锻态TB6钛合金的热变形行为和热加工图

采用Gleeble热模拟试验机,对锻态TB6钛合金在变形温度660~1050℃,应变速率0.001~0.1s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,研究了TB6钛合金的高温压缩变形行为。基于Prasad判据绘制了该合金的热加工图,结合变形微观显微组织分析,确定了该合金在(α+β)两相区至β相区的最佳工艺参数。结果表明:当应变速率0.01~0.1s-1,变形温度980℃时,其变形机制为动态回复,失稳现象不明显。最终确定了应变速率为0.001~0.1 s-1,变形温度为815℃左右,为该合金的最佳热加工工艺参数。     

铸态TB6钛合金热变形行为及本构关系

通过等温恒应变速率压缩实验研究铸态TB6钛合金在温度为800～1 100 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为.结果表明:应变速率对铸态TB6合金流变应力的影响最显著,其次是变形温度,而应变的影响作用最小.在低温高应变速率下,流变应力曲线呈连续软化特征,而在高温低应变速率下,流变应力曲线呈稳态流变特征.铸态TB6合金的热变形激活能为200 kJ/mol,接近纯钛β相的自扩散激活能,表明在实验条件范围内主要发生动态回复过程.在Arrhenius方程基础上考虑了应变对流变应力曲线的影响,建立了能准确描述铸态TB6钛合金流变应力曲线的双曲正弦本构关系.     

铸态TB6钛合金β相区热变形行为的研究

采用Thermecmastor-Z型热模拟试验机对铸态TB6钛合金在真应变为0.92、变形温度为950～1100℃、应变速率为0.001～10 s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,研究了该合金在β单相区的热变形行为及变形机制.结果表明,该合金的流动应力曲线主要呈流动震荡和流动软化两种特征.在0.001～0.01 s-1时,流动曲线呈小幅度流动震荡;而在10 s-1时,流动曲线呈大幅度流动震荡;在0.1～1 s-1时,流动曲线呈流动软化特征.通过微观组织观察可知:当应变速率为0.001 s-1时的变形机制为动态再结晶;在0.01～1 s-1时的变形机制主要为动态回复;在10 s-1时的变形机制为局部流动.从细化组织和降低变形抗力方面考虑,应变速率以不超过0.1 s-1为宜.     

铸态TB6钛合金热变形过程中应力诱发马氏体相变

对铸态TB6钛合金进行了恒应变速率热模拟压缩试验（变形温度为800~1150 ℃、应变速率为0.001~10 s-1）,研究了合金微观组织演变和应力诱导马氏体（SIM）相变。结果表明,该合金在热变形过程中出现了具有枝晶形态的正交结构SIM。SIM在β晶内和晶界形核。应变速率和变形温度控制合金成分均匀性和内应力,是SIM析出量的主要影响因素。不同应变速率的SIM析出量与变形温度范围有关。SIM析出量较高变形条件为：在800~900 ℃时应变速率为0.1 s-1,900~1000 ℃时应变速率为0.01和1 s-1,在1000 ℃以上时应变速率为1 s-1。在变形温度925 ℃、应变速率1 s-1时SIM析出量达最大化为50%。     

铸态TB6钛合金β热变形中的动态再结晶行为

利用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在β相区对铸态TB6钛合金进行了热压缩试验,并对其动态再结晶行为进行了研究。结果表明,合金在β热变形过程中主要存在两类形核位置:原始β晶界附近及β晶粒内部,相应地存在两类动态再结晶机制:不连续动态再结晶和连续动态再结晶。在较高应变速率(≥0.01s-1)时,以不连续动态再结晶机制为主,但动态再结晶发生的程度较低,不能通过此机制使组织获得明显细化;在低应变速率(≤0.001s-1)和高变形温度(≥950℃)时,以连续动态再结晶机制为主。此时,合金动态再结晶晶粒直接由亚晶转变而成,组织均匀、细小。     

冷旋锻变形对TB9钛合金显微组织和拉伸性能的影响

采用冷旋锻对TB9钛合金棒材进行多道次冷变形,利用OM、EBSD、XRD、TEM以及拉伸等实验研究了不同冷变形量TB9钛合金棒材的显微组织、织构和拉伸性能及其规律。结果表明,TB9钛合金棒材的晶粒尺寸随冷旋锻变形量的增大而减小,部分晶粒尺寸达到纳米级。同时,晶粒随变形量的增加沿旋锻轴向转动,形成择优取向,由初始{001}110和{001}100织构转变为110取向的α-fiber和γ-fiber{001}110、{112}110和{111}110织构。在亚结构、小尺寸晶粒以及织构的共同作用下,TB9钛合金的强度随变形量的增大而增加,延伸率和面缩率在70%冷变形后仍保持在一个较高的水平,具有优异的冷变形能力。     

TC6钛合金的高温变形行为及组织演变

在Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机上对TC6钛合金在温度800℃～1040℃,应变速率10s～50s、最大变形程度50%条件下的高温流动应力变化规律进行了研究,进而分析了变形参数对微观组织的影响。结果表明合适的工艺参数是变形温度为920℃～950℃,应变速率为1.0s-1～1×10-3s-1。在变形过程中,变形温度对α相体积分数有着显著影响,应变速率对α相体积分数影响不大,但对α相晶粒的形态有一定的影响。最后在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上提出了1种本构关系模型,其拟合精度较高,为进行钛合金高温变形过程的数值模拟打下了较好的基础。     

TB6钛合金等温锻后热处理工艺研究

采用等温锻压机对TB6钛合金方棒进行等温锻造,锻造完成后对锻件进行水淬和空冷2种不同方式的冷却,再对水淬的锻件进行时效处理,空冷的锻件进行固溶+时效处理。研究了等温锻后热处理工艺对TB6钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,等温锻后水淬,α相尺寸较小,等温锻后空冷,α相尺寸较大;水淬后β基体上无感生α相,空冷后β基体上有感生α相形成;水淬+时效后析出的次生α相比空冷再经固溶+时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金经等温锻后水淬+时效处理,其强度和塑性与等温锻后空冷至室温再进行固溶+时效的水平相当,且平面应变断裂韧度更高。     

TB6钛合金热变形行为及本构模型研究

研究材料的热变形行为及建立其本构模型是进行材料加工与模拟的基础。通过对TB6钛合金热变形行为分析,表明流变应力受应变速率的影响较显著,而变形温度对流变应力的影响程度与应变速率的大小有关。采用Arrhenius型双曲正弦方程建立了TB6钛合金流变应力本构模型。研究变形条件对TB6钛合金流变应力的影响。结果表明,可通过控制应变速率和变形激活能来控制热加工的应力水平和力能参数,为TB6钛合金塑性加工过程控制和模拟提供前提条件。     

轧制温度对TB6钛合金棒材组织和力学性能的影响

采用三辊螺旋轧机,在Tβ-40℃、Tβ-30℃和Tβ+160℃三种不同温度下对TB6钛合金棒材进行轧制,研究轧制温度对棒材组织和力学性能的影响。研究结果表明,经Tβ-40℃轧制后的组织为等轴组织,Tβ-30℃轧制后的组织为双态组织,Tβ+160℃轧制后的组织为网篮组织;具有等轴组织和双态组织的TB6钛合金棒材的拉伸强度相当,均高于具有网篮组织的,而等轴组织的塑性与网篮组织的相当,但低于双态组织的;综合分析知,经Tβ-30℃轧制后的TB6钛合金棒材的综合力学性能最优。     

Flow behavior and microstructure evolution of TB8 alloy during hot deformation process

Hot compression tests of metastable β titanium alloy TB8 were carled out using a Gleeble-1500 thermal simulation testing machine in the temperature range of 750-1 100 ℃, at constant strain rate from 0.01 s^-1 to l S^-1 and with height direction reduction of 60%. Flow stress behavior and microstructure evolution during hot compression of TB8 alloy were investigated. The hyperbolic-sine-type constitutive model of TB8 alloy was obtained to provide basic data for determining reasonable forming process. The results indicate that hot deformation behavior of TB8 alloy is highly sensitive to the temperature and strain rate. An analysis of the flow stress dependence on strain rate and temperature gives a stress exponent of n=3.416 19 and a deformation activation energy of Ω=227.074 4 kJ/mol. According to the deformation microstructure, no dynamic recrystallization happens below r-phase transus temperature and as a result dynamic recovery is the predominant softening mechanism. On the other hand, the main softening mechanism is characterized as dynamic recrystallization at a slow strain rate above r-phase transus temperature.     

Hot deformation behavior and microstructure evolution of titanium alloy Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Si-Y

Samples of Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Si-Y alloy were compressed on the Gleeble-1500 heat stimulation machine. The compression test was carried out in the temperature range from 800 ℃ to 1 100℃ and strain rate range from 0.001 s^-1 to 10 s^-1. Stress-strain behavior and variation of microstructure of the alloy during hot compression were investigated. The experimental results show that the alloy is sensitive to temperature and strain rate, and the flow softening behavior is more obvious with the decrease of deformation temperature. At higher strain rate, discontinuous yielding is observed in β phase region. When deformed in α＋β phase region, with the increment of deformation temperature, the lamellar a structures globularization is more quick and more uniform. When deformed in β phase region, coarse β grains can be got because of high deformation temperature.     

TC4合金高温拉伸变形力学行为与微观组织演变关联研究

基于TC4合金高温恒应变速率拉伸试验和微观组织观察,研究了工艺参数对TC4合金流动应力、应变速率敏感性指数、应变硬化指数和微观组织演变的影响规律,获得了TC4合金高温拉伸变形时宏观力学行为与微观组织演变的关联机制。结果表明:当变形温度为1123~1213 K、应变速率为0.1 s-1时,TC4合金的拉伸应变不超过0.7就会出现局部颈缩并导致开裂;当应变速率为0.01 s-1、变形温度为1183 K时,TC4合金的应变速率敏感性指数m值最大,归因于该变形条件下初生α相呈等轴状且较细小;当应变速率为0.01 s-1时,随着应变增加,应变硬化指数n值呈逐渐减小的趋势,归因于加工硬化和动态软化的共同作用;随着变形温度升高,初生α相由长条状转变为等轴状,随着应变速率增加,初生α相呈现出明显的取向性,不利于晶界滑动或旋转;应变对初始α相形貌和含量影响较小,但对次生α相影响显著。     

超高强TB8钛合金高温塑性变形流变应力分析与本构方程

在Gleeble-3000热模拟试验机上进行等温恒速率热压试验(变形温度800~950℃,应变速率0.001~1.0 s-1),研究了TB8合金的高温塑性变形流变应力变化规律,建立了一个包含应变量的本构方程。结果表明,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;当ε·≤0.1 s-1时,TB8合金高温热压流变曲线为动态再结晶型流变曲线;热变形激活能Q、材料常数n、α、及ln A均与变形量有关;所建立的本构关系能较好的反应TB8合金高温低应变速率下的流变特征。     

轧制温度与变形量对TB2钛合金微观组织和力学性能的影响

通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度计以及万能拉伸试验机等研究了不同轧制温度及变形量对TB2钛合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明,在600℃轧制处理后,TB2钛合金由β相和α相组成。同一轧制温度下,随着变形量的增加,晶粒被明显拉长,基体中的β晶粒部分破碎,并在晶界处出现大量再结晶晶粒。当轧制温度为600℃,变形量为60%时,合金的抗拉强度最大,可达到1360 MPa,伸长率为5.7%;而当轧制温度为600℃,变形量为40%时,合金的抗拉强度最大,可达到1270 MPa,伸长率为10.9%,综合力学性能较好。     

固溶温度对TB8钛合金组织及性能的影响

研究了固溶温度对TB8钛合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,随固溶温度的升高,合金β晶粒明显长大;合金固溶态强度略有降低,塑性逐渐升高;合金固溶+时效处理后,β晶界及晶粒内部均匀弥散析出大量次生α相颗粒,强度呈上升趋势,塑性明显降低.TB8钛合金在770 ～ 830℃温度范围内固溶后,具有较高的强度和优异的塑性,经520℃时效后,综合性能优异,抗拉强度＞ 1300 MPa,伸长率＞15％,断面收缩率＞55％.     

TB2钛合金筒形件旋压变形组织性能的研究

对TB2钛合金筒形件(管材)进行了变薄旋压成形试验,探讨了合金锻坯和挤压坯旋压变形后的组织性能、强化效应和塑性变形规律.结果表明,合金锻造变形率大于70%时可基本消除铸态组织;温度≥700℃、道次减薄率为20%～30%、进给比为0.5～1.0 mm·r-1时,合金筒形件旋压变形稳定.同时,对TB2钛合金旋压件进行了热处理试验,研究了固溶温度、时效温度对合金组织性能的影响,确定了合金的固溶温度和时效温度分别为710和520 ℃.     

TC6钛合金高温变形力学行为研究

在Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机上对TC6钛合金在温度 80 0～ 10 4 0℃、应变速率 10 - 3～ 5 0s- 1、最大变形程度 5 0 %条件下的高温变形行为进行了研究。研究结果表明合适的工艺参数范围为变形温度 92 0～ 95 0℃、应变速率 1 0～ 1× 10 - 3s- 1。在分析其变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上提出了一种本构关系回归模型     

冷变形和时效热处理对TB9钛合金组织和性能影响

利用XRD、OM和SEM等手段研究和分析了冷变形和时效热处理对TB9钛合金组织和性能的影响。结果表明:随变形量的增大,在合金棒材横截面形成旋涡状组织,而沿纵截面形成纤维状组织;合金径向和轴向的显微硬度均随着变形量的增大而增大;合金450℃/8 h/AC时效热处理后由α相和β相组成,且随变形量的增大,合金室温抗拉强度增加,塑性降低;同时冷变形过程中引入的位错等缺陷为时效过程中α相的析出提供形核位置,使α相无析出区消失,α相尺寸达到纳米级;合金70%冷变形样品经时效热处理后最高抗拉强度可达1809 MPa,此时还有4%的延伸率,断裂方式为韧性断裂和脆性断裂混合模式。     

时效温度对TB15钛合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等研究了不同时效温度对固溶态TB15钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着时效温度从520 ℃升高到540 ℃,TB15钛合金的拉伸强度和屈服强度先增加后减小,在530 ℃时效处理后可以获得最高的抗拉强度和屈服强度;时效处理后合金塑性偏低,其变化规律与强度相反。在断裂韧性方面,随着时效温度的上升,TB15钛合金的断裂韧性逐渐提高。固溶态TB15钛合金经不同温度时效处理后,析出大量的次生α片层相,等轴β组织转变为片层α和β转变组织。