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。     

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。     

大型TA19钛合金棒材形变及相变织构模拟

密排六方结构相具有显著的各向异性特征,室温时TA19钛合金棒材中一次α相含量占70%以上,因此α相织构对TA19钛合金棒材力学性能的好坏起主要作用,有效的织构预测能够大大地降低生产成本,提高生产效率;也能帮助确定织构形成机制。本文采用宏观有限元模型和介观粘塑性自洽模型(VPSC)多尺度耦合的方法,并考虑β→α相变过程,模拟了大型TA19钛合金棒材接近实际工艺条件下的锻造过程。首先模拟得到了相变点以上棒材心部、R/2和边部的β相形变织构;然后通过分析不同位置的β相织构特征,根据Burgers取向关系得到了棒材冷却过程中发生β→α相变时不同的变体选择规律,得到α相相变织构;最后结合相变后棒材心部、R/2和边部的α相织构特征,分析了不同初始取向的α晶粒在不同滑移系开动时的取向变化,并模拟得到了最终的α相形变织构。通过最终模拟结果与实际锻造结果对比,发现两者吻合良好。说明本模型对钛合金棒材锻造过程中形变及相变织构的预测具有良好的可靠性,这对钛合金锻造棒材中织构的控制与调整具有重要意义。