Effect of Temperature on Segregation and Deformation Mechanism of α+Ti2Cu Alloy during Semi-Solid Forging

以新型阻燃钛合金Ti14 (α＋Ti2Cu)为对象,研究了合金在不同温度半固态锻造过程中的偏析和偏聚现象及由此导致的变形机制的变化。结果表明,半固态温度影响液相含量和分布,随着温度的升高液相在晶界由不连续分布转变为连续分布析出,并最终形成了网状结构分布。锻造过程中由于液相和应力的共同作用出现了宏观偏析现象,液相在压力作用下的流动在晶界处产生了宏观液相/固相分离现象,靠近试样中心固相离子集中;这种现象导致了锻造过程中变形机制的变化,中心区仍旧是固相粒子的塑性变形为主变形机制,靠近试样外边缘主变形机制转变为固相粒子的相对滑移,通过唯象模型对其过程进行讨论     

温度对α+Ti_2Cu钛合金半固态偏析行为和锻造机理的影响（英文）

以新型阻燃钛合金Ti14(α+Ti2Cu)为对象,研究了合金在不同温度半固态锻造过程中的偏析和偏聚现象及由此导致的变形机制的变化。结果表明,半固态温度影响液相含量和分布,随着温度的升高液相在晶界由不连续分布转变为连续分布析出,并最终形成了网状结构分布。锻造过程中由于液相和应力的共同作用出现了宏观偏析现象,液相在压力作用下的流动在晶界处产生了宏观液相/固相分离现象,靠近试样中心固相离子集中;这种现象导致了锻造过程中变形机制的变化,中心区仍旧是固相粒子的塑性变形为主变形机制,靠近试样外边缘主变形机制转变为固相粒子的相对滑移,通过唯象模型对其过程进行讨论。     

Ti14合金半固态变形的晶界偏析行为

以新型阻燃钛合金Ti14(α+Ti2Cu)为对象,研究了合金在半固态条件下的晶界偏析行为.结果表明,Ti14半固态变形使得Cu元素在晶界偏聚,冷却后以Ti2Cu相偏析于晶界,偏聚和偏析过程与半固态变形温度具有较大的相关性;同时,提出了Ti2Cu相形核和析出长大动力学模式,并用非经典形核长大理论进行了解释.     

Ti14钛合金半固态氧化和变形行为研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了Ti14阻燃钛合金在990℃以上半固态条件下的氧化和变形行为，利用金相显微镜观察变形前后及氧化的微观组织形貌，采用X射线衍射(XRD)仪分析氧化层的组成，利用线扫描分析氧化层中元素分布。结果表明，半固态氧化温度升高，氧化增重急剧增加，表面氧化层中只存在Ti的氧化物，不存在Cu的氧化物，表面形成5层氧化层结构，熔融的晶界是氧向基体内扩散的优先通道；Ti14合金半固态变形中，晶界、晶内的Ti2Cu相熔融长大，形成宽化的晶界和网格状结构。     

半固态5083铝合金压缩变形行为及组织特性

采用Gleeble 3500热模拟试验机,分别对铸态和SIMA法制备的半固态5083铝合金压缩变形行为进行了研究,并结合压缩后的宏观形貌和显微组织对液相的流动规律进行了分析。结果表明,变形温度和应变速率是影响5083铝合金半固态坯料热压缩变形的两个重要参数;在半固态温度区间压缩变形时,铸态坯料整体应力水平明显高于SIMA法制备的半固态坯料;而在固态温度区间内高温压缩变形时,二者流变应力曲线特征相似,半固态坯料没有明显优势;两种不同状态5083铝合金固液两相区压缩变形时,存在3个典型变形区域,半固态组织中液相均匀分布于晶粒晶界处,而铸态组织中液相分布位置极不均匀,半固态5083铝合金压缩变形后试样的致密度和均匀性优于铸态材料。     

Microscopic Characterization of Semi-Solid Ti14 Alloy

采用热模拟系统研究半固态变形参数对合金微观组织演变和元素分布的影响,并讨论变形过程中的Ti2Cu析出行为。结果表明:微观组织,特别是Ti2Cu析出过程受变形参数影响较大;温度的增加,应变速率和变形量的降低将促进Ti2Cu在晶界的偏析,最终形成了网状晶界结构。分析认为:半固态晶界的析出过程主要受控于包晶反应,升温或降低其他变形参数将有利于液相在晶界的析出,形成晶界Cu元素富集区。液相的偏析和Cu元素的富集增加了该区域的包晶反应,最终在冷却过程中形成了粗大的网状晶界结构。     

Ti14合金半固态变形的组织演变特征

以新型阻燃合金Ti14合金(α+Ti2Cu)为对象,研究了Ti合金在固态和半固态变形的组织演变过程,分析了温度和变形量对合金晶粒形态和晶界特征的影响,结果表明:半固态条件下未发生动态再结晶,使得晶粒粗大,温度影响了液相的析出,随着温度的升高,液相析出量增加,并集中在晶界处,使得晶界宽化,由不连续转变为连续分布;变形量改变了晶界的界面能,促使晶界发生迁移和转动,导致弯曲的晶界向其曲率中心方向移动,三叉晶的交角向120°趋近。     

变形程度对7A04合金半固态触变组织的影响

获得具有触变特性的均匀的、近球形的显微组织是半固态触变成形工艺的基础和关键。以挤压态7A04合金SIMA法生成触变组织为例．研究变形程度对其半固态触变组织的影响。结果表明：在加热前的变形程度对显微组织的影响很大，随着变形程度的增加，晶粒尺寸减小，晶粒形状越趋于球形；当变形程度超过0．3时，晶粒尺寸及其球形化速度逐渐减慢并趋于稳定值。此外，经过冷变形后，晶粒内及晶粒间的偏析减小，晶界易被低熔点液相浸润．更易获得均匀的、近球形的触变组织。     

半固态加工变形温度对Ti14微观组织及变形机制的影响

研究了不同半固态加工变形温度下Ti14合金组织的演变规律,探讨了变形机制.结果表明:温度影响了液相的析出,随着温度的升高,液相形成量增加,并集中在晶界处,使得晶界宽化,由不连续转变为连续分布;由于晶界液相的增加,产生了润滑作用,使得晶界的摩擦力减小,滑移易于开动,加工变形机制由单一的固相塑变转变为以晶界滑移为主伴随少量固相塑变.     

不同半固态加工变形量的Ti14合金的微观组织和晶界特征

研究了Ti14合金半固态加工变形过程中合金组织的演变规律及晶界特征,探讨了不同变形量下晶粒长大的机制及晶界变化规律.结果表明:加工变形过程改变了液相的分布,使得液相沿晶界向试样表面流动;当变形量在45%～60%时,宏观组织粗大,晶界清晰,晶粒以Ostwald熟化机制长大;当变形量超过75%后,晶界细化并出现不连续晶界,晶粒以合并长大机制为主,遵循位向择优原则;变形过程中改变了晶界的界面能,促使晶界发生迁移和转动,导致弯曲的晶界向其曲率中心方向移动,三叉晶的交角向120°趋近.     

冷却方式对半固态Ti14合金微观组织的影响

采用OM,SEM,XRD研究不同的冷却方式炉冷(Furnace Cooling,FC)、空冷(Air Cooling,AC)和水淬(Water Quenching,WQ)对半固态Ti14合金微观组织形貌以及相组成的影响。结果表明:3种冷却方式均没有改变合金的相组成,但影响Ti2Cu相的形态和分布。炉冷后,Ti2Cu相以颗粒状按一定位向析出,并排列形成条状和树枝状;空冷后,Ti2Cu相以颗粒状和层片状分布于晶内和晶界;水淬后,晶界液相特征明显,晶内和晶界无明显析出。分析认为:半固态Ti14合金冷却过程中经历了包晶凝固,包晶反应发生在液相/β/Ti2Cu三线交点处,使得三线交点处的溶质分布很不规则,包晶相的形核和生长形态发生改变,同时,冷却方式不同影响包晶反应程度,从而影响后序的共析组织,使得不同冷却方式冷却后产生了不同的组织形貌。     

Cu 含量对Ti-Cu合金半固态可锻性及锻造后力学性能的影响

通过镦锻试验和模锻实验研究了Ti-Cu系合金半固态锻造行为,并对锻材进行了拉伸试验,讨论了Cu含量对半固态可锻性及力学性能的影响。结果表明：1000 °C至1150°C半固态锻造较常规锻造具有较小的顶锻压力;其中,1000 °C至1050°C间半固态锻造的Ti-Cu系合金均表现出较好的可锻性,在75%的锻造变形量下无明显缺陷。分析认为,Ti-Cu系列合金中含有较多的低熔点Ti2Cu相,随着半固态温度升高或Cu含量的增加,材料中的液相含量增加,增加的液相含量对变形起到润滑作用,减少了固相变形引起的应力集中,有效的降低了变形抗力,改善了成形性。力学性能研究表明：半固态锻造Ti-Cu系合金较常规锻造合金强度升高,塑性降低。随着Cu含量的升高,合金的强度明显提升,塑性降低。分析认为：力学性能的变化主要是由于Ti2Cu相析出含量、形态和分布相关,随着Cu含量和半固态温度的升高,更多Ti2Cu相在晶内和晶界析出,引起析出强化作用,同时,晶界析出的针状Ti2Cu相形成了偏析带,降低了合金塑形。     

半固态变形量对Ti14合金热稳定性的影响

研究新型阻燃钛合金Ti14(α+Ti2Cu)经不同变形量(45%～75%)半固态锻造后的热稳定性能,分析变形量对合金热稳定性能的影响。结果表明:变形量改变析出相的形态及晶粒尺寸,使合金具有不同的热稳定性能。随变形量的增加,Ti14合金热暴露后的强度呈先降低后升高的趋势,塑性有所改善。半固态变形量较小时(45%),合金晶粒粗大,Ti2Cu相呈长条状分布于晶界,高的强度取决于析出相强化作用;随变形量增大(75%),晶粒细化,Ti2Cu相呈颗粒状或短棒状弥散分布,产生细晶强化,使得强度和塑性都得到改善。断口分析表明:变形量较小,断口存在大量撕裂棱;变形量达到75%,断口以韧窝为主;表明析出相和晶粒尺寸共同决定Ti14合金的热稳定性能。     

半固态锻造Ti14合金的拉伸性能和组织演变特征(英文)

通过室温和高温拉伸性能测试,对比研究了Ti14合金经常规锻造(950℃)和半固态锻造(1000℃和1050℃)后试样在不同温度区间的宏观力学行为,分析了微观组织演变规律、断口微观形貌及断裂特征。结果表明:合金经半固态锻造后表现出高强度、低塑性的力学特征,随着半固态锻造温度的升高,合金力学性能下降。半固态锻造过程中组织的变化是引起力学性能差异的主要原因,而组织演变的主要特征是Ti2Cu析出相形态和分布的变化。随着半固态温度的升高,更多的液相在晶界析出,并在凝固过程中析出大量板条状Ti2Cu相,最终在晶界上形成偏析带组织。这种带状组织在拉伸过程中引发了解离断裂,导致了低塑性。此外,通过再结晶退火可以有效地细化半固态组织,改善强度性能。     

Microstructure evolution of processed Mg-Al-Zn alloy by equal channel angular extrusion in semi-solid isothermal treatment

1Introduction Thixoforming is one of the best methods regarding manufacture of Mg-Al-Zn alloy components because of its low resistance of deformation compared with solid metal forging and high mechanical properties of formed components compared with liqui…     

Influence of Processing Parameters on the Deformation Behavior of Ti14 Alloy Containing a Small Volume of Liquid

采用热模拟系统研究了半固态变形温度,应变速率和变形量对Ti14合金压缩行为和组织演变的影响。结果表明:温度和应变对Ti14合金半固态峰值应力影响较大,峰值应力随着温度的增加和应变速率的减小而降低。分析认为:半固态变形中,应变速率的变化会影响产生压缩变形所需的响应时间,而液相的含量受控于变形温度,随着变形温度的升高,组织中出现了网状晶界结构,使得变形机制由固相粒子的塑性变形转变为固液混合流动。此外,变形量对合金半固态变形的应力-应变影响较小,可以认为是液相的润滑作用和协调变形机制缓解了晶粒间的压缩应力和摩擦力,使得应力-应变变化不明显。     

High temperature deformation behavior and microstructure evolution of wrought nickel-based superalloy GH4037 in solid and semi-solid states

Cylindrical samples of Ni-based GH4037 alloy were compressed at solid temperatures (1200, 1250 and 1300 °C) and semi-solid temperatures (1340, 1350, 1360, 1370 and 1380 °C) with different strain rates of 0.01, 0.1 and 1 s⁻¹. High temperature deformation behavior and microstructure evolution of GH4037 alloy were investigated. The results indicated that flow stress decreased rapidly at semi-solid temperatures compared to that at solid temperatures. Besides, the flow stress continued to increase after reaching the initial peak stress at semi-solid temperatures when the strain rate was 1 s⁻¹. With increasing the deformation temperature, the size of initial solid grains and recrystallized grains increased. At semi-solid temperatures, the grains were equiaxed, and liquid phase existed at the grain boundaries and inside the grains. Discontinuous dynamic recrystallization (DDRX) characterized by grain boundary bulging was the main nucleation mechanism for GH4037 alloy.     

等温处理对挤压态AZ80A镁合金半固态组织的影响

采用应变诱发熔化激活法(SIMA)工艺制备了AZ80A镁合金半固态坯料,研究了保温温度和保温时间对半固态组织的影响。结果表明:随着保温温度的升高和保温时间的增加,AZ80A镁合金的平均晶粒尺寸与液相率都呈上升趋势,形状因子呈先增大后减小的趋势。半固态组织由α-Mg晶粒、Al、Zn元素富集形成的晶界处液相和晶内“小液池”组成,其组织演变分为初始晶粒合并长大,晶粒球化、彼此分离,最终合并粗化3个阶段。采用该种方法制备AZ80A镁合金半固态坯料时合适的保温温度为550 ℃、保温时间为45 min,此时半固态组织的平均晶粒尺寸、形状因子和液相率分别为89 μm、0.795和26.7%。     

Effect of yttrium on the microstructure of a semi-solid A356 Al alloy

The semi-solid slurry of an A356 Al alloy,which was grain-freed by yttrium,was manufactured by low temperature pouring.The effects of grain-refining on the morphology and the grain size of the primary α phase in the semi-solid A356 Al alloy were researched.The results indicate that the semi-solid A356 Al alloy with particle-like and rosette-like primary α-Al can be prepared by low temperature pouring from a liquid grain-refined A356 alloy.The grain size and particle morphology of primary α-Al in the A356 Al alloy are markedly improved by the addition of 0.5 wt.% Y.The fining mechanism of Y on the morphology and grain size of the primary α-Al in the semi-solid A356 Al alloy was delved.