则是不协调的．     

γ—TiAl基合金的表面激光处理及超塑性扩散连接

较系统地研究了AiAl基合金激光快速熔凝组织细化特征及该类组织的超塑连接规律。结果表明,激光处理后试样表面熔凝区的组织主要为胞状枝晶组织,经后续热处理后转变为细小的等轴晶粒组织,并形成了良好的超塑连接条件。利用该表面组织对试样进行超塑扩散连接,探讨了连接温度,压力和时间对连接效果的影响。表面细化组织试样与整体细化组织试样的超塑连接具有基本相同的连接规律,在连接温度900℃,连接压力60MPa,连接时间1h条件下,可以实现试样的超塑扩散连接。     

提高TiAl基合金室温塑性的方法

TiAl基合金具有密度低、高温性能好等优点，但室温塑性低一直是阻碍TiAl基合金应用的重要原因。本文总结了TiAl基合金的室温塑性的主要影响因素，以及通过添加合金化元素、改善加工工艺等方法来控制显微组织、提高TiAl基金合金的室温塑性的研究进展。     

锻态Ti3Al基合金超塑压缩的力学行为及组织演变

Ti3Al基的Ti-24A1-14Nb-3V-0.5Mo(at%)合金为非理想的超塑材料.用超塑压缩方法研究了合金的超塑变形行为,分析了变形量和应变速率对流变应力及组织演变的影响.结果表明所研究合金的最佳超塑变形温度为980 ℃.在980 ℃,2×10-3s-1的条件下,应变速率敏感性指数值为0.55.应变速率对合金超塑压缩时的力学行为和组织演变有显著的影响.     

DYNAMIC RECRYSTALLIZATION IN SUPERPLASTIC DEFORMATION OF TiAl BASED ALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆＴｉＡｌｂａｓｅｄａｌｏｙｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｅｎｔｉｏｎ［１－３］．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｈａｔ,ｄｙｎａｍｉｃｒｅｃｒｙｓｔａｌｉｚａｔｉｏｎｉｓ...     

EBSD技术研究Ni-48Al金属间化合物超塑变形组织演变

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究在1075℃、初始应变速率1.5×10-3s-1条件下大晶粒Ni-48Al合金超塑变形过程中的组织演变。结果表明,变形前,大晶粒Ni-48Al合金以大角度晶界为主,小角度晶界比例极低。在超塑变形过程中,持续有取向差≤5°的小角度晶界产生。随变形量的增大,新形成的小角度晶界取向差增加,转变为取向差6°~15°小角度晶界,进而转变为取向差>15°的大角度晶界。小角度晶界的产生速率与小角度晶界转变为较大角度晶界的速率趋向一动态平衡。小角度晶界向较大角度晶界不断转变的结果使大角度晶界数量不断增加,最终导致晶粒显著细化。     

粉末冶金法制备超细晶AZ31镁合金及超塑性变形研究

采用粉末冶金法制备超细晶AZ31镁合金材料,并对其微观组织形貌及相成分进行研究；利用单向拉伸试验研究了该材料在不同条件下超塑性变形.结果表明,采用球磨、冷压制坯和热挤压法可获得晶粒尺寸在1微米以下的超细晶组织,该材料在250℃,1×10-3s-1的应变速率条件下获得了最大伸长率,基本达到超塑性状态.     

钛合金超塑性的影响因素研究

研究了钛合金超塑性的影响因素(晶粒尺寸、变形温度和应变速率),并综述了在不同影响因素下该合金的超塑性变形行为.     

Mechanical Characteristics of Superplastic Deformation of AZ31Magnesium Alloy

As the lightest constructional metal on earth, magnesium (and its alloys) offers a great potential for weight reduction in the transportation industry. Many automotive components have been already produced from different magnesium alloys, but they are mainly cast components. Production of magnesium outer body components is still hindered by the material’s inferior ductility at room temperature. Magnesium alloys are usually warm-formed to overcome this problem; however, it was observed that some magnesium alloys exhibits superior ductility and superplastic behavior at higher temperatures. More comprehensive investigation of magnesium’s high temperature behavior is needed for broader utilization of the metal and its alloys. In this work, the high temperature deformation aspects of the AZ31B-H24 commercial magnesium alloy are investigated through a set of uniaxial tensile tests that cover forming temperatures ranging between 23 and 500 °C, and constant true strain rates between 2 × 10⁻⁵ and 2.5 × 10⁻² s⁻¹. The study targets mainly the superplastic behavior of the alloy, by characterizing flow stress, elongation-to-fracture, and strain rate sensitivity under various conditions. In addition, the initial anisotropy is also investigated at different forming temperatures. The results of these and other mechanical and microstructural tests will be used to develop a microstructure-based constitutive model that can capture the superplastic behavior of the material. This article was presented at the AeroMat Conference, International Symposium on Superplasticity and Superplastic Forming (SPF) held in Seattle, WA, June 6–9, 2005.     

钛合金激光焊接接头超塑变形组织演变表征

研究了超塑性变形过程中TC4钛合金激光焊接接头各区域显微组织演变规律,并对相关参数进行表征。结果表明,随着超塑性变形的进行,接头内针状马氏体组织发生α′→α+β相变,同时针状组织长大为片层,接头各区域显微组织逐渐均匀化,促进超塑性变形的进行;随着变形的进行,等轴化率逐渐升高;随着变形温度的升高或初始应变速率的降低等轴化率逐渐上升,促进焊缝超塑性变形的进行。提出采用平均晶粒尺寸来表征热影响区组织的转变程度。随着变形的进行,平均晶粒尺寸逐渐增大,随变形温度的升高或初始应变速率的降低平均晶粒尺寸减小,这有利于接头组织的均匀化。