TA11钛合金高温变形微观组织演变分析

采用Gleeble-3500热模拟实验机对TA11(Ti-8Al-1Mo-1V)钛合金进行变形温度为880～1010℃、应变速率为0.01～50s-1、变形程度为30%和50%的压缩变形实验,研究其在高温变形条件下的动态再结晶行为。基于定向金相测量,通过回归分析建立了TA11钛合金高温变形时初生α相平均晶粒尺寸、动态再结晶体积分数以及动态再结晶晶粒尺寸模型,模型的计算值与实验值的平均误差小于12%,能较好地描述材料在热加工过程中发生动态再结晶的动力学规律。     

航空航天紧固件用TC16钛合金在冷压缩过程中的组织演变

为了解钛合金在冷压缩过程中的变形机理和微观组织演变,使用Gleeble 3800热模拟试验机进行冷压缩试验。在冷压缩试验中,通过不同应变（0.2、0.4、0.6、0.8和1.0）和不同应变率（0.1、1.0和10.0 s^-1）,来研究应变和应变率对钛合金冷变形中微观组织演变的影响。结果表明,较大的真应变和较高的应变率容易使材料内部产生局部晶粒粗化和绝热剪切带。真应变应选择在0.2~0.6的范围内。1.0 s^-1的应变速率下,组织均匀且晶粒细小,适合冷变形。在冷变形过程中观察到的变形软化主要是由在较大的真应变和应变速率下产生的绝热温升和局部晶粒粗化引起的。     

铸态阻燃钛合金的热加工图与变形机制研究

在热模拟试验机上对铸态组织的阻燃钛合金（Ti-35V-15Cr-Si-C）进行了等温恒应变速率热压缩试验,温度范围为900~1200 ℃,应变速率范围为10-3~1 s-1,测试了其真应力-真应变曲线并对曲线上的应力σ突降进行了解释。基于动态材料模型建立了合金的热加工图,结合微观组织观察,确定了3个不同区域的高温变形机制：温度900~1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,变形机制为动态回复和连续动态再结晶;温度大于1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,功率耗散效率η出现峰值,除了动态回复和连续动态再结晶,还出现碳化物溶解现象;高应变速率（大致在0.01~1 s-1之间）区,是合金的变形失稳区域,较低温度时失稳机制为局部流动,高温失稳与碳化物溶解有关,=1 s-1时组织演变特征是项链状动态再结晶     

Ti-5553合金高温变形时动态再结晶行为

采用热压缩试验方法,对Ti-5553钛合金的动态再结晶行为进行研究。结果表明,在温度800～860℃、应变速率0.01～10s-1的范围内,Ti-5553合金在高温、低应变速率变形时,晶界弓出形核是其主要的动态再结晶形核机制;在低温、高应变速率、大变形量变形时,位错塞积形核是主要的动态再结晶形核机制。在非均匀变形的条件下材料产生绝热剪切现象,其形核主要以亚晶吞并长大形核机制进行。     

TA19钛合金高温变形热加工图构建和微观组织演变

利用Gleeble-3500热模拟压缩试验机,在变形温度820～980℃和应变速率0.01～10 s~(-1)的变形条件下,对TA19钛合金进行热模拟压缩试验,并根据动态材料模型(DMM)建立了其热加工图。同时,结合TA19钛合金微观组织分析,揭示了热变形工艺参数影响热加工图的内在原因。结果表明:变形工艺参数与能量耗散率和非稳态区密切相关。应变速率为0.01～1 s~(-1)时,能量耗散率较大,且随着变形温度的升高,能量耗散率先增大后减小,在940℃附近获得最大值。同时,变形失稳区包括2个典型区域,其中I区为(820～900)℃/(0.01～1) s~(-1),II区为(960～980)℃/(1～10) s~(-1)。变形温度为940℃时,较多的等轴α相和较高的再结晶驱动温度使得再结晶程度加强,因此能量耗散率获得最大值。绝热剪切带、片层α相与等轴α相之间的变形不协调以及β晶粒的剧烈长大是TA19钛合金高温变形失稳的主要原因。     

Haynes 230合金热变形组织演化规律研究

采用Thermecmastor-Z型热模拟机对Haynes230合金进行变形温度为950~1250 ℃,应变速率为0.001～10 s-1范围内的高温压缩试验,并利用OM和TEM分析研究了热变形组织演化特征和动态再结晶形核机制。结果表明：动态再结晶晶粒尺寸和体积分数随着变形温度的升高而增大和增多,随着应变速率的升高而变小和减少;晶界弓出是合金动态再结晶的主要形核机制,项链组织在热变形组织演化过程中起着重要作用;动态再结晶稳态晶粒尺寸Dss与Z参数之间符合幂函数关系     

应用加工图技术优化阻燃钛合金高温变形工艺

在热模拟试验机上对铸态和挤压态组织的阻燃钛合金（Ti-35V-15Cr-Si-C）进行了等温恒应变速率热压缩试验,温度范围铸态为900～1200 ℃、挤压态为900～1150 ℃,应变速率范围为10-3～1 s-1,测试了真应力-真应变曲线并对其形成机制进行了分析。基于动态材料模型建立了2种状态合金的热加工图并进行分析。结果表明：铸锭开坯较优的热加工工艺是挤压成形;与铸态合金相比,挤压态合金发生连续动态再结晶的工艺条件范围明显扩大,并且显著抑制了局部塑性流动失稳的发生;由于高温下碳化物溶解而产生的合金基体变脆不能通过工艺方法消除,为了避免表面开裂,热加工应尽量选择变形温度低于1030 ℃进行     

TC27钛合金的热变形行为及加工图

通过Thermecmaster-Z热模拟试验机,对TC27钛合金在变形温度900~1 150 ℃和应变速率0.01~10 s-1范围内进行等温恒应变速率热压缩实验,压缩变形量为50%。结果表明,流变应力随应变的增加迅速增大,达到峰值后随应变的增加而减小,最后趋于相对稳定。流变应力随着温度的增加而减小,随着应变速率的增加而增大。TC27钛合金加工图有2个耗散效率峰值区,一个是900 ℃/0.01 s-1,此区域变形时出现动态回复;另一个峰值区为1 050 ℃/0.01 s-1,此区域变形时出现再结晶。     

电流对TC4钛合金高温压缩变形显微组织的影响

为研究电场作用下升温速度对TC4钛合金高温压缩变形显微组织的影响,利用Gleeble-1500D热-力学模拟机对原始晶粒尺寸为8和20μm的TC4钛合金小圆柱体试样,分别以不同的升温速度加热至700℃进行了压缩实验。结果表明:电流作用下的高温压缩变形后,8μm的TC4钛合金晶粒更细小,等轴性较变形前好;等轴α相增多,片层β相减少;等轴α相和片层β相的分布更均匀。20μm的TC4钛合金在大电流和小电流作用下α相和β相中都出现了蜂窝状结构,且小电流作用下的蜂窝状结构比大电流作用下的蜂窝状结构明显。同等晶粒度下,电流越大,微观组织越均匀、晶粒越细小,等轴性越好。     

热变形中TC18钛合金本构关系及第二类再结晶全图研究

分别反映金属流变应力特征和组织-变形关系的本构关系和第二类再结晶全图是TC18钛合金热加工工艺制订的关键数据。在Gleeble3800热模拟试验机上,对于TC18钛合金进行系列热压缩变形,其中,变形温度为790℃~900℃,应变速率为0.01s-1~10s-1,应变量为0.1~0.5。通过拟合Arrhenius式中α, n, Q, lnA与ε的六次多项式,建立了材料高温热压缩本构方程,热压缩流变应力预测值与实验值吻合良好;通过组织观察及α晶粒尺寸测算绘制出其各应变速率下的第二类再结晶全图。     

钛合金热变形过程中裂纹缺陷的预测

基于连续损伤力学(CDM)理论,同时考虑包括温度和应变速率在内的变形历史影响,建立TC11钛合金热变形过程中的损伤演化方程,提出宏观裂纹预测的断裂准则,并采用高温拉伸试验确定方程和准则中的参数。将提出的方法用于TC11合金热压缩变形过程中的数值模拟,模拟结果同实验结果的对比表明该方法可以很好地预测合金在热变形过程中裂纹的起裂和裂纹的扩展行为。     

生物医用TLM钛合金毛细管的电化学抛光研究

本研究采用机械搅拌直流法对TLM钛合金毛细管进行电化学抛光,用激光扫描共焦显微镜分析了TLM钛合金毛细管的表面粗糙度及表面形貌,并对其进行电化学腐蚀性能的测试。研究了不同操作条件和工艺参数对合金表面抛光质量的影响,并确定了最佳的电解抛光工艺参数及操作条件。     

TC11钛合金热变形本构方程的建立

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度为960~1050℃,应变速率为0.01~10s-1范围内对TC11钛合金进行等温恒应变速率压缩实验。通过真应力-真应变曲线,分析了变形温度和应变速率对流变应力的影响规律,并在Arrhenius双曲正弦型方程的基础上建立了适用于TC11钛合金热变形的本构方程。误差分析表明所建立的本构方程与实验值吻合较好,为制定TC11钛合金锻造工艺提供了理论依据。     

新型医用TLM钛合金管材加工工艺及性能研究

选择同样规格管坯进行了：①变形量ε分别为15％，28％，34％，40％的冷轧变形实验；②Q值为0．86，1．15，2．62的冷轧变形实验；③加热温度分别为680，715，730，820℃，均保温1h的中间退火实验；④5种热处理工艺制度实验；⑤冷轧和拉拔2种不同加工方式实验。实验后用10％HF＋30％HNO3＋60％H2O酸洗液对管材表面进行处理，之后测试管材的力学性能。结果表明，该合金的变形量（ε）应选在30％～35％之间，Q值控制在2以下；中间退火温度应选在相变点以上，此时可获得最高的合金塑性，具有优良的冷加工性能；最终热处理应先在750℃固溶处理，然后再在510℃时效处理4h可以得到塑性和强度匹配良好的管材。另外，采用轧制方法生产出的管材强度较高，塑性较低，表质量好，而采用拉拔方法生产出的管材塑性较高，强度略低，表面光洁度差。     

变形参数对TC21合金板材超塑性及组织演变的影响

利用CMT4104电子万能试验机研究了变形参数对TC21合金板材超塑性及组织演变的影响.结果表明,在所设定的试验区间内,TC21合金均可获得良好超塑性,最大伸长率可达964％;变形温度对TC21合金板材的超塑性影响显著,其主要与等轴α相含量密切相关;低应变速率和大的变形量都使TC21合金板材的再结晶晶粒粗化,晶粒长大过程主要与变形有关.     

SP700钛合金热压缩失稳变形数值模拟研究

利用SP700钛合金在Gleeble-3800型热模拟试验机下进行等温恒应变速率压缩得到的实验数据,构建出基于Prasad失稳准则的失稳图,得到在变形温度为700 ~ 950 ℃、应变速率为0.001 ~ 1 s_^-1时SP700钛合金的热压缩失稳变形的边界条件,并以此为基础结合Deform-3D有限元软件对SP700钛合金在热压缩过程中失稳变形区域的分布及变化情况进行有限元数值模拟研究。结果表明：热压缩实验得到的SP700钛合金微观组织与有限元数值模拟结果的吻合度较高,即通过Deform-3D有限元软件可以有效模拟预测出SP700钛合金热压缩过程的失稳变形区域的分布及变化情况。     

原始组织结构对压缩变形制备超细晶钛合金的影响

研究了原始组织结构对压缩变形制备超细晶钛合金的影响。结果表明,具有淬火马氏体组织的TC11合金在650℃,65×10-4/s-1条件下压缩变形应变量达12后,就会获得等轴均匀的亚微米晶组织,平均晶粒尺寸约为021μm;单一的马氏体组织比两相交替分布的片层组织更有利于超细晶的形成,但原始组织结构的差异对最终形成的超细晶组织的晶粒尺寸几乎没有影响。     

新型高强铝合金高温平面压缩与退火微观组织和织构

采用热力模拟平面压缩实验和电子背散射衍射(EBSD)组织分析测试方法,研究了新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金热压缩变形以及退火微观组织和织构。结果表明,在变形温度为350℃,应变速率为0.1 s~(-1)的条件下,合金微观组织演变机理为动态回复和大应变几何动态再结晶,出现旋转立方织构{001}110和黄铜织构{111}110,分别沿着α-取向线和β-取向线分布;退火后旋转立方织构减少,黄铜织构增多,旋转立方织构沿着α-取向线向黄铜织构转变。在变形温度为420℃,应变速率为0.1 s~(-1)的条件下,合金变形组织较均匀,再结晶晶粒分布在变形剧烈的晶界或三角晶界处,出现的织构种类主要有旋转立方织构{110}110、黄铜型{011}211织构;退火过程中发生亚动态再结晶,旋转立方织构强度增强,黄铜型{011}211织构有向高斯织构方向移动的趋势。     

新型高强铝合金的热变形行为及组织演变

采用高温压缩实验研究了新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金在温度300~450℃、应变速率0.001~10 s-1和压缩变形程度30%~80%范围内的热变形行为和组织演变。分析了该合金在实验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得该合金热变形的应力指数和激活能分别为4.97和150.07 kJ/mol,表明合金的热变形主要受扩散所控制。金相组织观察发现,随着变形温度的升高或应变速率的降低,变形组织晶内析出相逐渐溶入基体组织,晶内组织逐渐趋于均匀;同时粗大的晶粒沿变形方向拉长,晶界难溶相的碎化和弥散化程度增大。TEM和EBSD(electron back-scattered diffraction)组织分析表明,该合金在高温压缩变形过程中组织演变主要是亚晶的形成和完善的过程,热变形组织演变机理为动态回复和大应变几何动态再结晶。     

热变形行为与BT22钛合金的组织演变

通过高温热模拟压缩试验和微观组织研究，探索了热变形参数对BT22钛合金内部显微组织的影响。结果表明：BT22钛合金组织对温度敏感，锻造建议在780℃进行，严格控制温升（尤其是终锻温度）。在两相区锻造时，随变形速率的增加，α相尺寸减小。在60％～70％之间存在着晶粒明显细化的临界变形量，这一临界变形量是锻造时必须控制的最小变形量。