退火温度对TC18钛合金组织及织构演变规律的影响

随着钛合金锻件的大型化,锻造过程中应力场、温度场不均匀问题更加突出,锻件局部形成锋锐织构的可能性大大增加,易对产品的可靠性及安全性造成危害。本文利用EBSD技术,对比了工业生产的大规格TC18钛合金棒材不同位置中心及表层的组织及织构差异,通过观察两者在不同保温温度下α相及β相的组织及织构特征,研究退火后组织及织构演变规律。结果表明：在两相区,β相主要发生回复,部分α相发生再结晶,β相晶粒尺寸及织构基本不发生变化。接近相变点时,大尺寸回复态β晶粒易于利用尺寸优势吞并其他晶粒;部分α相,特别是晶界处取向接近的片层α相,易于通过合并发生晶粒长大;特殊取向的α相更易发生相变,相变的α相不会形成新的β晶核。在单相区,β相发生再结晶及晶粒长大,且无择尤现象,β相织构明显减弱。     

轧制方向对Fe-3％Si合金织构演变规律的影响

形成锋锐的Goss织构是取向硅钢获得优异磁性能的关键, 初始样品表层中较强的Goss织构对最终的强Goss织构起重要作用. 本文通过改变硅钢冷轧方向获得不同的初始织构及初始组织, 考察热轧板表层及中心层不同的组织及织构的进一步变化对一次冷轧、中间退火、二次冷轧及脱碳退火、二次再结晶退火后的织构及组织变化规律的影响. 探讨了这些特殊方式制备的样品中Goss织构的形成条件. 结果表明, 强烈的初始组织及织构的差异随轧制及退火次数的增多逐渐消失; 最终二次再结晶都可顺利进行, Goss织构及磁性能差异并不大. 虽然初始样品中Goss织构的强弱差异很大, 但因各阶段都可以形成较强的 {111}<112>织构, 弥补了初始样品中Goss织构过弱的不足, 因此轧制方向及初始组织都对最终的织构影响不大. 研究还证实了立方织构的遗传性; 横向轧制是消除稳定的{112}<110>轧制织构的有效方法.     

大规格TC18钛合金棒材多火次锻造中β相织构演变规律

对大规格TC18钛合金棒材进行了10火次锻造。选取构成"高-低-高-低"一个锻造循环的4个代表性火次,利用电子背散射衍射(EBSD)技术对棒材中心到边部β相的取向特征进行了研究。结果表明,通过对多火次锻造过程中温度参数和形变参数的配合设置,使得锻造循环完成后中心到边部<100>织构极大弱化,并获得了受力时表现为高强度的有利织构<110>与<111>。950℃对应TC18钛合金棒材锻造时β相的再结晶温度,β相的再结晶织构接近随机织构。在低于950℃锻造时,不同火次下中心区均出现<110>和<111>织构,这是拔长织构和拔长后保留下来的墩粗织构。边部的形变织构为<100>和<111>,这是边部因拔长时形变相对较小而保留墩粗时的压缩织构,并且随着锻造火次的增加,<111>织构比例增多,保证了边部的高强度。     

大规格TC18钛合金棒材多火次锻造中β相织构演变规律

对大规格TC18钛合金棒材进行了10火次锻造。选取构成"高-低-高-低"一个锻造循环的4个代表性火次,利用电子背散射衍射(EBSD)技术对棒材中心到边部β相的取向特征进行了研究。结果表明,通过对多火次锻造过程中温度参数和形变参数的配合设置,使得锻造循环完成后中心到边部<100>织构极大弱化,并获得了受力时表现为高强度的有利织构<110>与<111>。950℃对应TC18钛合金棒材锻造时β相的再结晶温度,β相的再结晶织构接近随机织构。在低于950℃锻造时,不同火次下中心区均出现<110>和<111>织构,这是拔长织构和拔长后保留下来的墩粗织构。边部的形变织构为<100>和<111>,这是边部因拔长时形变相对较小而保留墩粗时的压缩织构,并且随着锻造火次的增加,<111>织构比例增多,保证了边部的高强度。     

淬火转移时间对Ti-1023合金组织与力学性能的影响

通过室温拉伸性能测试、断口分析和显微组织分析,研究了淬火转移时间对Ti-1023合金组织演变和力学性能的影响规律和机理。结果表明,随淬火转移时间的增加,淬火转移过程中过饱和β相中析出α相,导致等轴α相含量增加,过饱和β相基体的相对含量降低,时效析出的次生α_s相含量和弥散程度下降,致使合金强度降低、塑性提高。对于厚80 mm的Ti-1023合金板材或锻件,将淬火转移时间控制在120 s之内,合金组织性能不会受到明显的影响。     

TC18钛合金棒材锻造织构的模拟

通过三向锻造方式模拟TC18钛合金棒材锻造过程织构形成的规律和不均匀性。首先用有限元法模拟了三向锻造时样品不同区域的温度、等效应力和等效应变的不均匀性。然后模拟了对应b相(BCC结构)不同位置,不同锻造阶段、不同初始织构的影响。结果表明,在三向锻造的顺序锻造过程中,心部织构变化程度远大于边部。三向锻造后心部出现立方压缩织构和黄铜型拉伸织构,边部出现较弱的{100}和{111}压缩织构。初始织构有显著的影响,随机分布的初始织构下,最后一次压缩决定最终织构;偏离随机分布的弱织构时,最终织构也接近随机状态;但不同类型的强初始织构存在时,三向锻造后都难以彻底改变初始织构的影响,最终织构都有初始织构的特征。最后进行了三向压缩时不同形变量的组合对织构的影响模拟,确定出了特殊织构形成的条件。本文还给出横向位置变化和轴向位置变化时织构变化的差异。     

大型TC18钛合金棒材多火次锻造过程的织构演变模拟

使用了一种多尺度耦合的方法来预测织构。首先采用宏观有限元方法,模拟了TC18钛合金棒材在接近实际工艺条件下的多火次锻造过程,并得出了在锻造过程中棒材芯部与边部的等效应变及剪切应力σ_XY分布不均匀的特征。然后,通过宏观有限元模型与介观粘塑性自洽模型（VPSC）多尺度耦合的方法模拟得到了锻造过程中棒材芯部和边部织构的演变情况。结果表明,六方锻造方式使棒材芯部由｛110｝<112>织构过渡到｛111｝<110>织构,并由｛110｝<110>织构过渡到｛111｝<110>织构。整个锻造过程中即是｛111｝型织构与｛110｝型织构相互转变的过程。这种过渡织构在极图中呈现出类似于剪切织构的特点,经分析：这种织构并非是剪切织构,而是锻造过程中由六方锻造方式和｛110｝、｛111｝型2类织构间的相互转变共同作用下形成的。经过棒材的形变过程,边部形成了｛100｝和｛111｝型2种织构。通过对比发现,六方锻造方式不仅不易生成｛100｝型织构,而且有利于｛100｝型织构的减弱和消除。拉伸试验结果表明,六方锻造样品的力学性能均达到标准要求。     

高强度钛合金管材残余应力测试及对比分析

无缝TA18钛合金管材的制备通常要经历大变形量的冷轧工艺,不可避免地引入残余应力。本实验利用X射线残余应力测试技术,对不同工艺条件制备的TA18(Ti-3Al-2.5V)合金多种规格冷轧管材外表面的残余应力进行了测试,并对比了管材切向残余应力的差别,针对其差别讨论了可能产生的原因。结果表明,工艺不当会导致钛合金管材在切向呈现拉应力,而适宜的工艺则在钛合金管材的切向形成压应力。残余拉应力显著地降低材料的应力腐蚀抗力和疲劳抗力,而残余压应力却可以不同程度地提高材料的疲劳寿命。因此,对比实验数据可以得出,TA18管材需要稳定制备工艺,从而达到残余压应力的应力状态,才能拥有更好的服役性能。     

电工钢中黄铜织构行为及其对Goss织构的影响

本文通过EBSD取向成像技术检测追踪了取向硅钢热轧、脱碳退火及二次再结晶过程中黄铜取向晶粒的形成规律.结果表明,黄铜取向的形成是热轧时Goss取向在剪切力作用下向铜型取向转动受阻而绕法向转动的结果.与Goss晶粒和{111}〈112〉取向晶粒类似,黄铜取向和{111}〈110〉取向晶粒之间存在形变与再结晶相互转化的密切关系;二次再结晶时若抑制剂钉扎控制不当,在次表层的Goss晶粒快速长入中心层之前,黄铜取向晶粒已长成大尺寸并接触样品表面,随后的Goss大晶粒就很难吞并黄铜取向晶粒.     

热变形参数对TC18钛合金β相组织及织构演变规律的影响

利用SEM及EBSD技术,研究热变形参数(变形方式、变形温度、变形量、应变速率、保温时间)对TC18钛合金β相组织及织构演变规律的影响.结果 表明,TC18钛合金在热压缩及两相区热拉伸时,β相均以动态回复为主.在热压缩后,主要形成{100}及{111}织构,在热拉伸后,主要形成{110}织构;在单相区压缩时,随着变形温度升高、变形量提高、应变速率降低,{100}织构比例提高、{111}织构比例降低;在两相区压缩时,随着变形温度升高、变形量提高,{100}织构比例提高、{111}织构比例降低;在两相区拉伸时,随着变形量提高,{110}织构比例逐渐提高.