Ti-48Al-2Nb-2Cr合金热变形行为及本构关系研究

采用Gleeble-1500热力模拟机对铸态Ti-48Al-2Nb-2Cr合金进行高温变形热压缩试验,变形温度范围为1050~1200℃,应变速率范围为0.001~0.1s^-1,压缩变形量为60%。研究该合金高温变形温度和应变速率与流变应力之间的关系,计算了合金激活能,并建立了Ti-48Al-2Nb-2Cr合金的Arrhenius本构模型和多元线性回归的本构模型。结果表明,该合金的激活能随温度升高和应变速率增大而增大;Arrhenius本构模型的相关系数为0.98228,平均相对误差为9.97%,相对误差在10%以内的点只占62.0%;而采用多元线性回归本构模型的相关系数为0.99566,平均相对误差为4.76%,相对误差在10%以内的点占92.6%,本构精度较高。     

Ti3Al基合金的热变形行为及加工图

采用THERMECMASTER-Z热模拟试验机对Ti3Al基合金进行等温恒应变速率压缩试验,基于动态材料模型的加工图技术研究该合金在950~1350 ℃和0.001~10 s-1范围内的高温变形特性,并优化出其适宜的高温变形参数范围。结果表明,在应变速率较高(≥0.05 s-1)时,变形多处于失稳区域。在变形温度为950~1100 ℃,应变速率为0.05~10 s-1区域,发生了绝热剪切和局部流动现象;在变形温度为1100~1350 ℃,应变速率为0.1~10 s-1区域发生了β组织的不均匀变形。在变形温度为1250~1350 ℃,应变速率低于0.01 s-1时,变形组织粗大,其变形机制为动态回复。在变形温度为1100~1180 ℃,应变速率为0.001~0.015 s-1时,功率耗散效率多大于0.55,变形组织中出现了亚晶;在温度为970~1010 ℃,应变速率为0.001~0.01 s-1时,功率耗散系数大于0.5,其变形机制可能为超塑性成形,这2个区域为Ti3Al基合金适宜的热变形工艺参数范围     

β转变组织TA15钛合金塑性流动失稳行为

采用THERMECMASTOR-Z型热模拟实验机对魏氏和网篮2种β转变组织TA15钛合金在温度750~950℃、应变速率0.001~10s~(-1)范围进行等温恒应变速率压缩实验。结果表明,2种β转变组织钛合金在低温(750~880℃)和高应变速率(0.0032~10s~(-1))范围存在较大区域的塑性流动失稳,且魏氏组织发生塑性流动失稳的范围更大。魏氏组织的塑性流动失稳缺陷主要有45°宏观剪切裂纹、微裂纹和局部流动带,网篮组织的塑性流动失稳缺陷主要有45°宏观剪切裂纹和局部流动带。魏氏组织比网篮组织更容易发生塑性流动失稳与其α层片粗大导致变形协调性差有关。     

TA15钛合金双道次热压缩变形软化行为及等轴α相组织演变规律

对TA15钛合金进行了双道次热压缩实验,研究了该合金在变形温度910、940和970℃,应变速率0.01、0.1和1 s1及道次间隙保温时间600、1000、1400、1800和2200 s等不同变形参数下的软化行为,定量计算了相应的等轴0晶粒尺寸及其含量.结果 表明:TA15钛合金在双道次热压缩过程中,较高的变形温度和较小的应变速率会促使变形过程中的流动应力减小;在道次间隙保温过程中,材料呈现出了静态软化现象,其静态软化率随着变形温度的升高、应变速率的增大及道次间隙保温时间的延长而增加,且受应变速率的影响程度最大;此外,从合金的微观组织中观察到等轴d相晶粒在道次间隙保温过程中得到了明显的细化,且细化程度与其静态软化呈正相关性.     

低温退火时间对Laves相Cr2Nb固相热反应合成的影响

研究了900℃退火时，退火时间对Cr—Nb机械合金化（MA）粉的Laves相Cr2Nb固相热反应合成的影响规律，获悉了15hMA粉在900℃低温退火时能使Cr2Nb固相热反应合成充分进行的最短时间。优化出的Cr2Nb固相热反应合成低温退火时间，为通过MA＋热压（或烧结）工艺路线制备出具有微／纳米晶结构的高强高韧Cr2Nb合金或Cr2Nb基复合材料提供了可能性。     

合金元素对Laves相增强Nb基合金的相组成

采用机械合金化与热压烧结工艺制备了添加合金元素V和Fe的Laves相增强的Nb基复合材料。研究了添加质量分数4%V和Fe的Nb/NbCr2-4.0V和Nb/NbCr2-4.0Fe配比成分的元素粉,经MA20h后在1250℃热压30min所获得的Nb/NbCr2合金的组织和性能。结果表明:在热压过程中原位合成出细小弥散分布的三元Laves相Nb(Cr,V)2和Nb(Cr,Fe)2,并且V和Fe原子只占据Laves相中的Cr原子位置。制备出的Laves相增强Nb基合金接近全致密,组织细小均匀,晶粒尺寸小于500nm。Nb/NbCr2-4.0V和Nb/NbCr2-4.0Fe合金的断裂韧性分别达到5.3和6.3MPa·m1/2,其中Nb/NbCr2-4.0Fe合金不仅抗压强度达到2256MPa,其屈服强度和塑性应变也分别达到2094MPa和6.03%。     

时效处理对QBe2合金弯曲变形与微观组织的影响

通过三点弯曲实验和金相分析, 研究了时效处理对QBe2合金弯曲变形与微观组织的影响。结果表明, 相同状态下(硬态、半硬态), 在300, 350, 400, 450 ℃下进行时效处理, 随温度升高, QBe2合金最大弯曲变形应力均比原始试样减小;硬态、400 ℃/4 h时效处理后合金的最大弯曲应力最小, 为23.52 GPa;时效后硬态铍青铜的抗弯曲变形效果比半硬态好;随时效温度升高, 组织内γ相含量、晶界反应量不断增多。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金的双曲正弦本构关系

用THERMECMASTOR-Z型热模拟试验机对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金进行了变形温度为750～1 100℃,应变速率为10-1～10 s-1,变形程度为50%的热压缩试验.研究了变形工艺参数对流动应力的影响,计算了不同温度范围的应力指数n和变形激活能Q,并建立了该合金的双曲正弦本构方程.结果表明,在750～950℃时,该合金的真应力-应变曲线呈流动软化型,1 000～1 100℃时呈稳态流动型;在750～1 000℃时变形激活能为828.9 kJ/mol,1 000～1 100℃时为197.1kJ/mol,预示在不同的温度区间具有不同的变形机制.     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金β加工动态再结晶行为研究

利用Thermecmastor-Z热模拟试验机,在变形温度102～1080℃和应变速率0.001～70 s-1范围内对原始等轴组织的Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金进行等温恒应变速率压缩实验,分析高温流动行为,构建基于动态材料模型的功率耗散图,并结合微观组织观察对其β加工的动态再结晶行为进行研究.结果表明,Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金在β单相区变形时,不同温度和应变速率下的流动应力曲线均呈稳态流动特征,但仅根据流动应力曲线并不能确定是否发生动态再结晶.根据功率耗散图分析和微观组织观察可知,Ti.6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金β加工易发生动态再结晶的热力参数范围为:变形温度.1020～1080℃,应变速率0.01～0.1 s-1,此区域功率耗散功率,,值都大于0.4,为实际β加工时优化的热力参数范围;应变速率过高或过低,均不易发生动态再结晶.     

TA15钛合金β热变形中的动态再结晶形核

利用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在β相区对TA15钛合金进行了热压缩试验,采用金相显微镜及EBSD取向差分析技术,研究了TA15钛合金β热变形中动态再结晶形核.结果表明,随内、外界条件的不同,TA15钛合金存在两类典型的动态再结晶形核地点,即晶界周围及变形带.相应地,随应变速率增大,存在两种动态再结晶形核机制,在较低应变速率下,晶界弓弯形核是动态再结晶的主要形核机制,晶界、三岔界是主要形核地点;在高应变速率下,动态再结晶不仅可以在晶界、三岔界附近形核,还可以借助变形带形核.此时的动态再结晶形核为晶界弓弯与亚晶旋转机制共同作用.