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     

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.     

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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

两相区热处理对TC4-DT合金板材组织与性能的影响

对TC4-DT合金板材（α＋β）两相区在不同温度及冷却方式下进行热处理,研究其组织和性能的变化。结果表明,在两相区固溶处理得到等轴或双态组织,随着固溶温度的提高,初生α相含量减少,析出的β相转变组织略有粗化,合金强度升高,伸长率略有下降。两相区热处理后纵、横向的拉伸力学性能没有明显的各向异性。900℃固溶处理后,采用水冷方式固溶处理的合金在不明显降低塑性的情况下可提高拉伸强度。     

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.