置氢对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响

利用XRD分析了置氢Ti-6Al-4V合金的相组成,应用Gleeble等温热模拟试验研究了置氢量对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响,计算了不同置氢量钛合金的变形激活能。结果表明：随置氢量的增加,Ti-6Al-4V合金口相含量增加,高温塑性变形的流动应力显著降低呈下凹型曲线变化,即存在一个最小值,应力最小值对应的置氢量随变形温度的升高而降低;置氢可以促进高温塑性变形过程动态软化与硬化的平衡;在相同应力水平下,适量的置氢可使变形温度降低50℃,或应变速率提高一个数量级。置氢Ti-6Al-4V合金变形激活能随置氢量增加呈下降趋势,变形由不受扩散机制控制转变为受扩散机制控制。     

置氢对Ti-6A1-4V合金高温塑性变形的影响

利用XRD分析了置氢Ti-6A1-4V合金的相组成,应用Gleeble等温热模拟试验研究了置氢量对Ti-6A1-4V合金高温塑性变形的影响,计算了不同置氢量钛合金的变形激活能.结果表明:随置氢量的增加,Ti-6A1-4V合金β相含量增加,高温塑性变形的流动应力显著降低呈下凹型曲线变化,即存在一个最小值,应力最小值对应的置氢量随变形温度的升高而降低:置氢可以促进高温塑性变形过程动态软化与硬化的平衡;在相同应力水平下,适量的置氢可使变形温度降低50℃,或应变速率提高一个数量级.置氢Ti-6A1-4V合金变形激活能随置氢量增加呈下降趋势,变形由不受扩散机制控制转变为受扩散机制控制.     

置氢Ti-6Al-4V合金显微组织演变与高温变形行为

利用Gleeble高温压缩模拟实验研究置氢对Ti-6Al-4V合金微观组织和高温变形行为的影响,并探讨组织与高温塑性的关系.结果表明:适量的氢可显著降低钛合金的高温变形流变应力,Ti-6Al-4V合金氢含量为0.3%时,流变应力降低36%～60%,最小峰值应力对应的氢含量随温度的增加向低氢方向移动,并且在保持相同应力水平下,高温变形温度降低50℃;氢还可以促进钛合金热变形过程中的动态回复和动态再结晶,有利于降低变形抗力,其应力-应变曲线无明显硬化阶段;此外,由于氢引起的高温变形组织变化与在更高温度压缩时所引起的组织变化相当.     

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.     

置氢处理对铸态TiZrAlV合金高温变形行为及显微组织的影响

为了探究置氢处理对45Ti-47Zr-5Al-3V合金高温变形行为及显微组织的影响,利用动态热模拟试验机,对置氢与未置氢的铸态合金在不同变形条件下进行热压缩,并构建了本构方程及热加工图。结果表明,加入适量的氢可以显著降低TiZrAlV合金的流变应力和变形激活能,计算得到未置氢合金热压缩变形激活能为339.7 kJ/mol,而置氢后的激活能为286.5 kJ/mol,适宜的加工参数为650~900℃,0.01~1 s^-1。OM和EBSD微观组织观察表明,置氢能细化铸态组织,增加β相含量,促进动态再结晶,从而显著降低了合金的流变抗力,扩大了热加工窗口,提高了热加工性能。     

石油管用Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金高温流变行为及预测模型研究

通过使用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温单轴压缩试验,研究了Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金在温度800到1100℃,应变速率0.01到10 s-1条件下的高温流变行为。结果表明,Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的峰值应力随着变形温度的降低以及变形速率的增大而增大,软化机制在950℃以下为动态回复,在950℃以上为动态再结晶。通过使用线性回归的方法建立了Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的Arrhenius本构模型,计算得到该合金的热激活能为720.477 kJ/mol,应变速率敏感指数为4.809。通过引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的流变应力预测模型,通过对试验值和预测值的比对,相关系数达到96.9%,说明该模型具有较好的预测精度。     

Laboratory for Microstructures, Shanghai University, Shanghai 200072, China

用气相充氢法研究了Ti-6Al-4V合金在初始氢气压力为0.012、0.04和0.07 MPa,温度为800、850和900℃条件下充氢过程中的氢扩散动力学。结果表明,在不同的初始氢气压力和充氢温度下,合金中的平均氢浓度随充氢时间的变化呈现指数关系,由此可见Ti-6Al-4V合金的充氢过程受氢原子的扩散所控制。通过求解扩散方程得到,氢在Ti-6Al-4V合金中的表观扩散激活能为32.80 kJ/mol,此激活能为氢在Ti-6Al-4V合金相中的扩散激活能。     

氢在Ti-6Al-4V合金中的扩散动力学研究(英文)

用气相充氢法研究了Ti-6Al-4V合金在初始氢气压力为0.012、0.04和0.07 MPa,温度为800、850和900℃条件下充氢过程中的氢扩散动力学。结果表明,在不同的初始氢气压力和充氢温度下,合金中的平均氢浓度随充氢时间的变化呈现指数关系,由此可见Ti-6Al-4V合金的充氢过程受氢原子的扩散所控制。通过求解扩散方程得到,氢在Ti-6Al-4V合金中的表观扩散激活能为32.80 kJ/mol,此激活能为氢在Ti-6Al-4V合金相中的扩散激活能。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金高温变形流动应力预测模型

通过高温压缩模拟实验,分析了Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金在变形温度为850～1100℃,应变速率为0.01～10 s-1条件下的高温变形力学行为规律,并利用线性回归方法计算了不同温度范围内的应力指数n和变形激活能Q,获得了该合金高温变形力学行为计算模型.结果表明,Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金对变形温度和应变速率非常敏感.在恒温时流动应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率时随变形温度的升高而降低.在850～950℃时,n、Q分别为7.0874和610.463 kJ/mol;而在950～1100℃时,n=4.7324,Q=238.030 kJ/mol,该预测模型的计算值与实测值之间的相对误差分别为6.341%和6.957%.     

不同应变速率和脉冲电压下0.3％置氢Ti-6Al-4V钛合金压缩变形力学分析

利用固态充氢法制备0. 3%置氢的Ti-6Al-4V钛合金,在万能力学测试机上研究应变速率和脉冲电压对其压缩变形行为的影响。研究结果表明:0. 3%置氢Ti-6Al-4V钛合金的微观组织相对于未置氢钛合金组织形态发生了明显改变。当施加脉冲电压后,钛合金的伸长率都发生了大幅提高,随着电压升高到80 V时,0. 3%置氢钛合金具有显著高于未置氢钛合金的屈服强度。当应变量增加后,钛合金压缩过程中温度发生先升后降的变化。当对钛合金施加脉冲电压后,会形成大量浅韧窝,对0. 3%置氢Ti-6Al-4V钛合金施加脉冲电压后可以提高其塑性,发生准解理穿晶断裂。     

氢对Ti-6Al-4V合金组织及超塑变形行为的影响

应用光学显微镜研究氢对Ti-6Al-4V显微组织的影响,并在温度800℃～860℃和应变速率10-3s-1的变形条件下进行超塑拉伸实验。结果表明,随着氢含量的增加,β相的比例提高,且由等轴组织转变为双态组织,随着氢含量的进一步增加,在α相中形成了氢化物;同时,适量的氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金峰值应力,置氢0.32wt%H,其峰值流动应力降低了约55%;此外,适量置氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金的超塑性变形温度,较原始合金最佳超塑变形温度可降低60℃～100℃,置氢0.11wt%H,在840℃获得了1190%的延伸率,较相同条件下的原始合金延伸率提高75%。文章研究结果可为超塑成形、超塑成形/扩散连接工艺及生产提供优化参考。     

氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。     

Ti-6Al-4V热变形行为及利用多项耦合进行本构关系修正

采用热模拟试验机对钛合金Ti-6Al-4V进行高温压缩试验,研究其在850~1100 ℃温度下,0.001~0.1 s?1应变速率的流动应力行为。结果表明:钛合金Ti-6Al-4V具有应变速率、温度敏感性;随着温度的升高和应变速率的减小,流动应力逐渐降低,加工硬化速率与动态软化速率达到动态平衡。通过分析工艺参数对材料参数的影响,发现合金的材料参数(N、A、Q)随变形条件的变化而变化。在传统双曲正弦函数型Arrhenius方程的基础上提出一种考虑应变速率、温度和应变耦合修正的双曲正弦本构方程,并用相关系数R和平均相对误差(AARE)来评价所建立的本构模型的准确性,定量分析结果表明,修正的本构方程能够较准确地预测钛合金Ti-6Al-4V的流动应力。     

Hot deformation behavior of a near alpha titanium alloy with/without thermal hydrogen processing

The true stress-true strain curves of Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V alloy with hydrogen were obtained by hot compression test. The microstructures of the alloy before and after thermo-compression were observed. The apparent activation energies of deformation were calculated for the alloy with and without hydrogen. The behavior and mechanism of deformation for hydrogenated Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V alloy at high temperature were analyzed. The relationship between hydrogenation time and hydrogen content at 800 ℃  can be expressed as the equation: C_H(t)=1.2-1.2exp(-t/120). The true stress-true strain curves of hot compression for Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V alloy with hydrogen first move down and then move up as hydrogen content increases. Appropriate hydrogen content can reduce the peak of flow stress to minimal value. The apparent activation energies of deformation of the alloy with 0.47% hydrogen content and without hydrogen were calculated as 140 kJ•mol^-1 and 390,kJ•mol^-1, respectively, at 800   ℃ and at strain rate 8.3×10^-4 s^-1. The apparent activation energy of deformation increases when the strain rate enhances from 8.3×10^-4 s^-1 to 8.31×0^-2 s^-1.     

Dehydrogenation of Hydrogenated Ti-6Al-4V Alloy

对未置氢及置氢Ti-6Al-4V合金进行了TG/DSC试验,研究了置氢钛合金的除氢行为。结果表明,当温度超过600℃时,置氢钛合金的失重规律与未置氢钛合金具有较大的差别。当加热温度在600~900℃之间时,置氢钛合金的失重随着氢含量的增加而增加。这是由于置氢合金中的亚稳相发生了分解。不考虑合金氧化的影响,置氢钛合金的最大失重与合金中的氢含量一致。置氢钛合金的最佳除氢温度为750℃。对于不同氢含量的置氢钛合金,其除氢工艺是相同的。     

氢含量对Ti-6Al-4V合金室温高速压缩性能的影响(英文)

利用电磁成形实验研究氢含量对Ti-6Al-4V合金室温高速压缩性能的影响,通过微观组织观察揭示氢致压缩性能机理。结果表明,氢对Ti6Al4V合金的高速压缩性能存在有益的影响。在电磁成形实验放电能量相同的条件下,Ti-6Al-4V合金的变形率随氢含量的增加呈先增加后降低的趋势。当Ti-6Al-4V合金置氢0.2%(质量分数)时,合金的变形率增加了47.0%。确定了有利于Ti6Al4V合金室温电磁成形时的最佳氢含量。分析了氢致压缩性能的机理。     

HYDROGEN EFFECT ON DEFORMATION BEHMIOR OF TITANIUM ALLOY AT HIGH TEMPERATURE

1.IntroductionContinuousfiberreinforcedtitaniummatrixcompositeshavepotentialapplicationatelevatedtemperature.Anewmethodhajsbeentriedbyoneofthepresentautho.s[1'21toalleviatethedeleteriousinterfacereactionbetweenthefiberandthematrix,whichislikelytooccurinthiscompositeduringfabrication.Previous.orb[llshowedthattitaniummatrixcompositecanachievefullconsolidationatrelativelylowtemperaturewiththeaidofhydrogenasatemporaryalloyingelement.Furtherstudyalongthisdirectionshouldbebasedonacomprehensiveunders…