铸态TC21钛合金高温变形行为研究

以铸态TC21钛合金为研究对象,在Gleeble3500热模拟试验机上对TC21钛合金在开坯温度1000～1150℃、应变速率0.01～10 s-1的高温变形行为进行了研究.结果表明,铸态TC21钛合金流动应力随应变速率的提高和温度的降低而升高,具有温度和应变速率敏感性;β区变形激活能为196.277 kJ/mol,变形机制以动态回复为主;低应变速率下(ε≤0.1 s-1),流变曲线呈稳态流动特征,拉长的β晶粒晶界呈锯齿状,晶界处发生连续再结晶;高应变速率下(ε≥1 s-1),拉长的β晶粒晶界平直,为典型动态同复;高应变速率且温度相对较低(ε=10 s-1,T≤1150℃)时,流变曲线呈流动软化特征,原因是局部温升效应及局部塑性流动.     

基于Murty判据的TB8钛合金加工图及变形区分析

采用Gleeble3500对TB8钛合金进行等温恒应变速率热模拟压缩试验,研究该合金在温度750~900℃、应变速率0.001~10 s-1热变形参数范围内基于Murty判据的加工图,并分析TB8钛合金的热变形行为。结果表明:TB8钛合金的失稳变形区为:温度750~780℃,应变速率0.03~10 s-1;温度780~900℃,0.35~10 s-1,发生失稳变形后的组织特征为局部流动及β相晶粒的不均匀变形。较佳的稳定变形区为:温度815~885℃、应变速率0.03~0.1 s-1,发生稳定变形后的组织为动态再结晶后的等轴组织。结合预测的稳定变形区及显微组织特征可知,在单相区850℃变形时,0.1 s-1作为动态回复及动态再结晶的临界应变速率。     

TC6热加工过程中微观组织演化模型的建立

通过Gleeble-3500热模拟实验机得出TC6钛合金在变形温度为860~950℃,应变速率为0.01~50 s-1,变形程度分别为30%和50%时的应力-应变曲线。通过金相实验研究了TC6在实验条件下微观组织的演变规律,并建立了TC6在(α+β)两相区塑性变形过程中α相的动态再结晶模型。结果表明:TC6钛合金在低应变速率下变形时,动态回复过程相对增强,动态再结晶受到抑制;相同温度、不同应变速率下的微观组织形貌基本相同,但是随着应变速率的增加再结晶程度增大,组织细化。模型平均误差小于13%,可以满足预测需要。     

Ti-25V-15Cr-0.2Si阻燃钛合金的动态再结晶行为（英文）

对Ti-25V-15Cr-0.2Si阻燃钛合金在温度为950~1100℃,应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下进行热压缩试验,研究了该合金在β相区变形时的动态再结晶行为。结果表明,该合金的热变形机制主要是由动态再结晶支配的,而动态再结晶新晶粒主要是通过弓弯形核机制来形成的。当应变速率降低和变形温度升高时动态再结晶易于发生;当应变速率为0.01~0.1 s~(-1),变形温度为950~1050℃时,动态再结晶使晶粒细化;当变形温度高于1100℃,应变速率低于0.001 s~(-1)时,动态再结晶晶粒粗化。为了确定在不同变形条件下的动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸,分别建立了该合金动态再结晶动力学和动态再结晶晶粒尺寸预测模型。     

TC21钛合金超塑性拉伸变形流变行为

通过恒应变速率超塑性拉伸试验,研究了TC21钛合金在变形温度为1 153~1 193K,应变速率为3.3×10-4~3.3×10-2 s-1条件下的拉伸流变应力行为。计算了TC21钛合金超塑性拉伸变形激活能和相应的应力指数,建立了TC21钛合金应力-应变本构模型,并通过1stopt软件对其进行修正。研究表明,在同一应变速率下,TC21钛合金流变应力随变形温度的升高而减小;在同一变形温度下,流变应力随着应变速率的增大而增大。当应变速率较高,变形温度较低时,动态再结晶为主要软化机制;当应变速率较低,变形温度较高时,加工硬化与软化达到动态平衡,软化机制以动态回复为主;当变形温度为1 153K,应变速率为3.3×10-4 s-1时,TC21钛合金具有较好的超塑性(408.60%);超塑性拉伸变形激活能和应力指数分别为329.20kJ/mol、2.367 7。     

锻态TB6钛合金热变形行为及组织演变

在THERMECMASTER-Z型热模拟试验机上,对锻态TB6钛合金在真应变为0.92、变形温度为800℃～1150℃、应变速率为0.001s-1～1s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,分析合金在β单相区条件下的热变形特点,并观察金相组织。结果表明,应变速率对合金流动应力的影响较显著;而变形温度对合金流动应力的影响在较高应变速率时较大,在较低应变速率时较小。动态再结晶晶粒尺寸和动态再结晶体积分数,随温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。从晶粒细化和动态再结晶组织均匀性考虑,当真应变为0.92时,变形温度选择在950℃～1050℃之间,应变速率选择在0.01s-1为宜。     

基于数学模型的变形镁合金AZ31B热力学及动态再结晶

以铸态AZ31B镁合金为研究对象,分别在应变速率为0.005 s-1、0.05 s-1、0.5 s-1,变形温度在300℃、350℃、400℃的条件下,采用热变形模拟实验机对铸态合金进行再结晶行为研究,建立并验证了热变形本构方程、再结晶热力学模型和动态再结晶晶粒尺寸模型。研究表明,晶粒在较低应变速率和较高变形温度下更细,减小了晶界处孪晶位错密度,也为降低后续轧制时边裂现象发生的概率提供了依据。     

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     

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。     

27MnCr5齿轮钢热压缩变形行为及动态再结晶

采用Gleeble-1500热模拟实验机在变形温度为800~1100℃,应变速率为0.1~10 s-1范围内对27MnCr5齿轮钢进行热压缩实验,研究27MnCr5齿轮钢的动态再结晶行为,构建合金的本构关系和动态再结晶模型,研究变形条件对27MnCr5齿轮钢显微组织的影响。结果表明:变形温度越高,27MnCr5齿轮钢的流动应力越低,动态再结晶体积分数越高;当变形温度升高至1100℃时,晶粒粗化现象很明显,平均晶粒尺寸较大;利用Deform软件对构建的动态再结晶模型进行数值模拟,平均晶粒尺寸误差在20%以内,应力-应变本构关系和动态再结晶模型能较好的预测实验结果。     

易拉罐用铝材热变形过程中的微观组织与动态软化

采用热模拟试验技术和TEM分析,探讨了经高效熔体处理的易拉罐用铝材在不同变形条件下的微观组织特征和动态软化行为.结果表明,应变速率为0.1 s-1时,若变形温度较低,则发生了动态回复;若变形温度高于723 K,产生明显的动态再结晶;变形温度为673 K时,在低应变速率条件下,产生动态再结晶;应变速率高于0.1 s-1,软化过程具有动态回复和动态再结晶的混合特征;当应变速率高于5.0 s-1时,产生几何动态再结晶.     

易拉罐用铝材热变形过程中的微观组织特征与动态软化

采用热模拟试验技术和TEM分析,探讨了易拉罐用铝材在不同变形条件下的微观组织特征和动态软化行为。结果表明,应变速率为0.1s-1时,若变形温度较低,则发生了动态回复。若变形温度高于723K,产生明显的动态再结晶;变形温度为673K时,在低应变速率条件下,产生动态再结晶,变应速率高于0.1s-1,软化过程具有动态回复和动态再结晶的混合特征,当应变速率高于5.0s-1时,产生几何动态再结晶。     

不同原始组织TA17钛合金的热变形行为研究

通过热压缩试验研究了不同原始组织的TA17钛合金在温度750~950℃和应变速率0.01~20 s~(-1)范围内的热变形行为,并且分析了原始组织晶粒尺寸对TA17钛合金热变形行为的影响。结果表明,TA17钛合金在750~900℃时的变形机制主要以动态再结晶为主,峰值应变随着温度升高和应变速率的降低而降低;而在900~950℃时以动态回复为主,峰值应变随着温度升高而增大。相同变形参数下,原始晶粒尺寸越小,热变形过程中的流变应力越小,动态再结晶程度越大。减小原始组织晶粒尺寸,可以有效提高TA17钛合金的热加工稳定性,扩大热加工的可加工区间。     

变形温度对TC11合金流动应力及组织的影响

在THERMECMASTER-Z型热模拟机上,对TC11钛合金在变形温度为780～1 080 ℃、应变速率为10 s-1和70 s-1条件下的流动应力变化规律进行了研究,并分析了变形温度对组织的影响.结果表明,在高应变速率条件下,温度为990～1 080 ℃时,变形呈稳态流动特征;温度为780～960 ℃时,变形呈流变软化特征.通过对不同温度下TC11钛合金的微观组织观察可知,在(α β)两相区变形,当变形温度低于900 ℃、应变速率为10 s-1和70 s-1时,易发生绝热剪切或局部流动等塑性失稳现象.在β单相区变形,应变速率为10 s-1和70 s-1时,组织主要为拉长的β晶粒和少量的动态再结晶晶粒,以晶界变形为主,易造成β组织机械失稳.     

TC11钛合金热变形机制及其热加工图

研究了TC11钛合金在温度800～1050℃,应变速率0.005～5s-1条件下的高温压缩变形行为,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合变形微观组织观察确定了该合金在实验条件下的高温变形机制.结果表明:TC11钛合金在两相区低应变速率下(0.005～0.05 s-1)变形时主要发生片状组织的球化,并且球化的效果随变形温度的降低和应变速率的增加而增加.在两相区高应变速率下(0.05～5 s-1)变形时发生热加工的非稳定流动,产生剪切裂纹和剪切带等缺陷.在β相区低应变速率下(0.005～0.05 s-1)变形时发生动态再结晶,高应变速率下(0.05～5 s-1)发生动态回复,并且应变速率大于0.1 s-1时有可能发生不稳定流动现象.在变形温度为900℃左右、应变速率为0.005 s-1时,功率耗散率达到峰值,约为57%.     

不同热变形条件下体育器械用TC11合金的组织性能研究

以体育器械用TC11钛合金为研究对象,研究了不同的变形温度和变形速率对合金组织与性能的影响。结果表明,随着变形温度的升高,当应变速率分别为0.010和0.001 s-1时,α相的面积分数增加;除应变速率为0.001 s-1时,在其余应变速率下,β相的动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而增大。     

TC18钛合金热压缩本构方程及热加工图

在温度为750～950℃、应变速率为0.01～10 s-1、变形程度为60%的条件下对TC18钛合金的高温流变应力变化规律进行热模拟实验研究。采用Arrhenius双曲正弦函数推导出TC18本构方程。以热模拟压缩实验为基础建立了真应变0.3、0.5时TC18钛合金热加工图。结果表明:TC18钛合金流变应力随着变形温度升高而降低,随着应变速率的升高而升高;在本实验条件下TC18钛合金表现出动态回复和动态再结晶两种软化机制;Arrhenius双曲正弦函数能够很好地描述TC18钛合金本构方程。热加工图结果表明:在真应变为0.3时存在3个非稳定区域,在应变为0.5时存在2个非稳定区域。结合热加工图,较佳的热加工区间在温度为830～920℃,应变速率为0.01～0.32 s-1区域内。     

铸态TC21钛合金高温热变形行为及加工图

研究了铸态TC21钛合金在温度1000~1150℃,应变速率0.01~10s-1条件下的高温压缩变形行为,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合变形微观组织观察确定了该合金在实验条件下的高温变形机制及加工工艺。结果表明:TC21合金在β相区进行热压缩,主要变形机理为动态回复;Ⅰ区(高应变速率,ε≥1s-1),材料落入流动失稳区域,其微观变形机制为局部塑性流动,在制定热加工工艺时应尽量避免;Ⅱ区(1050~1120℃,0.1~1s-1),β晶粒变扁、拉长,晶界平直,为典型的动态回复,功率耗散率为32%~34%;最优加工区,Ⅲ区(低应变速率0.01~0.1s-1),功率耗散为38%~46%,拉长的β晶粒晶界上出现连续再结晶现象,首火次开坯应在高温(1150℃)附近进行,以提高铸态组织的塑性,随后开坯应在中低温进行,以得到细小均匀的β晶粒。     

GH625合金的动态再结晶行为研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了GH625合金在变形温度为950～1150℃,应变速率为0.001～5s-1条件下的热变形特性,并用OM和TEM分析了变形条件对微观结构的影响。结果表明:当应变量很小时,该合金没有发生再结晶,直到应变量达到0.1时才开始有再结晶晶粒析出。随着变形温度的升高,再结晶晶粒尺寸增大,位错密度降低;当温度较低时显微结构中可以观察到孪晶。当变形温度一定时,随应变速率的增大,再结晶的形核率增大且晶粒变小,位错密度变大;而当应变速率较低时,再结晶进行得比较充分,晶粒尺寸较大。根据实测的应力-应变曲线,获得了该合金发生动态再结晶的临界应变εc和峰值应变εp与Z参数之间的关系:εc=2.0×10-3.Z0.12385,lnεp=-6.02285+0.12385lnZ。此外,还采用定量金相法计算出了合金的动态再结晶体积分数,并建立了该合金动态再结晶的动力学模型:Xd=1-exp[-0.5634(ε/εp-0.79)1.313]。     

TC21钛合金热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对TC21钛合金进行了高温热压缩变形试验。试验变形温度为890～990℃,应变速率为0.01～10s~(-1)。通过分析不同热变形条件下获得的应力-应变曲线和微观组织,探究合金在高温变形中的微观组织演变规律。结果表明:TC21钛合金对变形温度和变形速率极其敏感,流变应力随着应变速率的增加和温度的降低而升高。随着变形温度的升高和应变速率的降低,变形中动态回复作用增强,微观组织中动态再结晶晶粒数目减少。此外,应用线性回归方法,建立TC21钛合金的高温本构方程,经过实验验证,该本构模型与实验结果吻合较好;基于Prasad失稳准则,建立了TC21钛合金热加工图,为TC21钛合金锻造工艺的制定提供理论依据。