TA15钛合金高温变形微观组织演变分析与数值模拟

在Gleeble-1500型热模拟实验机上研究TA15（Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V）钛合金在温度860-1100℃、应变速率0．001～10／s、变形程度15％-75％条件下的微观组织演变规律。结果表明,该合金在温度860-980℃范围内成形时,随着温度的升高,初生口相减少,动态再结晶逐渐受到抑制;随着应变速率的降低,初生α晶粒略有增大。该合金在1040-1100℃范围内成形时,软化机制主要为动态回复,塑性成形后的组织由扁条状口晶粒构成,晶界处有少量呈锯齿状的再结晶晶粒。基于定量金相测量,建立了TA15钛合金860-980℃高温变形时初生α相体积分数、晶粒尺寸以及再结晶分数模型。将模型与有限元结合,对热压缩成形过程组织演化进行了数值模拟。模型平均误差小于13％,可以满足预测需要。     

热变形条件对Ti60合金微观组织的影响

研究变形工艺参数对Ti60合金微观组织(初生α相尺寸和体积分数)的影响。实验时选取的变形温度为900、930、960和980℃,应变速率为0.001、0.01、0.1、1.0和10.0 s?1,变形程度为50%、60%和70%。结果表明:变形温度对Ti60合金微观组织有着显著影响。在(α β)两相区,随着变形温度的升高,初生α相含量减少,而α相尺寸呈先增大后减小的趋势;应变速率对Ti60合金变形组织中初生α相的形态有较大影响。随着应变速率的增加,晶粒尺寸呈先减小后略有增大的趋势,初生α相含量呈逐渐减小的趋势;变形程度存在一临界值,超过这一临界值后,变形程度的增加有利于晶粒的细化;初生α相含量随着变形程度的增加呈先增大后减小的趋势。     

TC4钛合金高温变形时的微观组织演变

基于TC4钛合金压缩变形时的微观组织观察和定量金相实验,研究了变形工艺参数(变形温度、应变速率和变形程度)对微观组织演变和组织参数(初生α相晶粒尺寸和体积分数)的影响。结果表明: 在α+β两相区,随着变形温度的升高,初生α相晶粒尺寸呈波浪状变化,初生α相逐渐减少;随着应变速率的增加,初生α相形貌由等轴状转变为长条状,微观组织参数的变化规律与温度有关,当变形温度高于1203 K时,初生α相晶粒尺寸逐渐减小,而低于1203 K时,初生α相晶粒尺寸呈波浪状变化。当变形温度高于1223 K时,初生α相体积分数呈波浪状变化,而低于1223 K时,初生α相体积分数逐渐减小;随着变形程度的增加,二次α相逐渐减少,初生α相晶粒尺寸呈先减小后略有增大的趋势,而初生α相体积分数变化较小     

TG6合金等温变形条件下组织演变与性能的研究

采用不同的等温锻造火次和相同的总变形量,改变TG6合金锻件的加热时间和每火次变形量,对该合金等温锻件的显微组织演化与拉伸性能进行研究。结果表明：随等温锻造火次增多,组织中初生α相含量增多,片状次生α相长度和亚β晶粒尺寸先减小后增大,而片状α相的厚度递增。室温和高温拉伸强度随锻造火次的增加呈现先减少后增加的趋势,塑性则先增加后减小。1火次成形时变形量较大,锻件产生温升造成组织中初生α相较少,同时较多且细长的次生α相增加了该锻件的拉伸强度。3火次成形时由于合金中各相再结晶程度不同,使组织中亚β晶界处产生较多细小等轴α相,该相增加了锻件的塑性。5火次锻造时,锻件加热时间较长,造成组织中α相的聚集长大。TG6合金等温锻造多火次成形时,每火次变形量存在一临界范围,处于该范围内每火次锻后空冷时合金发生部分再结晶,形成较为细小的等轴α相,阻碍亚β晶界的迁移,致使亚β晶粒尺寸较小,同时也造成组织中等轴α相尺寸的不均匀     

TC4钛合金叶片锻造过程中晶粒尺寸的数值模拟

采用钛合金高温变形时内变量微观组织模型,结合有限元法对TC4钛合金叶片在等温锻造过程中初生α相晶粒尺寸的演变进行了数值模拟,研究了TC4钛合金叶片在等温锻造过程中初生α相的分布及晶粒尺寸的变化.研究结果表明:初生α相晶粒尺寸随着变形温度升高而减小;压下量越大,晶粒尺寸越小;晶粒尺寸随着上模速度的增大而减小.     

TC6合金叶片预锻过程中微观组织的数值模拟

根据实验数据建立了TC6钛合金的动态再结晶模型,并对大型模拟软件Deform进行了二次开发,使其具有微观组织预测功能。通过对圆柱体的镦粗模拟验证了Deform软件二次开发后的的可靠性。采用二次开发后的软件,对叶片的预锻成形过程进行了数值模拟,分析了不同变形温度和变形速度对叶片预锻成形时晶粒尺寸及分布的影响。模拟结果表明,随着变形温度的升高,锻件主要变形区的平均晶粒尺寸略有增大,晶粒间晶粒尺寸的差别缩小,晶粒分布比较均匀;随着变形速度的增大,平均晶粒尺寸的分布越来越不均匀。因此,在合适的变形温度及变形速度下能够使锻件获得良好的综合机械性能。     

Ti-6Al-4V合金等温压缩变形时的温度敏感性指数

研究变形工艺对Ti-6Al-4V合金微观组织演变和温度敏感性指数的影响。等温压缩实验选取的变形温度为1123～1213 K、应变速率为0.01～10.0 s-1、变形程度为30%,50%,70%。结果表明,初生α相晶粒尺寸和体积分数随着变形温度升高和应变速率增加逐渐减小;温度敏感性指数随着变形温度升高和应变速率增加逐渐增大;应变增加时,初生α相晶粒尺寸和体积分数变化不明显,温度敏感性指数减小。     

TA15合金大型筋板件等温局部加载晶粒尺寸演化研究

随着航空工业的迅速发展,大飞机和新一代军机的研制,钛合金大型筋板件的应用日益广泛,等温局部加载技术为该类构件的成形提供了新的途径。然而,等温局部加载成形是一个多因素耦合作用下的复杂成形过程,工艺参数控制不当将产生粗晶、组织不均匀等缺陷。为此,文章采用内变量法,建立了TA15合金高温变形微观组织演化物理模型,并与有限元软件DEFORM 3D结合对TA15合金筋板件等温局部加载成形过程等轴α相晶粒尺寸演化进行数值模拟。结果表明,锻件先加载区、后加载区及变形过渡区晶粒尺寸基本一致;随着温度的升高,锻件等轴α相晶粒尺寸平均值,呈先减小,后增加的趋势;锻件等轴α相平均晶粒尺寸随模具运动速度增加,先快速减小,后趋于平缓,较大的模具运动速度易造成组织不均匀性增加;采用只局部加载的加载方式,可以获得比采用先局部后整体的加载方式,更均匀细小的组织。     

Ti3Al基合金在近等温变形过程中的组织变化规律

对锻态Ti3Al基合金进行了压缩实验,研究其在近等温变形过程中的组织变化规律.结果表明随着变形温度的升高,初生α2条变粗,且大部分α2相趋于等轴状.尽管应变速率对α2相的含量影响不大,但对其尺寸和形貌却有较大的影响.较高的应变速率能够增加畸变能,有利于细化晶粒.由于10%的变形量较小,只有较少量位于有利变形方向的条状α2相被破碎而呈现出等轴状.而当变形量从10%增加到30%时,α2相颗粒均为等轴状,其尺寸随着变形量的增加先减小后增大.尺寸增大的原因是由于两个相互独立的硬α2相之间的软β相在变形力的作用下被挤开而靠近,最终靠扩散长大成一体;或是初生α2相在缓慢变形过程中吞并其周围新生的细小α2相而长大.     

连续变断面循环挤压对TC4合金组织的影响

研究连续变断面循环挤压变形道次、变形温度、变形速度对TC4合金组织的影响。结果表明:在临近再结晶温度变形时,随着变形道次的增加,晶粒的细化程度随之增加;而在较高温度变形时,随着变形道次的增加,晶粒的细化程度先增大后减小,且6道次的细化效果较佳。随着变形温度的升高,由于再结晶的作用,晶粒的细化程度先增大再减小,且在800℃变形时,细化效果较佳;提高变形速度有利于晶粒的细化,但当变形速度过高时,组织分布的均匀性较差。当TC4合金在800℃以2 mm/s经6道次变形后,初生α相尺寸由14μm细化至2~3μm左右,且组织分布较均匀。     

等轴组织α-β钛合金热变形微观组织的表征(英文)

研究等轴组织TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)合金在两相区980～800℃温度范围和应变速率0.001s-1,0.01s-1,0.1s-1条件下的热变形行为和微观组织演变。分析热力模拟参数对应力—应变曲线和微观组织演变的影响。并采用电子背散射衍射(EBSD)技术测试表征变形组织的晶界特征。研究结果表明:在980℃变形时,β相是主要变形相,发生了不连续动态再结晶;同时,α相经历了变形促进下的聚集粗化(低应变速率)和溶解(高应变速率)的过程,即α相含量和晶粒尺寸随着应变速率的加快而明显减小。在950～900℃,0.001s-1应变速率的条件下发生超塑性变形时,变形主要集中在软的β相,以及相界和晶界处。在850℃时,α相是主变形相,变形微观组织的演变机理是α相的连续动态再结晶,β相起晶界协调变形的作用。     

双重退火对BT25钛合金组织与性能的影响

研究双重退火时不同退火温度对BT25钛合金组织与力学性能的影响。结果表明:双重退火后的室温和高温拉伸性能都强于单一退火,具有良好的综合性能。双重退火时,随着第1退火温度的提高,初生等轴α相含量减少,颗粒逐渐增大,次生α相增多增大;合金的强度降低,塑性及韧性提高。随着第2退火温度的升高α颗粒尺寸稍有增大,球化程度进一步提高;合金强度、塑性及韧性变化不大,高温性能稳定。BT25钛合金采用(940~980)℃×1 h,空冷+(530~570)℃×6 h,空冷的双重退火工艺时,可得到较理想的显微组织和良好的综合性能。     

退火温度对TA31钛合金大口径无缝管组织与性能的影响

利用真空自耗电弧炉+电子束冷床炉熔铸了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo(TA31)钛合金圆锭,通过铸坯直接斜轧穿孔制备出ø178 mm×12 mm大口径无缝管,研究了不同退火温度(800、850、900、950 ℃)对TA31钛合金组织演变和力学性能的影响。结果表明:轧制态无缝管为变形的魏氏组织,主要由片层状α相集束和原始β相晶界组成;退火处理后,片层状初生α相减少,原始β相晶界消失,组织逐渐均匀化,但当退火温度超过900 ℃后,α相集束粗化并转变为网篮组织;随退火温度的升高,抗拉强度与屈服强度先略微降低后缓慢增大,而伸长率呈先增大后减小趋势,断口形貌由韧性+准解理混合型断裂逐渐变为韧性断裂再转变为韧性+准解理混合型断裂。综合分析认为,短流程制备的TA31钛合金大口径无缝管适宜退火温度为900 ℃左右,此时抗拉强度、屈服强度和伸长率平均值分别为873 MPa、785 MPa和12.8%。     

退火温度对EB熔炼低成本TC4钛合金宽厚板组织和性能的影响

采用EB炉一次熔炼TC4合金扁锭作为直轧坯料,在4200 mm宽厚板轧机上成功制备出规格46 mm×2650 mm×8700 mm的低成本TC4合金宽厚板,研究了退火温度对低成本TC4合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:EB熔炼TC4合金扁锭经过两火换向轧制,粗大铸态组织得到充分破碎,热轧态TC4合金板材显微组织中等轴α或条状α含量较高,横纵向室温拉伸性能差异小,横向室温冲击吸收能量小于纵向,横纵向心部强度均高于表层。TC4合金板材经750~900 ℃退火,横纵截面为等轴组织,经950 ℃退火,横纵截面为双态组织,经980 ℃退火,横截面为双态组织,纵截面为魏氏组织。随着退火温度升高,TC4合金板材抗拉强度和规定塑性延伸强度呈下降趋势,伸长率基本不变,室温冲击吸收能量先升高后降低,900 ℃退火后,强度、伸长率和冲击吸收能量达到最佳匹配。     

损伤容限型钛合金的等温锻造温度研究

研究了TC21钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率、40%变形程度条件下,等温锻造温度变化对锻件组织和性能的影响。结果表明:TC21钛合金显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,并且随着变形温度的提高,初生等轴α相的含量逐渐减少,晶粒尺寸增大;在相变点温度锻造时得到网篮组织;在相变点以上温度锻造时得到片状组织。室温拉伸强度和断裂韧性随锻造温度的升高呈现增加趋势,室温拉伸塑性明显降低。在965℃等温锻造时,显微组织为较细的片状组织,强度、塑性和断裂韧性达到较佳匹配,获得较好的综合力学性能。965℃为较佳等温锻造温度。     

TWIP钢Fe-23Mn-2Al-0.2C的组织及拉伸变形机制

研究了TWIP钢Fe-23Mn-2Al-0.2C固溶处理后的组织演变和拉伸变形行为,并对其变形机制进行了探讨。结果表明:随固溶温度升高,实验钢的晶粒尺寸逐渐增大,屈服强度和抗拉强度均降低,伸长率增大,强塑积先增大后减小,在900℃时达到最高;实验钢的拉伸变形呈现连续屈服,同时随固溶温度升高,加工硬化速率(dσ/dε)与真应变(ε)的变化关系由2阶段变为3阶段。通过OM和TEM观察显示,随着晶粒尺寸的增加,变形过程中形变孪晶数量增多,孪晶诱导塑性(TWIP)效应增大。     

热变形参数对23Cr-6.2Mn-2.1Ni-0.28N节Ni型双相不锈钢点蚀行为的影响

采用热模拟、动电位极化曲线、交流阻抗谱等手段研究了热变形参数对23Cr-6.2Mn-2.1Ni-0.28N节Ni型双相不锈钢点蚀行为的影响。结果表明:实验钢的耐蚀性对应变速率、变形温度比较敏感,晶粒细化有利于提高试样的耐点蚀性能。在1和10 s-1的较高应变速率下,随变形温度升高,试样的耐蚀性先增加后降低,1050℃耐蚀性最好。随应变速率增加,再结晶晶粒细化程度降低,钝化膜稳定性减弱,试样耐蚀性逐渐降低。点蚀坑主要分布在δ相和δ/γ相界,随应变速率增加点蚀坑数量明显增多,尺寸变大。     

Al-Si7-Mg消失模振动凝固组织半固态热处理

利用消失模铸造振动凝固技术,得到Al-Si7-Mg合金的近等轴晶组织。在此基础上研究了580℃不同时间保温半固态等温热处理(SSIT)组织中α-Al晶体的形貌与尺寸变化。结果表明:合金580℃保温1h,得到α晶粒的等积圆直径在50~150μm的分布比例达85%,α晶粒圆度均值1.41。通过凝固动力学和热力学分析,得出半固态热处理过程中,低熔点的三元共晶和二元共晶相首先熔化,并随着溶质元素扩散速度的增加,液相不断增多,α晶体形状大小不断改变;当液相率达到平衡之后,α晶粒在界面张力的作用下,不断圆整球化,合并长大。半固态热处理α枝晶演变形式明显不同于等轴晶演变过程。     

退火工艺对变形高纯Yb微观组织的影响

对纯度为99.99%的高纯Yb进行总变形量为35.6%的多道次室温轧制变形加工,并对其分别在240、270、300、330、360 ℃进行退火处理,研究了退火工艺对变形高纯Yb显微组织和显微硬度的影响。结果表明,最佳退火工艺为270 ℃×0.5 h,经270 ℃×0.5 h退火后,变形高纯Yb完全再结晶,晶粒细小、均匀,平均晶粒度为22.5 μm左右,硬度值下降至18.96 HV0.5。随着退火温度的升高,试样的平均晶粒尺寸呈上升趋势,显微硬度呈降低趋势并趋于平稳。     

冷轧变形量和退火制度对超快速加热下5083铝合金晶粒尺寸的影响

利用Gleeble-3500 热模拟系统和电子背散射衍射(EBSD)技术对5083 铝合金的超快速退火组织演变规律进行研究,探讨了快速加热速度、退火温度及冷轧变形量对5083 铝合金晶粒尺寸的影响.结果表明,5083 铝合金经80％的冷轧变形后分别以25、250、500℃/s 的加热速度升温至450℃保温3s 后以40...