粉末TC4钛合金热压缩动态软化行为分析

通过热模拟压缩实验获得的应力应变曲线表明粉末TC4钛合金在温度为850~950℃,应变速率为0.1~10s_^-1范围内变形时具有加工硬化和连续的动态软化特性,建立了材料本构方程,很好的描述了粉末TC4钛合金的流变行为。进一步对动态软化行为进行了分析,并计算了各种因素对软化的影响程度。结果表明：变形温度越低,应变速率越小,流动软化程度越大;在应变速率为1s_^-1和10s_^-1时,主要是变形热导致流动软化;当应变速率为0.1s_^-1,温度为850℃和900℃时,有变形热、动态相变和α相形态演化三种软化因素,且温度越低,α相形态演化导致的软化占比越大,温度增加,动态相变软化所占比例增加;当应变速率为0.1s_^-1,变形温度为950℃时,有变形热和动态相变两种软化因素,变形量增加,动态相变软化所占比例增大。     

TC4钛合金降温压缩变形行为

研究了TC4钛合金不同应变速率和降温速率时降温压缩过程的流变行为,发现降温压缩瞬时温度下的材料流动应力低于相同温度下的恒温压缩流动应力。经过XRD检测方法分析不同热和变形历史条件下试样的相含量得出,虽然降温和变形过程都促进了β相向α相的转变,但由于降温压缩试样的初始温度较高,变形后其β相的含量高于相同温度的恒温压缩试样,导致降温压缩流动应力较低。通过引入降温影响因子改进了混合物法则,准确地表征了降温过程流动应力与相含量之间关系。     

TC4钛合金热变形行为研究及本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10s-1条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10s-1变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1s-1条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800℃、850℃和10s-1条件以及在900℃、950℃和0.1s-1条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

TC4钛合金电塑性压缩流变应力分析

采用Gleeble-1500D热-力学模拟机,将不同晶粒尺寸的TC4试样分别以0、10、30、50和70℃/s的升温速度加热至700℃进行单向压缩并得到流变应力曲线图,结合SEM、TEM等研究了电流作用下TC4钛合金高温压缩过程中流变应力的变化及影响因素。结果表明,无电流时流变应力超过1000 MPa,在电流作用下可降至600 MPa以下。小电流下TC4试样发生动态再结晶,应力随应变快速增大到应力峰值,后又快速下降至稳定状态;大电流下发生动态回复,局部有动态再结晶,无应力峰值,应力最大值低于400 MPa,且电流越大,β相转变为α相的相变越完全。分析认为,TC4钛合金的流变应力受电流大小、动态再结晶和相变的共同影响,电流促进动态再结晶和相变并降低流变应力。     

TC4钛合金高温压缩球化动力学模型

在Gleeble-3800热模拟试验机上对TC4钛合金进行单向压缩实验,研究该合金在压缩量为50％、 温度为700～900℃、 应变速率为0.001～1 s-1条件下的高温变形行为.用金相显微镜观察TC4钛合金高温压缩实验后的微观组织,研究TC4钛合金的动态再结晶过程,分析了影响TC4钛合金层状组织动态球化的因素.用三...     

TC4-DT钛合金的热变形行为研究

利用Gleeble-1500型热模拟压缩试验机,研究了TC4-DT合金在750～950℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为50%条件下的热变形行为,分析了该合金的流变应力变化特点及显微组织演变规律,建立了该合金的Arrhenius型本构方程.结果表明:流变应力随变形温度降低及应变速率增大而升高;变形温度与应变速率对TC4-DT合金显微组织影响显著,随着变形温度的升高及应变速率的降低,片层组织球化现象越明显;应变速率敏感指数随变形温度的升高而增大;在本实验条件下,TC4-DT合金的热变形激活能为603.51 kJ/mol,表明该合金的热变形主要是由高温扩散以外的过程控制,认为有动态再结晶发生.     

置氢TC4钛合金室温变形行为研究

通过压缩试验研究了置氢TC4合金的室温变形行为,采用OM、TEM、XRD等分析手段研究了氢处理对TC4钛合金室温组织和变形机制的影响.结果表明,氢作为β相稳定化元素,改善了TC4钛合金淬火的亚稳相结构,促进了斜方α″马氏体和体心β相的生成.氢含量0.45%(质量分数,下同)时,合金中以α″相为主,变形方式为孪晶变形,变形能力提高幅度较小;氢含量超过0.59%时,合金中保留了大量β相,变形方式以滑移为主,变形极限大大提高.     

TC4-DT钛合金的热变形行为研究及加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度850～980℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为50%条件下的热变形行为。根据应力–应变曲线分析了该合金的流变应力变化特点,建立了该合金的Arrhenius型本构方程及加工图。结果表明:流变应力随变形温度降低及应变速率增大而升高;变形温度与应变速率对TC4-DT合金应力影响显著;本实验测得的平均激活能为587.2 kJ/mol;该合金合适的加工条件为<0.6 s-1,温度大于850℃。     

TC18钛合金的热压缩行为及组织演变规律

利用热压缩法研究了TC18合金的热变形行为,并利用TEM和EBSD研究了热压缩过程的显微组织演化。结果表明,TC18合金650℃流变曲线呈现单一峰值的动态再结晶特征,变形温度的提高使单一峰值的特征逐渐减弱直至消失。650℃,0.001 s-1时出现大量细小的再结晶晶粒,说明这时以再结晶为主;温度提高到810℃时,出现了规则的位错列和位错胞及介于位错胞之间的无位错区,说明这时出现回复和再结晶共存的现象。EBSD观察结果表明,在各个变形条件下β相亚结构比例都要高于α相,说明β相比α相更易发生回复现象;随变形温度提高和变形速率降低,β相发生回复的体积分数增加。     

高氧TC4钛合金β相区变形行为研究

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机研究了高氧TC4钛合金在温度为990~1 030 ℃、应变速率为0.01~1.0 s-1、变形量为60%时的变形行为及微观组织特征,并构建了该合金的本构方程。结果表明,高氧TC4钛合金在β单相区变形时随着应变速率的增加和变形温度的降低,其流动应力显著增加,该合金在β相区的变形激活能为141 kJ/mol。在990~1 030 ℃加热温度下,原始β晶粒尺寸在250~255 μm范围内,晶粒尺寸对温度不敏感。随着应变速率的增大,原始β晶粒沿着垂直于压缩轴方向被拉长,在被拉长的原始β晶界上可观察到β再结晶晶粒。     

TC4-DT钛合金热变形本构方程

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度1163K~1293K、应变速率为0.005s~(-1)~0.5s~(-1)、变形量为60%条件下的热变形行为。根据应力-应变曲线分析该合金的流变应力变化特点,建立该合金的Arrhenius双曲正弦型本构方程。结果表明,所建立的本构方程与实验值吻合程度较高,为制定TC4-DT钛合金热加工工艺规范提供理论依据。     

TC4钛合金扩散连接区热变形特性行为研究

以TC4钛合金扩散连接区为研究对象,在变形温度920,950,980,1010 ℃及应变速率0.01,0.1,1,10 s-1的条件下进行热变形试验,研究了变形温度和应变速率对TC4钛合金扩散连接区流变应力和微观组织的影响规律。研究结果表明：TC4钛合金扩散连接区在高温下具有明显的动态软化特征,流变应力随变形温度的升高而降低,随变形速率的提高而增大;高温变形后扩散连接界面消失,随变形温度的增加,等轴α相的体积分数减少,同时伴有短棒状和板条状的次生α相出现,且次生α相的体积分数随应变速率增加逐渐降低;当变形温度达到1010 ℃时,出现马氏体α′相;以双曲正弦形式修正的Arrhenius方程为基础,建立了TC4钛合金扩散连接区双曲正弦本构方程以及热加工图,确定TC4钛合金扩散连接区的最佳变形温度为920~950 ℃,变形速率为0.01~0.1 s-1。     

退火温度对TC4钛合金动态断裂韧性的影响

采用示波冲击法,对750℃、相变点以下(20～60)℃、相变点以上10℃等7种不同热处理状态TC4钛合金的动态断裂韧性进行了测试,结合金相组织观察及扫描电镜断口形貌观察,分析了初生α相含量及次生α相形貌对TC4钛合金动态断裂韧性的影响.结果表明,对于初生α+β转变组织的TC4合金,初生α相含量在47％～50％范围,次生...     

放电等离子烧结TC4钛合金热塑性变形行为与热加工图研究

以采用放电等离子烧结技术制备的Φ8 mm×12 mm TC4钛合金粉末预锻体为研究对象,采用Gleeble-1500D热模拟试验机在850～1050℃、0. 001～5 s~(-1)条件下进行热塑性变形行为研究。结果表明,相较于温度的变化,应变速率改变对TC4钛合金的热变形产生较大影响。在高温条件下(T> 1000℃),放电等离子烧结后的TC4钛合金粉末对应变速率的变化更为敏感;在加工过程中应避免高应变速率(■≥0. 22 s~(-1))下的变形。在高温条件下(T> 970℃),应变速率应低于0. 007 s~(-1),以避免流动不稳定的发生。放电等离子烧结TC4钛合金粉末热加工的最佳参数范围为930～1020℃、■<0. 007 s~(-1)。     

TC4钛合金的热变形行为及其影响因素

利用Gleeble1500热模拟机测试了Ti6Al4V合金在不同温度和不同应变速率下的真应力真应变曲线,观察热变形前后的组织,分析变形温度、应变速率、原始组织和热处理工艺对合金的热变形行为的作用及影响规律。结果表明,在应变速率为8.3×10-3s条件下,合金在600℃热变形时软化机制以动态回复为主,800℃至900℃热变形时软化机制以动态再结晶为主;700℃热变形时动态回复和动态再结晶可同时发生。淬火和时效可提高合金的热变形抗力。合金在600℃变形时,热变形抗力对在8.3×10-2s-8.3×100s范围变化的应变速率敏感性较差;当应变速率降至8.3×10-3s-1时,热变形抗力有较大幅度的降低。在相同的变形条件情况下,魏氏组织的流变应力高于等轴组织。     

TC6钛合金中等轴初生α相析出长大行为

通过改变热处理条件研究TC6合金相变过程中扩散控制下等轴α相析出长大机制,推导α相在相变过程中的长大速率和影响因素,讨论了相变结束后初生α晶粒长大机制,提出了界面张力作用下晶界扩张后消失的晶粒合并长大的假设,并通过透射电镜观察和图像分析验证上述机制.     

热氢处理对TC4钛合金切削加工性的影响

采用热氢处理技术对TC4钛合金进行了渗氢处理,对不同氢含量试件进行车削试验,测量切削力、表面粗糙度以及观察切屑形貌,研究氢对TC4钛合金切削加工性的影响.结果表明:渗入一定量的氢后,TC4钛合金的切削加工性得到改善;并且在所研究的氢含量范围0～0.45%内存在一个最佳切削氢含量范围,为0.30%～0.40%,其中最佳切削氢含量为0.32%.此时,切削力降低约10%,表面粗糙度减小约38%,切屑由带状变为节状,可切削加工性最好.     

初生α相含量对TC4 ELI钛合金动态应力应变行为的影响

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对低间隙Ti-6Al-4V(TC4 ELI)钛合金中4种初生α相含量不同的等轴组织在不同应变速率(2 000、3 000和4 000 s 1)下进行动态压缩试验,通过动态压缩试验得到材料的动态真应力—应变(σ—ε)曲线,并利用金相显微镜(OM)等对试验后发生剪切失效破坏试样的端面进行观察分析。结果表明:随着初生α相含量的增加,TC4 ELI的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功(E)的变化规律不明显,在4 000 s 1应变速率加载条件下,4组试样均发生剪切失效破坏,在失效试样的端面观察到几乎呈同心的圆弧形白亮绝热剪切带(ASB),部分剪切带发生分叉,裂纹在剪切带内形核、长大和聚合,最终导致试样断裂。     

TC11钛合金热变形行为及微观组织演变

研究了TC11钛合金在高温下的变形行为以及显微组织变化。结果表明,在变形过程中,合金的流动应力随着变形温度的升高以及应变速率的降低而降低;同时合金的流动应力软化程度随着应变速率的升高而增加。通过真应变为0.6的热加工图分析可知,能量耗散率最高出现在940℃,0.001 s^-1的条件下,达到0.71;塑性失稳区出现在920～930℃、0.9～10 s^-1的变形工艺参数范围。TC11钛合金在热变形过程中,应变速率的增加、变形量的增加以及变形温度的升高都有利于促进α相的动态再结晶。     

合金元素对TC4钛合金动态力学性能的影响

利用分离式Hopkinson压杆装置,在应变率=2000,3000,4000s-1加载条件下,对4种TC4钛合金的等轴组织试样进行了动态压缩试验,得到了不同状态下的动态真应力-应变(σ-ε)曲线。结果表明:随着Al、V含量的增加,TC4钛合金等轴组织试样的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功都有所增加,动态力学性能有所提高;随着间隙元素含量的增加,TC4钛合金等轴组织试样的平均动态流变应力和冲击吸收功有所提高,而均匀动态塑性应变有所降低。