应变量对TC21合金微观组织和拉伸性能的影响

研究了α+β两相区变形时不同应变量下,TC21合金的微观组织演变过程及拉伸性能变化规律.结果表明,应变量对初生α相的形态有显著影响;随应变量的增大,初生α相的形态由短棒状逐渐转变为等轴状;初生α相含量逐渐减少;初生α相等轴化程度越高、含量越多将有利于提高合金的强度;球化及针状的次生α相对提高合金强度有利,而片层状次生α相则使合金强度降低;确定了合金初生α相球化程度最好和含量最高的应变量在6.0附近.     

TA15钛合金片层状组织的球化行为

对原始组织为不同粗细片层组织的TA15钛合金板材在两相区进行75%的热轧变形,并用金相法观察变形后组织的球化行为,并分析变形机理。结果表明,晶内片层状α相随变形量增加发生球化,球化程度与片层状α相粗细有关,粗片层状组织发生扭曲和弯折,但等轴α晶粒较少;细片层状组织大部分发生球化,生成均匀细小的等轴组织,这说明原始组织片层状越细则变形后球化程度越高,组织更均匀细小。     

TA15钛合金片层状组织的球化行为

对原始组织为不同粗细片层组织的TA15钛合金板材在两相区进行75%的热轧变形,并用金相法观察变形后组织的球化行为,并分析变形机理。结果表明,晶内片层状α相随变形量增加发生球化,球化程度与片层状α相粗细有关,粗片层状组织发生扭曲和弯折,但等轴α晶粒较少;细片层状组织大部分发生球化,生成均匀细小的等轴组织,这说明原始组织片层状越细则变形后球化程度越高,组织更均匀细小。     

片层组织TA15钛合金的热变形行为及组织球化

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对片层组织TA15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究其在两相区860～970℃和应变速率0.01～1 s~(-1)范围内的热变形行为和组织球化过程。结果表明:片层组织TA15合金两相区变形应力对温度和应变速率很敏感,应力峰值高于等轴组织合金变形时的峰值,而且其前后应力的硬化率和软化率随着温度的降低和应变速率的增大而逐渐增大。应变对片层组织球化的影响最显著,在本实验条件下,片层组织开始球化的临界应变为0.34～0.59,完全球化需要的应变为3.4～6.8。TA15片层组织两相区变形应力的软化主要原因是片层组织球化和弯折。     

新型Ti5321合金片层组织的热变形行为

为研究具有原始粗片层组织的Ti5321合金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,在Gleeble-2800型热模拟试验机上进行高温热压缩试验,试验温度790~850 ℃,应变速率为0.01~1 s-1,变形量为30%~70%。结果表明：Ti5321合金的软化机制与片层组织球化和动态再结晶有关,变形量和变形温度是影响合金片层组织球化及β再结晶的主要因素。同一变形温度和应变速率下,随着变形量的增大.会出现片层α相球化及β相再结晶现象。当应变速率和变形量相同时,低温变形主要发生的是片层α相球化行为,高温变形发生的是β相的再结晶。     

Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金热变形行为及组织演变

通过对低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金热模拟压缩试验,得到了合金在不同高温变形条件下的真应力-应变曲线。结果表明,在β单相区应力-应变曲线呈现动态回复特征,在α+β两相区呈现典型动态再结晶曲线特征。变形组织由α相以及少量的β相构成,层片α相发生球化,随着变形温度升高,球化率降低,再结晶晶粒长大。在低应变速率变形时,流变应力软化机制以α相动态球化为主,高应变速率变形时除了球化外,片状α相周围有细小的再结晶晶粒形成。     

DP-GH4169合金在热变形中片层状δ相的球化行为及动力学模型

通过OM、TEM和热模拟压缩实验等分析测试方法，对DP-GH4169合金在热变形过程中片层状δ相的球化行为及动力学模型进行了研究。结果表明：片层状δ相的溶解行为主要为Nb原子由δ/γ相界到达基体γ的长程扩散控制；在热变形过程中，溶解对于片层状δ相的球化行为影响较小，片层状δ相的临界球化应变εc取决于变形温度和应变速率；在热模拟压缩实验范围内，片层状δ相的临界球化应变εc为0.04～0.10，且随着变形温度升高和应变速率降低而减小；热变形中片层状δ相的球化体积分数与热变形参数之间满足Avrami方程。     

基于定量金相学的TC17钛合金片层组织取向行为分析

基于定量金相学原理,结合有限元模拟技术,定量研究了TC17钛合金在等温锻造过程中片层α取向随应变量的变化规律。分析发现:当应变量小于0.38时,片层α的取向呈对称双峰分布,两峰值之间夹角约为60°,表明片层α具有择优取向,微观组织保持原始的网篮特征;随着应变量的增大,片层α的取向分布出现不对称双峰现象,某一峰值取向参数角的体积分数变大,两峰值之间的夹角变小,网篮组织被不同程度的打碎;当应变量达到0.77左右,片层α取向呈近似单峰分布,取向参数角在80°～90°附近的体积分数达到最大,片层α趋向垂直于压缩轴分布。     

温压缩变形过程中渗碳体的球化行为

在Gleeble-3500热模拟试验机上对原始组织为层片状珠光体的高碳钢进行温度为640～700℃、应变速率0-01～10s-1,最大真应变为1的温压缩变形.采用扫描电镜研究了该过程中渗碳体片层的组织演变情况,并用DEFORM-3D软件模拟了温变形过程中试样内部等效应变的分布情况.结果表明,温压缩变形过程中存在着形变不均匀性,使得试样心部和边缘组织形态有明显差异,随着应变速率的降低,边缘层片状珠光体组织球化为粒状珠光体;在变形过程中珠光体组织主要发生渗碳体片层的球化,随着应变量、应变速率以及变形温度的增加,渗碳体球化率明显增大.     

热变形参数对Ti6246钛合金显微组织的影响

使用Gleeble-3800热模拟机对Ti6246钛合金进行了等温热压缩试验,研究了变形温度、应变速率以及变形程度对合金显微组织的影响。结果表明:Ti6246合金经不同相区变形时,显微组织对热变形参数敏感性不同。变形温度对两相区变形后初生α相含量,β相区变形后β晶粒尺寸、数量的影响较为显著;应变速率则对两相区变形后初生α相的形态、β相区变形后β晶粒的取向和晶界再结晶有较大影响,且在低温,大应变速率时,观察到合金局部塑性流动现象;随着变形程度的增大,两相区变形后拉长的初生α相发生破断、球化,β相区变形后粗化的β晶粒呈现等轴形态。     

钛合金中α片层球化分数敏感性分析（英文）

基于机理型微观组织模型与梯度算法建立钛合金中α片层球化分数敏感性分析函数,将该函数应用于TC17合金中片层组织球化分数的敏感性分析。基于扫描电镜观测结果定量分析TC17合金等温压缩过程中工艺参数对球化分数的影响规律,并采用遗传算法优化其敏感性分析函数的材料参数。结果表明:当变形温度为1083 K、应变速率为0.01 s~(-1)、应变为1.2时,TC17合金片层α组织几乎完全转变为等轴α晶粒;随着应变速率的增加,片层α球化分数减少,这主要因为较低的应变速率为动态球化提供了足够的时间;而变形温度对片层α球化分数的影响受应变速率控制。此外,TC17合金片层α球化分数关于应变、变形温度和对数应变速率微分的预测结果与试验结果相吻合。     

热轧TC21板材中α相形貌的演变

研究了具有片层α组织TC21钛合金在β和α+β相区热轧制后的组织演变规律及其片层组织的球化机制。结果表明:变形温度及应变对具有片层α组织的TC21钛合金断裂及球化具有显著影响。当变形温度为990℃时,在β相区发生变形;当应变不小于0.51时,平行轧向和晶界附近的片层α组织首先发生断裂、球化,晶内片层α组织被压弯变形;当在接近相变点(即950℃)变形,应变达到0.92时,片层α组织发生球化;当在两相区较低温度,即910℃和870℃变形时,片层α取向杂乱,且被压弯成手风琴状,未发现球化。TEM观察分析发现,具有α片层组织的TC21钛合金球化过程是一个复杂过程,首先,通过动态回复或是晶界滑移使得α片层中形成α/α界面;然后,β相通过亚晶界楔入α片层,α片层解体;最后,通过物质末端迁移,发生球化。     

TC17合金在α+β两相区变形时的显微组织演变及其对流动应力的影响（英文）

基于显微组织表征和等温热模拟压缩试验,研究TC17合金在α+β两相区变形时的显微组织演变及其对流动应力的影响。研究表明:当变形温度为820和850°C时,随着应变的增加,α相的球化率略微增加;随着变形温度的升高,α相的球化率略微增加,但是α相的体积分数明显减小。当变形温度为780°C、应变速率为1 s~(-1)时,流动应力呈减小趋势;当应变为1.2时,由于位错湮没和α片层转动,流动应力未达到稳定状态。当变形温度为820和850°C、应变速率为1 s~(-1)、应变大于0.8时,由于加工硬化和动态软化的平衡作用,流动应力呈稳定状态。合金动态软化归因于α片层转动、动态回复和轻微的球化。     

TC4钛合金激光焊对接接头超塑变形显微组织

采用金相显微镜观察了钛合金激光对接接头超塑性变形前后各区域显微组织,并分析其形成机理.结果表明,变形温度的增加或应变速率的降低有利于TC4合金接头超塑变形,母材晶粒发生一定程度的长大,且α相的数量相对减小,而晶间β相数量逐渐增加,两相都有等轴化趋势;焊缝超塑性变形时,针状组织增厚成为片层状.变形过程中片层组织被打断,片层长度变短,具有球化的趋势;超塑性变形后焊缝截面显微硬度最大为380 HV,与变形前焊缝相比降低约50 HV,满足实际承载需求.     

Ti-575钛合金热变形行为及微观组织演变

本文以Ti-575钛合金为研究对象，分别对魏氏组织和双态组织Ti-575钛合金进行热模拟压缩实验，分析不同热变形条件下的真应力-应变曲线，构建了其在α+β相区的热变形本构方程，并分别探究了变形温度和应变速率对微观组织的影响。结果表明，流变应力值随着变形温度的升高而降低，随着应变速率的升高而升高；当应变速率为0.1 s-1及以上时，随着变形温度的升高流变曲线出现了不连续屈服现象。根据两种组织Ti-575钛合金流变曲线的峰值应力，分别计算出其在α+β相区的变形激活能，构建Arrhenius型热变形本构方程。在不同的热变形条件下，随着变形温度的升高，魏氏组织Ti-575钛合金动态再结晶的程度越来越大，而双态组织Ti-575钛合金等轴αp相体积分数和尺寸逐渐降低；随着应变速率的降低，魏氏组织Ti-575钛合金动态再结晶的程度逐渐增大，而双态组织Ti-575钛合金等轴αp相体积分数先减少后增加；双态组织Ti-575钛合金在830℃或1 s-1应变速率下热压缩时，显微组织中残留少量的粗片层α相没有发生相变，βt基体中会有硅化物析出。     

层片组织Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金动态等轴化动力学行为（英文）

通过等温热压缩实验研究Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金在温度750~950°C、应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的动态等轴化动力学行为。结果表明,层片组织α相的等轴化分数随变形温度升高和应变速率降低而增大,并构建了JMAK型等轴化动力学方程,且方程预测的等轴化动力学曲线与实验值吻合较好。此外,结合SEM和TEM微观组织观察发现,层片组织α相的动态等轴化过程分为两个阶段,首先是由动态再结晶和机械孪晶两个互相竞争的机制引起的晶界分离阶段;第二阶段中β相渗入α/α界面导致等轴化完成,β相渗入α/α界面实质上是由Al、Mo和V等合金元素的扩散造成的。     

α片层厚度对TA15合金动态球化行为的影响

分别以1020℃保温30min后空冷和炉冷得到的TA15合金为原材料,对其进行等温恒应变速率压缩试验,研究了温度800～950℃、应变速率0.001～1s-1、真应变0.51～1.20时,不同原始α片层厚度对TA15合金动态球化行为的影响。结果表明:真应力-真应变曲线均呈现出明显的流动软化,峰值应力和流动软化率对α片层厚度的依赖程度较小。当热变形参数相同时,细片状比粗片状组织更容易发生动态球化,这与其在试验范围内测得的变形激活能分别为597kJ/mol和650kJ/mol是一致的。TA15合金中片状α除了形成低和高角度界面及强烈的局部剪切带导致动态球化外,还有动态再结晶等其它方式。     

淬火及超塑性变形对TC4激光焊接头组织演变机制的影响

对经淬火处理后的TC4钛合金激光焊接接头进行超塑性变形试验,通过光学显微镜和扫描电镜观察接头在超塑性变形过程中的组织变化,研究其组织演变机制。结果表明,超塑性变形过程中焊缝和母材组织演变的趋势一致,均是由针状α′马氏体转变为等轴状组织,但母材中的α′相转变速度比焊缝快。变形过程中,焊缝和母材中等轴组织含量在逐渐接近,且存在均匀化现象。采用组织均匀化系数ΔS来表征焊缝和母材的组织均匀化程度,发现ΔS均随着变形量的增大呈现出逐渐增大的趋势:变形量为50%,ΔS为0;当变形量达到350%时,ΔS增至65.8%。变形初期,淬火TC4钛合金激光焊接接头的合金元素发生扩散,针状α′马氏体分解形成α相和β相的片层状组织,此时变形机制是动态再结晶和动态回复;随着变形量的增大,接头的片层状组织由于塞积,相互挤压造成破裂,在晶界滑移的过程中发生球化,晶界滑移是此时接头变形的主要原因。     

片状TA15钛合金在热变形过程中的动态球化动力学

通过等温热压缩实验定量地研究片层TA15钛合金在860～940℃,应变速率0.01～10s？1范围内的动态球化动力学。研究发现TA15钛合金的动态球化动力学和动力学速率对热变形参数很敏感。动态球化率随应变的增加、温度的升高和应变速率的降低而增大,且应变的变化规律遵循动力学Avrami模型曲线。通过模型预测球化开始应变和完全球化所需要的应变分别为0.34～0.59和3.40～6.80。动态球化动力学速率随着应变的增加呈现先增大后减小的趋势。球化动力学速率的峰值对应的球化率为20%～33%,且随着温度的升高和应变速率的降低而增大。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形及微观组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti-6Al-4V合金的高温变形力学行为和超塑性,并对试样断口附近的组织进行了观察。结果表明,随着变形温度的升高或初始应变速率的降低,Ti-6Al-4V合金的流动应力明显减小;Ti-6Al-4V合金的最佳超塑性变形工艺参数为880℃/0.001s-1,最大延伸率为689%,峰值应力仅为30.03MPa;在超塑性拉伸过程中,试样变形区发生明显的动态再结晶,使片层状的α相晶粒破碎、细化和等轴化,促进超塑性的增加;随着变形温度的提高、变形量增大和变形时间的加长,再结晶α相发生了聚集长大,从而使显微组织明显粗化。对于双态组织的两相钛合金,最佳超塑性变形温度应低于或等于片层状α→β转变的终了温度。