TiAl基合金热包覆锻造过程中温降的数值分析

通过传热模型和数值计算,研究直径60mm、长100mm的粉末冶金TiAl基合金坯料锻造时的温降规律,对比分析裸锻和热包覆锻造坯料的温降特征。计算与实验结果表明,裸锻坯料温降高达600℃,且内部存在较大的温度梯度,易使锻造坯失效和导致坯料组织的不均匀分布;而热包覆锻造温降仅30℃,远低于裸锻,坯料内部温度场分布较均匀,对锻造过程非常有利,易获得均匀、细小的锻后微观组织。粉末冶金TiAl基合金锻造过程中的温降数值分析为TiAl基合金在热加工过程中的温降控制提供了理论依据。     

粉末冶金TiAl基合金及其力学性能的研究进展

综述了粉末冶金法制备TiAl基合金的几种方法，包括预合金粉末法、元素粉末法、自蔓延高温合成、放电等离子烧结等方法，介绍了采用粉末冶金方法制备TiAl基合金的力学性能的研究，指出当前粉末冶金TiAl基合金制备中存在的问题及研究重点。     

TiAl基合金的组织演变

综述了TiAl基合金中几种常见的组织演变,着重论述了变形TiAl基合金在热处理过程中的晶粒长大及动力学、TiAl基合金在冷却时层状组织的形成和全层状TiAl基合金在高温时的非连续粗化这3种组织演变。     

TiAl(γ)基钛合金的研究与应用

论述了γ TiAl基合金的研究现状和发展动态 ,分析了存在的问题及解决办法 ,介绍了γ TiAl基合金的加工、显微组织与力学性能的关系、γ TiAl基合金的高温氧化性能及防护方法和其在不同领域的潜在应用     

机械合金化和微量添加剂对TiAl基合金显微组织及高温抗氧化性能的影响

研究了采用机械合金化方法制备TiAl基合金的工艺及其对显微组织的细化作用，概述了一系列添加剂对TiAl基合金高温抗氧化性能的影响。     

TiAl基合金微合金化技术的研究进展

TiAl基合金具有质轻、高强、优异的抗高温氧化及抗蠕变性能等特点,在航空航天、汽车制造等领域具有重要的应用价值。在TiAl基合金的发展历程中,微合金化技术一直是研究的核心和关键。为此,本文综述近年来关于合金化元素对TiAl基合金显微组织、力学性能和高温抗氧化性能的影响及作用机理的研究进展,并对进一步的研究工作提出建议。     

铸造TiAl基合金的热变形行为及加工图

通过高温压缩模拟试验结果建立TiAl基合金的热加工图,结合扫描电镜、透射电镜等试验手段,研究铸造TiAl基合金在温度为1 000~1 150℃、应变速率为0.001~1 s 1范围内的热变形行为。结果表明:铸造TiAl基合金是温度、应变速率敏感材料,其流变应力随温度升高和应变速率降低而降低。铸造TiAl基合金的高温变形机制以层片晶团的扭折、弯曲及动态再结晶过程为主。在高温(1 150℃),低应变速率(≤0.01 s 1)下变形后,铸态组织中β相含量明显减少直至消除。在变形温度1 150℃、应变速率0.001 s 1下变形时,铸造TiAl基合金未发生超塑性变形;此时由于动态再结晶晶粒异常长大导致加工图上该区域功率耗散值未达到最大,而是有减小的趋势。     

FGH98粉末冶金高温合金热变形过程中组织变化

本文利用光学金相显微镜和扫描电镜观察了粉末冶金高温合金FGH98热等静压态锭坯经近等温锻造后的显微组织,研究了热变形对合金中原始颗粒边界(PPB)、粉末原始枝晶组织及晶粒度的影响.从动态再结晶和动态回复的角度分析了变形量对改善FGH98合金组织的作用,探索通过大变形量改善合金显微组织的途径.研究表明:经过三火锻造累积变...     

高铌TiAl基合金热变形组织的均匀化

研究了热加工和热处理对大尺寸高铌TiAl基合金组织均匀化的影响.结果表明,两次包套锻造能够有效地破碎大尺寸高铌TiAl基合金铸态组织.锻造过程中,铸态组织发生较大程度的动态再结晶,合金锻后组织经过热处理未出现残留的粗大的片层组织.合金在凝固中由于偏析形成的高温β相通过热加工和随后的热处理得到了有效的消除,热处理后所获的双态组织均匀且细小.     

包覆热轧制备粉末冶金TiAl合金板材及热加工行为研究

采用超声气体雾化法制备洁净的TiAl预合金粉末,再经粉末除气、封装、热等静压致密化等工序获得TiAl基合金热轧板坯,之后包覆热轧制备粉末冶金TiAl基合金板材。轧制过程中材料的应变、应力状态、温度场分布非常复杂,本实验采用Gleeble热模拟试验机和有限元（FEM）模拟相结合,确定热加工工艺窗口,优选出热轧工艺参数,并热轧得到组织均匀、性能良好、尺寸为220mm×370mm×2mm的粉末冶金TiAl基合金板材。板材室温拉伸性能Rp0.2为608MPa,Rm为668MPa,A为2．56％;1000℃拉伸性能只眦为163MPa,Rm为330MPa,A为32．0％;焊接成形性良好,焊缝无缺陷及二次裂纹产生,焊缝区域显微组织与基体差别不大。     

TiAl基合金方坯可锻性数值模拟

利用有限元模拟软件Deform-3D对TiAl基合金方坯高温锻造过程进行数值模拟。分析坯料的不同圆角半径R和不同高宽比值H/a等参数对等效应变和变形均匀性系数的影响。结果表明,随R增大,方坯变形均匀性系数降低,变形更加均匀;随着H/a值增大,等效应力减小,变形均匀性系数增大,且当H/a≥2.1时,锻坯呈现双鼓形。实际锻造实验结果显示,通过选取合适的坯料圆角R和H/a值,能够得到表面光滑、组织均匀的锻坯。     

基于数值模拟的粉末冶金TiAl合金叶片模锻工艺研究

采用Deform-3D有限元软件对粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W(摩尔分数,%)合金叶片的模锻工艺进行数值模拟研究,分析预热温度和上模速度对TiAl合金叶片锻件的等效应变场和等效应力场分布以及上模载荷的影响。结果表明,随预热温度升高和上模速度减小,叶片锻件的等效应变场和等效应力场分布更均匀,有利于提高叶片组织的均匀性。随着模锻过程的进行,由于TiAl合金加工硬化以及锻坯与模具间的摩擦增大,导致上模载荷不断增大,而预热温度升高和上模速度减小均使上模载荷显著降低。粉末冶金TiAl合金叶片模锻变形的最佳工艺参数为预热温度1200℃、上模速度0.5 mm/s。     

新型β-γTiAl合金的研究进展

TiAl金属间化合物具有低密度、优异的高温强度和蠕变抗力,但是传统TiAl合金的热加工性能较差。新型β-γTiAl合金利用无序β相在高温下独立滑移系多、变形抗力小、易于塑性加工的特点,具有优良的热加工性能。主要综述了新型β-γTiAl合金的研究进展,对新型β-γTiAl合金的合金设计、组织演变、性能特别是机械性能及应用以及热处理等进行了讨论,并提出了新型β-γTiAl合金需要进一步解决的问题。     

新型粉末高温合金多火次等温锻造过程中晶粒细化机制

为探索多火次等温锻造对新型粉末高温合金晶粒细化的影响, 本文对实验合金进行了每火次变形量40%左右的三火次等温锻造, 采用商用有限元软件DEFORM 2D模拟锻造过程中的等效应变分布图, 采用电子背散射衍射技术对各火次后的锻坯进行显微组织观察和分析.研究表明: 等温锻造过程中, 锻坯轴向剖面大致分为三个区域, 位于上、下两端面附近的Ⅰ区变形量最小, 位于两侧附近的Ⅱ区次之, 位于剖面中心的Ⅲ区变形程度最大.经过三火次等温锻造后, 锻坯Ⅱ、Ⅲ区再结晶充分, 获得等轴细晶组织, 平均晶粒尺寸2~3 μm.然而Ⅰ区形成再结晶不完全的"项链"组织, 在变形晶粒周围分布大量细小的再结晶晶粒, 变形晶粒内小角度晶界含量较多, 位错密度较高.通过对三火次后的锻坯进行合适的热处理, Ⅰ区"项链"组织得到细化, Ⅱ、Ⅲ区组织发生晶粒长大, 整个盘坯为较均匀的细晶组织, 平均晶粒尺寸为6~8 μm.      

TiAl合金包套锻造的数值模拟

运用有限元软件Deform-3D对TiAl合金包套锻造过程进行数值模拟,分析不同包套厚度对TiAl合金坯料温度场、应力场及等效应变场分布规律的影响。通过力学计算得出了保证TiAl合金坯料和包套之间协调变形的包套厚度。模拟研究发现,包套厚度对TiAl合金坯料锻造过程有重要的影响。随着包套厚度的增加,坯料的温度标准差(SDT)和应变梯度均减小;而TiAl合金坯料和包套的接触面积及坯料受到的侧压力均增大。     

大规格TZM钼合金锻造棒材性能研究

研究了大规格TZM钼合金锻造棒材在不同加工变形量条件下的组织,力学性能及其断裂行为。结果表明:TZM棒材经过锻造工艺加工后,随着锻造加工量的增大,密度不断增大,晶粒组织和强化粒子分布更加细密和均匀;锻造后棒材的室温强度、屈服强度、延伸率和显微硬度均随之增大。锻造加工量达到80%时,棒材拉伸强度达到780 MPa,屈服强度达到710 MPa,延伸率达到了25%,显微硬度达到HV255。总加工量大于70%时,棒材断裂方式表现出明显呈韧性断裂特征。     

粉末冶金TiAl合金热变形行为及加工图的研究

采用热模拟压缩试验研究了粉末冶金TiAl合金在温度1000～1150℃、应变速率0.001～1s-1范围内的高温变形特性,发现合金的流动应力-应变曲线具有应力峰和流变软化特性。为了研究TiAl合金在有限应变下的变形行为,基于动态材料模型(DMM)建立起了TiAl合金加工图。试验结果表明,在高应变速率(0.1s-1)变形时,材料落入流动失稳区域,出现表面开裂。这对材料的变形是有害的,要避免在流动失稳区进行热加工处理。而在温度为1000～1050℃,应变速率为0.001～0.01s-1时,功率耗散率η值在35%～50%之间。这个区域对应的变形机制为动态再结晶,适合进行热加工。在高温(≥1100℃),低应变速率(0.001s-1)变形时,功率耗散率η达到最大值60%,此时材料发生超塑性变形。     

元素粉末法制备TiAl基合金

详细综述了采用元素粉末法制备TiAl基合金的机理研究,工艺方法及材料性能。元素里,则在一定温度下的反应合成主要由扩散控制,包括产生TiAl₃相和TiAl₂相的中间化过程。由元素粉末制备TiAl合金的工艺方法有Ti,Al元素粉末的反应烧结、热压或热等静压、热爆合成、元素Ti、Al箔片的反应合成等。采用这些方法制备的TiAl基会金具有均匀、细小的组织,但其力学性能受氧含量及孔隙的严重影响。.     

Effect of hot working on structure and strength of type 304L austenitic stainless steel

The development of microstructure and strength during forging in a single-phase austenitic stainless steel, 304L, was investigated by means of forward extrusion of cylindrical specimens. The temperature, strain, and strain rate of deformation were varied. A low strain rate was imparted by press forging (PF), and a high strain rate by high-energy-rate forging (HERF). Low forging temperatures produced dynamically recovered microstructures and monotonic increases in strength with increasing strain for low and high strain rates. At higher forging temperatures, the high-energy-rate-forged material exhibited softening, after the application of a critical amount of strain, as a result of static recrystallization which occurred within a few seconds after cessation of deformation. Analysis of isothermal compression test data, specifically the strain-to-peak stress associated with the onset of dynamic recrystallization, confirmed that dynamic recrystallization would not be expected for the deformation conditions imposed during forward extrusion in this study. Recrystallized grain size was found to vary uniquely with strain, initial grain size, and the Zener-Hollomon parameter. Recrystallization was much less prevalent in press-forged material and may have been affected by die chilling as well as the predominance of dynamic recovery. The variation of strength, recrystallized grain size, and extent of recrystallization with the deformation parameters, temperature and strain, are presented as a set of processing-property maps for each forging technique (έ). The findings are discussed in the context of developing process design criteria for forging alloy 304L.