Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的热变形行为及本构方程的建立

通过热模拟压缩试验研究了Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金在变形温度950~1100 ℃,变形速率0.001~1 s^-1,最大变形程度50%条件下的热变形行为。结果表明：Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的流变应力对热变形工艺参数（变形温度和变形速率）的敏感性较高,其真应力-真应变曲线具有峰值应力、应变软化和稳态流动特征。采用Arrhenius双曲正弦函数和多元回归处理法确定了合金在试验条件下的应力指数n、变形激活能Q等材料参数,建立了Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金高温变形本构关系模型。     

高强韧Ti6246合金热变形行为及应变补偿型本构模型

在温度为1123~1423 K,应变速率为0.01~10 s-1条件下,对Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo(Ti6246)合金进行高温热压缩试验。研究温度、应变速率和应变对Ti6246合金高温流变应力的影响规律,建立了该合金考虑应变补偿的Arrhenius本构模型,同时获得了热激活能Q和本构模型中材料参数对应变的响应规律。将模型计算结果与热压缩试验值进行对比发现,预测结果较为准确,其相关系数(R)及平均相对误差(AARE)分别为0.9984和1.71%,表明该合金热变形过程中的流变应力可用构建的应变补偿Arrhenius本构模型来描述。     

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.     

Ti-2.7Cu合金热变形行为及本构关系研究

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对Ti-2.7Cu合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在变形温度740～890℃,应变速率0.001～10 s-1范围内的热变形行为,并计算了热变形激活能,构建激活能图。结果表明,合金的流动应力受变形温度和应变速率影响较大,在高温和低应变速率条件下,流变曲线大多呈现稳态流动特征;该合金的热变形激活能高于纯α钛合金和纯β钛合金的自扩散激活能,在此条件下合金的热变形是由高温扩散以外的过程控制;采用多元线性回归建立Ti-2.7Cu合金本构模型,经过误差计算得出,该模型的预测值偏差在10%和15%以内的数据点分别占87.12%和92.42%,相关系数和平均相对误差分别为0.9860和6.81%,具有良好的精度。     

3Cr20Ni10W2耐热合金钢高温塑性变形本构描述

通过等温热压缩试验获得了挤压态3Cr20Ni10W2耐热合金高温热塑性变形的真应力-应变曲线。结合Arrhenius双曲正弦本构方程,通过线性回归分析求解得到不同变形条件下本构模型中的热变形激活能Q,材料常数n、α及A,从而构建了用于表征3Cr20Ni10W2耐热合金流变应力与应变量、温度、应变速率之间内在关系的本构方程。流变应力的预测值与试验值较吻合,而且预测的最大相对误差为7.99%,相关系数为0.995。     

基于BP网络Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金等温压缩流变应力预测

通过对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金820~970℃,0.001~1 s~(-1)条件下的热模拟压缩试验,得到不同变形条件下的高温变形真应力-真应变曲线。基于此实验数据建立了该合金BP-ANN本构预测模型和传统的回归模型。结果表明:2个模型的最大相对误差分别为4.35%和13.9%,平均绝对误差AARE分别为1.42%和6.53%,说明BP-ANN模型具有较优异的预测能力,此模型可作为Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金高温变形本构模型。     

Ti-10.2Mo-4.9Zr-5.5Sn合金热变形行为及本构关系研究

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对Ti-10.2Mo-4.9Zr-5.5Sn合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究其在变形温度为670~820℃,应变速率为0.001~10s~(-1)范围内的热变形行为,并计算了热变形激活能。结果表明,合金的流动应力对变形温度和应变速率较为敏感,变形温度升高和应变速率减小都会使流动应力降低。该合金的热变形激活能高于纯α钛和和纯β钛合金的自扩散激活能;采用多元线性回归方法建立Ti-10.2Mo-4.9Zr-5.5Sn合金的本构模型,经过误差计算,得出该模型的相关系数和平均相对误差分别为0.987 5和4.99%,精度较高。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金高温变形流动应力预测模型

通过高温压缩模拟实验,分析了Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金在变形温度为850～1100℃,应变速率为0.01～10 s-1条件下的高温变形力学行为规律,并利用线性回归方法计算了不同温度范围内的应力指数n和变形激活能Q,获得了该合金高温变形力学行为计算模型.结果表明,Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金对变形温度和应变速率非常敏感.在恒温时流动应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率时随变形温度的升高而降低.在850～950℃时,n、Q分别为7.0874和610.463 kJ/mol;而在950～1100℃时,n=4.7324,Q=238.030 kJ/mol,该预测模型的计算值与实测值之间的相对误差分别为6.341%和6.957%.     

石油管用Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金高温流变行为及预测模型研究

通过使用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温单轴压缩试验,研究了Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金在温度800到1100℃,应变速率0.01到10 s-1条件下的高温流变行为。结果表明,Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的峰值应力随着变形温度的降低以及变形速率的增大而增大,软化机制在950℃以下为动态回复,在950℃以上为动态再结晶。通过使用线性回归的方法建立了Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的Arrhenius本构模型,计算得到该合金的热激活能为720.477 kJ/mol,应变速率敏感指数为4.809。通过引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的流变应力预测模型,通过对试验值和预测值的比对,相关系数达到96.9%,说明该模型具有较好的预测精度。     

添加稀土元素Y对Ti_2AlNb基合金高温变形行为及热加工工艺的影响

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti-22Al-24Nb合金和Ti-22Al-24Nb-0. 5Y合金试样进行等温恒应变速率压缩试验,研究了在应变速率0. 01～10 s~(-1)、变形温度900～1080℃条件下,添加稀土Y对Ti-22Al-24Nb合金高温流动应力及热变形激活能的影响规律,采用Prasad加工图分析了添加稀土元素Y对Ti-22Al-24Nb合金热加工工艺的影响。结果表明:添加稀土元素Y后,提高了Ti-22Al-24Nb合金的高温变形抗力和变形激活能,含稀土元素Y的Ti-22Al-24Nb-0. 5Y合金的峰值流动应力在各变形条件下均高于未添加稀土的Ti-22Al-24Nb合金,且随应变量的增加,其激活能升高,应变量为0. 6时,Ti-22Al-24Nb-0. 5Y合金激活能达到了668. 464 k J·mol~(-1),当应变量为0. 8时,随应变量的增加,合金变形激活能变化不大;添加稀土元素Y对Ti-22Al-24Nb合金加工图的失稳区域及功率耗散效率影响显著,添加稀土元素Y后,合金在加工图中的失稳区域扩大,提高了合金热变形过程中的功率耗散效率,减小了Ti-22Al-24Nb合金热加工工艺参数范围。     

Ti-6Al-4V热变形行为及利用多项耦合进行本构关系修正

采用热模拟试验机对钛合金Ti-6Al-4V进行高温压缩试验,研究其在850~1100 ℃温度下,0.001~0.1 s?1应变速率的流动应力行为。结果表明:钛合金Ti-6Al-4V具有应变速率、温度敏感性;随着温度的升高和应变速率的减小,流动应力逐渐降低,加工硬化速率与动态软化速率达到动态平衡。通过分析工艺参数对材料参数的影响,发现合金的材料参数(N、A、Q)随变形条件的变化而变化。在传统双曲正弦函数型Arrhenius方程的基础上提出一种考虑应变速率、温度和应变耦合修正的双曲正弦本构方程,并用相关系数R和平均相对误差(AARE)来评价所建立的本构模型的准确性,定量分析结果表明,修正的本构方程能够较准确地预测钛合金Ti-6Al-4V的流动应力。     

An adaptive constitutive model of the Ti-6.29Al-2.71Mo-1.42Cr alloy in high-temperature deformation

In this paper, an adaptive constitutive model has been acquired with the help of a fuzzy set and an artificial neural network, so as to represent the deformation behavior of the Ti-6.29Al-2.71Mo-1.42Cr alloy in high-temperature deformation. In establishing this model for the constitutive relationship of this alloy, the process parameters of deformation temperature, strain rate, and strain were taken as three inputs, and the flow stress was taken as an output. Data from “teaching samples” and testing samples were obtained from the experimental results in the isothermal compression of the Ti-6.29Al-2.71Mo-1.42Cr alloy. By comparison of the calculated results with the experimental data from the testing samples, it was verified that the present adaptive constitutive model to predict the flow stress of the Ti-6.29Al-2.71Mo-1.42Cr alloy has good learning precision and generalization.     

Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe低成本钛合金的热压缩变形行为

为研究钛合金的热压缩变形过程中流变应力、显微组织等随变形条件的变化,对自行研制的Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe低成本钛合金在Gleeble 1500D热模拟实验机上进行高温压缩变形实验。对d 8 mm×12 mm的试样进行等温压缩变形实验,研究该合金在变形量为30%、50%和70%(对应真应变为1.2)、变形温度为800~950℃、应变速率为0.01~10 s 1条件下的变形行为、流变应力的变化规律以及变形条件对显微组织的影响。结果表明:该合金流变应力受变形温度和应变速率影响显著,流变峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低。采用Arrhenius双曲正弦模型确定该合金在本实验条件下的变形激活能Q=214.22 kJ/mol和应力指数n=3.81,并根据得到的参数建立相应的热变形本构关系为=6.91×108[sinh(0.011σ)]3.81exp[214 220/(RT)]。通过显微组织观察发现,在950℃、变形速率≥0.1 s 1时,发生再结晶现象,且随着变形速率的增加,再结晶现象越明显。     

Ti-22Al-26Nb合金热变形本构方程建立及软化行为研究

作为最具潜力的航空航天高温结构材料,Ti2AlNb基合金具有高的比强度和良好的高温蠕变性能。本文对热轧态Ti-22Al-26Nb合金高温变形中的力学行为和再结晶行为进行研究,建立其高温本构关系模型,对其中呈现出的动态再结晶多应力峰值曲线特征（以1000℃,0.1s-1为例）进行拟合分析。结果表明：基于双曲正弦函数建立Ti-22Al-26Nb合金的高温本构关系模型的精度较高,最大误差为2.6%,可以很好地描述合金在高温变形时各热力学参数之间高度非线性的复杂关系,由修正的Avrami方程预测得知再结晶体积分数与应变呈现典型的再结晶动力学增长趋势,揭示了该合金高温变形过程中复杂的软化行为。     

MoNb合金热变形行为及本构关系

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对MoNb合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究该合金在变形温度900~1200℃和应变速率0.01~10 s^-1条件下的热变形行为,计算其热变形激活能。结果表明:变形温度和应变速率对流动应力具有显著影响,流动应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。误差分析表明,采用多元线性回归法建立的MoNb合金本构关系模型具有较高的精度,该模型的预测值误差小于10%的数据点占总数的92.86%,相关系数和平均相对误差分别为0.976和4.08%,能较为准确的预测合金的高温流动应力。     

Ti3Al基合金的弹性变形能与空蚀

利用旋转圆盘装置研究了Ti3Al基合金Ti-24A1-15Nb-1Mo的空蚀行为，并用洛氏硬度仪模拟空蚀过程中微射流所产生的局部载荷对Ti-24A1-15Nb-1Mo合金的作用，测量了压头加载过程中该合金吸收的总能量和弹性变形能(选择我国水利机械常用0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢作对比材料)。结果表明：Ti-24Al-15Nb-1Mo合金的抗空蚀性能优于0Cr13Ni5Mo不锈钢，空蚀40h后前者的累积体积损失量仅为0．551mm^3，而后者的累积体积损失量达到2．615mm^3；在局部载荷作用下，Ti-24Al-15Nb-1Mo合金不仅有较高的加工硬化能力，而且有较好的弹性性能；在压痕试验中其弹性变形能在总变形能量中所占比例达到1／3。这些性能特点使Ti-24Al-15Nb-1Mo合金在空蚀过程中能吸收和释放较多的冲击能量，延缓裂纹形成，减少体积损失，呈现良好的抗空蚀性能。     

Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B钛合金的热压缩行为(英文)

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对低成本钛合金Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B的热压缩行为进行研究。采用的应变速率分别为0.01、0.1、1.0和10s1,选用的温度分别为800、850、900和950°C,试样的变形量最大为70%。结果表明:峰值流变应力随着温度的增加和应变速率的降低而降低;根据Arrhenius公式获得该合金在本实验条件下的本构方程为ε=6.1×1012[sinh(0.0113044σ)]3.35×exp(-261719.8/RT),并得到了该合金的加工图。当应变速率大于等于1.0s1时,合金内发生动态再结晶现象,且应变速率越大动态再结晶现象越明显。     

High-Temperature Oxidation of Ti-48Al-2Nb-2Cr and Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo

The short-term oxidation behavior of a-TiAl alloy (Ti-48Al-2Nb-2Cr) was compared andcontrasted to that of an₂-Ti₃Al base(Ti-25Al-19Nb-3V 1Mo) alloy. Oxidation ofTi-25Al-10Nb-3V-1Mo was found to occur at a moderate rate at 800°C, in aN₂ + 20% O₂ environment. A largeincrease in the oxidation rate occurred above thistemperature. This large weight increase was attributedto a breakdown in the protective oxide scale on the surface of the₂ intermetallic alloy, therebypermitting rapid diffusion of oxygen and nitrogen to thesurface of the intermetallic. The oxidation rate of thisalloy at 1200°C was not significantly higher thanthe oxidation rate at 1000°C. In contrast, theoxidation rate of Ti-48Al-2Nb-2Cr remained low up to1200°C. At this temperature, a significant increasein oxidation was observed and was attributed to acceleratedoxygen diffusion through the ₂ phaseand increased solubility of oxygen in the gamma phase ofthe intermetallic microstructure. This weight increaseoccurred despite the fact that at 1200°C, theintegrity of the oxide layer formed on the surface ofthis alloy was maintained. The results of this studyillustrate the need for developing protectiveenvironmental coatings tailored to the individualintermetallic alloy.     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金形变软化行为及本构方程建立

使用型号为Gleeble-3500的热压缩实验机进行热压缩实验,在实验中调控温度和应变速率,绘制流变应力曲线图并进行分析。对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度为360~480℃、应变速率为0.001~1 s^-1、并且热压缩试样的最大变形程度为60%条件下的形变软化现象进行了研究。经研究发现,Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的形变软化行为主要受其在不同变形条件下的动态再结晶行为的影响。设定材料常数α、n、A和Q与应变构建影响关系,将应变考虑在内后,建立了Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金本构方程,其平均变形激活能为232.54 kJ·mol^-1。进行了误差检验,得到的峰值应力的实验值与计算值的平均相对误差的绝对值仅为5.5%,说明了建立的本构模型精度较高。