扭转变形条件下TC4合金的超塑性特征

本文研究了扭转条件下TC4(Ti—6Al—4V)在不同温度(800～920℃)、等效变形速度(9.13×10~(-4)～3.40×10~(-2)S~(-1))下的超塑特征。结果表明:扭矩随应变速度增加而增加,随温度增加而减少。同一温度下,存在一最佳变形速率γ,此时可获最大塑性指标ε_(max)。挤压状态试件在850℃时,最佳变形速度为8.747×10~(-3)S~(-1),此时ε_(max)高达1988%,m值大于0.31,变形后组织变为明显等轴晶。通常γ>10~(-2)S~(-1)时,超塑指标明显降低。推证了m值计算公式,测定了m值,所作1gM/1gγ保持直线关系。分析了扭转塑性指标的确定原则及各种影响因素。     

分步拉伸变形对TA15合金超塑性的影响

采用分步变形法对TA15合金在10 kN高温电子拉伸试验机上进行了超塑性拉伸试验,研究了变形温度和预变形量对该合金超塑性性能及微观组织演变。结果表明:变形温度为850~950℃和预变形量为100%~200%时,TA15合金呈现出良好的超塑性;变形温度为900℃和预变形量为150%时,该合金的超塑性能最好,最大延伸率为1456%;变形温度为950℃时,该合金的超塑性能降低,延伸率仅为188%。TA15合金的微观组织状态显示:该合金在拉伸变形过程中微观组织保持等轴状,但是随着变形温度的升高,晶粒开始长大,变形温度越高,晶粒长大越显著。     

三重热处理对热变形后TC4-DT合金微观组织的影响

TC4-DT钛合金经高温恒应变速率变形后,进行三重热处理,具体工艺为:(920~960℃)×1 h水冷(WQ)+(880~920)℃×1h WQ+820℃×1.5 h空冷(AC),观察热处理后的微观组织。结果表明:TC4-DT钛合金950℃变形后,第一重热处理温度越高,初生等轴α相含量越少,在温度为920℃时由等轴α相、针状α'相及β基体组成,960℃时等轴α相完全消失;第二重热处理中,初生α相有减少的趋势,温度越高,减少越快。第二重热处理温度对次生条状α相含量及最终形态也有影响,当二重热温度为920℃时得到的条状α组织更为粗大;经过第三重热处理,条状α相的间距均匀,在条状一次次生α相之间分布有更加细小的二次次生α相。因而采用不同条件的多重热处理制度可以调节材料的微观组织,包括次生α的长度、宽度及次生α片层的数量等,从而可以优化TC4-DT钛合金的微观组织。TC4-DT钛合金950℃高温变形后,经960℃×1 h WQ+880℃×1 h WQ+820℃×1.5 h AC热处理,得到细小均匀的网篮组织;经940℃×1 h WQ+920℃×1 h WQ+820℃×1.5 h AC热处理,得到双态组织。     

TC4合金超塑性专用板材的研制

钛合金超塑性成形/扩散连结(SPF/DB)工艺是70年代兴起的一项新技术。其特点是:能充分利用材料在超塑性条件下易变形、易扩散、制造各种形状复杂的板金结构件,不仅工艺简单,而且节省材料,降低成     

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.     

加工工艺对TC4-DT合金组织和性能的影响

研究不同锻造工艺(三火次镦拔、五火次镦拔、五火次镦拔+中间β均匀化处理)对TC4-DT钛合金显微组织和力学性能的影响,对比分析了不同锻造工艺的微观组织和力学性能的关系.结果表明,与常规锻造和常规均匀锻造相比,采用常规均匀锻造+β均匀化处理(C工艺)的组织在普通退火后具有与力学性能的最佳匹配,并且在后续的变形过程中,随着变形量增大,C工艺由于畸变能以及再结晶的作用产生了许多细小的等轴组织,因此采用C工艺具有细化晶粒的作用,对提高合金的整体性能有益.     

热处理对TC4-DT钛合金拉伸变形后组织的影响

研究了双重退火热处理对经不同的拉伸条件变形后的TC4-DT钛合金组织的影响。结果表明:双重退火后得到的组织与拉伸变形条件和第一重退火温度有关。当经最佳的应变速率5.6×10-4s-1和变形温度920~980℃变形后,随第一次退火温度升高,显微组织中次生α相析出量增加;在980℃变形后,经过双重退火后的合金组织可以得到编织紧密的网篮组织,且第一重退火温度在β单相区时得到的网篮组织的针状α相更加细长。当经最佳的变形温度940℃和不同的应变速率5.6×10-2~5.6×10-4s-1变形后,经过930℃/1 h AC+540℃/4 h AC双重退火的组织可以得到双态组织,而经过980℃/1 h AC+540℃/4 h AC双重退火的组织为魏氏组织。     

变形温度对TC11钛合金超塑性的影响

通过高温拉伸试验研究TC11钛合金在应变速率0.001 s~(-1)、变形温度810～1050℃的超塑性变形行为,并用金相显微镜和透射电镜对变形试样的微观组织进行观察和分析.结果表明,在β单相区,TC11钛合金不能呈现超塑性;而在α+β两相区的810～980℃温度范围内,TC11钛合金呈现出超塑性,且最佳温度在900℃附近,其最大延伸率为595%,此时的超塑性变形过程中有晶内变形、界面滑动、动态再结晶或扩散蠕变的参与,且界面滑动出现在α/β相界面.α相和β相的相对含量对超塑性有较大的影响,初生α相含量在70%附近时对应着TC11钛合金的最佳超塑性.     

变形工艺对TC11钛合金超塑性的影响

为了研究TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)钛合金的超塑性变形行为,采用两种改锻工艺细化坯料原始组织,然后在电子拉伸试验机上分别以恒速、恒应变速率和最大m值法进行拉伸实验.结果表明,TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻工艺,可以获得晶粒度为6μm的细晶等轴组织,而在β区拔长改锻的组织为粗大的魏氏组织.在变形温度为900℃的条件下,TC11钛合金通过最大m值超塑变形方式获得了异常高的超塑性,最大伸长率达到2300%;而采用常规的恒应变速率和恒速超塑变形,伸长率分别为1147%和1100%.说明TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻细化晶粒后,以最大m值超塑变形是获得较好超塑性的有效方法.     

TC4-DT钛合金的热变形行为研究

利用Gleeble-1500型热模拟压缩试验机,研究了TC4-DT合金在750～950℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为50%条件下的热变形行为,分析了该合金的流变应力变化特点及显微组织演变规律,建立了该合金的Arrhenius型本构方程.结果表明:流变应力随变形温度降低及应变速率增大而升高;变形温度与应变速率对TC4-DT合金显微组织影响显著,随着变形温度的升高及应变速率的降低,片层组织球化现象越明显;应变速率敏感指数随变形温度的升高而增大;在本实验条件下,TC4-DT合金的热变形激活能为603.51 kJ/mol,表明该合金的热变形主要是由高温扩散以外的过程控制,认为有动态再结晶发生.     

TC4-DT钛合金热变形本构方程

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度1163K~1293K、应变速率为0.005s~(-1)~0.5s~(-1)、变形量为60%条件下的热变形行为。根据应力-应变曲线分析该合金的流变应力变化特点,建立该合金的Arrhenius双曲正弦型本构方程。结果表明,所建立的本构方程与实验值吻合程度较高,为制定TC4-DT钛合金热加工工艺规范提供理论依据。     

超塑成形工艺对TC21合金超塑性的影响

分析对比了一步与两步超塑成形法对未经特殊细化的TC21钛合金超塑性和显微组织的影响。研究结果表明:在变形温度为870~930℃范围内,两步超塑成形伸长率明显好于一步超塑成形。在变形温度为870℃,第1步和第2步应变速率均为3.3×10-4s-1,预应变量为50%,间隙保温时间为20 min时,两步超塑成形的伸长率达到最大值为438.60%,和恒应变速率的一步超塑成形相比,伸长率提高了74.72%。真应力-应变曲线表明:两步超塑成形时,第2步开始时的应力明显小于第1步结束时的应力,第1步变形对金属产生了一定的软化作用。显微组织显示:动态再结晶一直伴随着整个两步超塑性变形过程,再结晶行为的发生为塑性变形提供了细小等轴组织,有利于该合金超塑性的提高。     

热压缩变形及热处理对TC4-DT钛合金组织演变影响

研究了不同热压缩变形条件及多重热处理对TC4-DT钛合金显微组织演变的影响。结果表明,随热压缩变形温度升高,组织中初生α相逐渐减少,水淬析出针状马氏体逐渐增多。在相对较低变形温度(920、950℃)下,三重热处理后合金组织分布更为均匀紧密,同时随着应变速率提高,析出的针状α相更细小。此外,还发现第一重热处理温度为920℃时形成双态组织,940℃和960℃时均形成网篮组织,但后者晶内析出针状α相交织的网篮组织更好。当第二重热处理温度低于900℃时,析出的针状α相较为细长,并且随温度升高而有所长大,但观察整体形貌发现,交织形成的网篮组织不均匀。对比发现,在第二重热处理温度为920℃时,合金组织中形成的网篮组织更为紧密,并且发现更为细小的针状α相交错其中。     

固溶-冷速-时效对TC4-DT合金力学性能的影响

本文以Ti6Al4V-DT (TC4-DT)为研究对象,分别对其进行不同方式的固溶、冷却和时效处理,利用金相显微镜、拉伸试验机研究其显微组织、强度和塑性的变化,结果表明：强度和塑性的主要影响因素为固溶温度和冷却方式。在α+β两相区和单相区固溶并在580℃时效8小时,可以分别得到双态组织和片层组织,相变点以下随着固溶温度的提高,初生α相含量明显减少,且强度和塑性在两相区固溶更优;相变点以上固溶时,冷却速率降低会使α相片层粗化,抗拉强度和屈服强度逐渐降低;在两相区固溶α相尺寸随着时效温度升高而增大,在低温时效时,由于α相的弥散强化作用使得合金强度较高。TC4-DT合金在α+β两相区860℃/1.5h固溶,550℃/8h时效处理,在空冷的状态下,可获得合金强度（1017MPa）、塑性（伸长率22%）匹配良好的综合性能。     

TC4钛合金板的超塑性

通过拉伸法和金相分析研究了国产TC4合金板的超塑性。结果表明:TC4合金超细晶粒板是一种优良的超塑性板材,不需其它处理即可用于超塑性成形;最佳超塑性成形条件是:变形温度为880～920℃,应变速率为5.5×10~(-4)S~(-1)～1.3×10~(-3)S~(-1),在此条件下,单向拉伸的m值为0.58～0.62,试件伸长量可达1000%以上;在最佳变形条件下,材料的变形抗力小于4kg/mm~2。     

Ti-6Al-4V合金在超塑性条件下的变形行为

前言为了把钛合金的超塑性特性应用于实际,本文报告了以下两项试验工作。第一项工作的目的是研究冶金因素(显微结构和α晶粒大小)和变形条件(变形速度和变形温度)对Ti-6Al-4V合金超塑性特性的影响;第二项工作的目的是研究在等温和超塑性条件下变形的Ti-6Al-4V合金拉伸性能和显微结构,研究初始显微结构和变形条件对等温变形的钛合金性能的影响。     

形状比对TC4-DT钛合金厚板轧制变形渗透性影响规律

基于热模拟压缩试验得到的流变应力曲线,建立了TC4-DT钛合金厚板单道次热轧模拟仿真平台,对不同压下率和形状比条件下的热轧过程进行仿真分析,以等效塑性应变为0.2作为透性衡量指标,研究了板坯厚度方向变形渗透规律。经拟合,得到TC4-DT钛合金轧制时形状比（SR）与变形渗透深度的经验公式为：y=29.1exp（3.2SR）-60.66。提高形状比可显著改善TC4-DT钛合金厚板心部的变形程度,提高板材的一次合格率。     

TC4-DT合金的高温流变特性及组织演变

采用Gleeble-3800热模拟试验机,分别在800、950、1100℃下,以1×10~(-2) s~(-1)变形速率,对三种组织的棒材(铸态、细片层组织及等轴组织)的TC4-DT合金样品进行了压缩试验。并对数据进行了分析。结果表明:在相变点以下,TC4-DT合金的流变抗力主要取决于组织类型,而它与晶粒尺寸关系不大;片层组织流变抗力高于等轴组织的流变抗力。     

TC4-DT钛合金疲劳裂纹扩展及裂纹尖端塑性区

研究了TC4-DT钛合金不同组织的疲劳裂纹扩展行为,观察了疲劳裂纹在不同显微组织中的裂纹扩展路径,分析了不同显微组织的裂纹尖端塑性区变形情况,并与理论计算结果进行了对比。结果表明,疲劳裂纹在片层组织中扩展路径曲折,且片层组织的裂纹尖端塑性区较双态组织的大,理论计算的裂纹尖端塑性区的范围较实际测量的范围小得多。     

β相区热处理对TC4-DT合金板材组织和性能的影响

对TC4-DT合金板材在β相区热处理后的组织及性能进行了研究.结果表明:α相在晶内和晶界呈片状或针状析出,冷速越大,组织越细密,再经两相区处理后,组织趋于稳定化.随固溶时冷却速度的提高,合金板材室温强度逐渐提高,塑性变化不大.经990℃×45min,WQ+940℃×lh,AC+ 540℃×6h,AC热处理得到的板材综合室温拉伸性能较好.