TC6钛合金高温变形力学行为研究

在Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机上对TC6钛合金在温度 80 0～ 10 4 0℃、应变速率 10 - 3～ 5 0s- 1、最大变形程度 5 0 %条件下的高温变形行为进行了研究。研究结果表明合适的工艺参数范围为变形温度 92 0～ 95 0℃、应变速率 1 0～ 1× 10 - 3s- 1。在分析其变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上提出了一种本构关系回归模型     

TC6钛合金的高温变形行为及组织演变

在Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机上对TC6钛合金在温度800℃～1040℃,应变速率10s～50s、最大变形程度50%条件下的高温流动应力变化规律进行了研究,进而分析了变形参数对微观组织的影响。结果表明合适的工艺参数是变形温度为920℃～950℃,应变速率为1.0s-1～1×10-3s-1。在变形过程中,变形温度对α相体积分数有着显著影响,应变速率对α相体积分数影响不大,但对α相晶粒的形态有一定的影响。最后在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上提出了1种本构关系模型,其拟合精度较高,为进行钛合金高温变形过程的数值模拟打下了较好的基础。     

钛合金TC4切削过程流动应力模型研究

运用有限元技术对切削过程进行仿真可以预测切削力、切削温度、应力分布,优化刀具参数和切削条件。建立适合于切削条件中大应变、高应变率条件下材料的流动应力模型,是切削过程有限元仿真的关键技术。文章通过正交切削实验和有限元迭代的方法,修正了难加工材料TC4在大应变、高应变率条件下的J-C流动应力模型,使修正模型能够适应切削仿真中的大应变、高应变率要求。计算结果表明,采用新的J-C流动应力模型进行计算,所得主切削力值与实验测量值的平均误差从36.28%降为12.06%,进给力的平均误差由原来的61.03%降为现在的25.57%。该修正的流动应力模型比用霍普金森实验所得到的流动应力模型更适合于切削过程的有限元仿真,可以提高切削仿真的计算精度。     

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。     

一种新型的TC4钛合金的热变形抗力模型

用Gleeble-3500型热模拟试验机对TC4钛合金在变形温度750～950℃、应变速率0.1～50 s-1、最大变形量为50％条件下进行高温变形试验,进而分析了变形参数对变形抗力的影响.结果表明,高温压缩时,TC4钛合金的真应力-真应变曲线呈现出明显的动态再结晶特征;变形抗力受变形温度和应变速率的影响显著,受应变的影响较小,随变形温度的升高、应变速率的减小,变形抗力显著降低.最后提出了一种新型TC4钛合金高温变形的变形抗力模型,该模型拟合精度较好,计算值和实验数据的平均相对误差为5.25％,可以为热轧提供可靠的计算数据.     

TC4钛合金高温本构关系的研究

在Gleeble-1500热模拟机上对TC4钛合金进行高温热压缩试验,热模拟压缩试验变形条件:温度800～1030℃,应变速率0.001～10 s-1;变形程度60％.结果表明:TC4钛合金在变形开始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加,当应变超过一定值后,流动应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;变形温度、应变速率的减小使TC4钛合金高温变形时的峰值应力显著降低.并通过对数据的回归处理,确定了合金在(α+β)相区地热变形激活能是565.96 kJ/mol,β相区是402.879 kJ/mol.研究发现峰值应力σp、稳态应力σres、峰值应变εp、稳态应变εres等与Z参数之间呈线性关系.     

TC4钛合金惯性摩擦焊接头塑性金属流动行为研究

分别对相同焊接面积和不同焊接面积的TC4钛合金棒材进行惯性摩擦焊试验,通过镶嵌标示材料的方法,探讨了其焊缝附近塑性金属的流动行为。研究表明,在焊接过程中,焊缝附近塑性金属呈两种运动方式:焊缝面的水平圆周运动和焊缝厚度方向的螺旋前进运动。当焊接面积相同时,塑性金属在摩擦扭矩、顶锻压力和"X"形焊缝的作用下,以螺旋的流动方式向焊缝流动。外缘塑性金属最先流出焊缝形成最初的飞边,随后内部金属流出形成接近焊缝的飞边。当焊接面积不同时,在摩擦扭矩、顶锻压力和"弧"形焊缝的作用下以螺旋的流动方式向焊缝流动,细端外缘塑性金属最先流出焊缝形成最初的飞边,随后细端内部金属流出形成接近细端焊缝的飞边,当细端飞边达到与粗端焊接面积相同时粗端才会出现飞边。     

等离子烧结态TC4钛合金热变形行为及本构模型研究

在Gleeble-1500D热模拟机上对等离子烧结态TC4钛合金开展单向热压缩实验,研究该合金在应变速率为10-3～5 s~(-1)、变形温度为850～1050℃条件下的热变形行为。根据Arrheniu方程构建符合等离子烧结态TC4钛合金高温塑性变形的本构方程。结果表明:在初始变形阶段,由于加工硬化的作用,等离子烧结态TC4钛合金流变应力值随应变的增加迅速达到峰值应力,而后应力值开始减小并趋于稳定,表明该合金变形行为符合稳态流变特征;采用所建立的等离子烧结态TC4钛合金的Arrhenius双曲正弦本构方程能够较好地预测TC4钛合金的峰值应力,且预测值与实测值之间的平均相对误差为6. 73%。在950℃和0. 1 s~(-1)以及1050℃和5 s~(-1)条件下,模型平均相对误差绝对值分别为2. 03%和4. 67%。等离子烧结态TC4钛合金的平均变形激活能为411 k J·mol~(-1),平均应变速率敏感指数为0. 21。     

Hot deformation behavior and microstructure evolution of TC4 titanium alloy

The hot deformation behavior of Ti-6Al-4V(TC4) titanium alloy was investigated in the temperature range from 650 °C to 950 °C with the strain rate ranging from 7.7×10-4 s-1 to 7.7×10-2 s-1.The hot tension test results indicate that the flow stress decreases with increasing the deformation temperature and increases with increasing the strain rate.XRD analysis result reveals that only deformation temperature affects the phase constitution.The microstructure evolution under different deformation conditions was characterized by TEM observation.For the deformation of TC4 alloy,the work-hardening is dominant at low temperature,while the dynamic recovery and dynamic re-crystallization assisted softening is dominant at high temperature.     

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。     

High temperature deformation behavior of the TC6 titanium alloy under the uniform DC electric field

High temperature deformation behavior of the TC6 titanium alloy under the uniform direct current (DC) electric field was investigated in this study. Based on the physical properties and the equilibrium phase diagrams calculated by the JMatPro metallic material analysis software, the effects of electric field on the mechanical properties of the TC6 and the underlying mechanism were analyzed. The results show that the ductility and failure strain of TC6 at 600 °C (around the recrystallization temperature) are improved about 100% due to the promotion effect of “electron wind” on the dislocation, showing a rather good potential for future practical applications. However, the ductility of TC6 is decreased when the electric field is applied at 900 °C because of its special effect on the phase transformation. Under the action of the DC electric field, the strength of TC6 increases about 15% at the temperature of 700–900 °C, indicating that the electric filed also affects the phase transformation within such temperature range. In addition, the elastic modulus of TC6 is decreased about 50% when the external electric field is applied at 600 °C. It is found for the first time that the electric field can change the elastic deformation behavior of metallic materials apparently under some special conditions.     

TC4-DT钛合金喷丸残余应力场及其热松弛行为

采用不同喷丸工艺对TC4-DT钛合金试样进行喷丸强化.使用X射线衍射仪分析了表层压应力场特征,研究了150 ℃和300℃保温过程中的残余应力热松弛规律.结果表明,喷丸后材料表面形成一定深度的残余压应力场,材料表面粗糙度增加.在时效过程中温度和保温时间对残余应力松弛的影响由热激活过程控制,应用Zener-Werft-Avrami公式分析了热松弛过程.     

TC4钛合金EB炉扁锭高温压缩变形行为和热加工图

采用Gleeble-3500热/力学模拟试验机对电子束冷床炉(EB炉)熔炼的TC4钛合金扁锭进行高温压缩实验,研究了TC4钛合金扁锭在变形量为40％,温度为1023～1173 K,应变速率为0.001～1 s-1的条件下热压缩变形行为.通过使用双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述TC4钛合金高温压缩变形时最大...     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为及其本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(摩尔分数,%)合金在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-3～100 s-1和变形率为50%条件下的高温变形行为.结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb- 0.2W-0.15B合金在高温变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加;当应变超过一定值后,流变应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;随着形变温度的升高和应变速率的增加,合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低.利用热模拟压缩实验数据,基于Arrhenius 方程和Zener-Hollomon参数,运用多元回归分析方法建立Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金在高温变形过程中的流变应力本构模型.应用DEFORMTM 3D软件验证该流变应力本构模型的有效性,结果表明所得高温流变应力本构模型能够较好地预测Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W- 0.15B合金的高温变形行为.     

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钛合金电热拉伸变形行为有限元模拟

为研究拉伸速率和温度对TC4钛合金性能的影响,采用电-热-力完全耦合方法,运用林建国统一粘塑性本构模型,使用有限元分析软件ABAQUS,对不同温度和拉伸速率下的TC4钛合金电热拉伸过程进行模拟研究,并选取目标温度为750℃、拉伸速率为1 mm·min-1的这一组模拟结果与试验结果进行对比.对比结果显示:有限元模拟中通电...