粉末TC4钛合金热压缩动态软化行为分析

通过热模拟压缩实验获得的应力应变曲线表明粉末TC4钛合金在温度为850~950℃,应变速率为0.1~10s_^-1范围内变形时具有加工硬化和连续的动态软化特性,建立了材料本构方程,很好的描述了粉末TC4钛合金的流变行为。进一步对动态软化行为进行了分析,并计算了各种因素对软化的影响程度。结果表明：变形温度越低,应变速率越小,流动软化程度越大;在应变速率为1s_^-1和10s_^-1时,主要是变形热导致流动软化;当应变速率为0.1s_^-1,温度为850℃和900℃时,有变形热、动态相变和α相形态演化三种软化因素,且温度越低,α相形态演化导致的软化占比越大,温度增加,动态相变软化所占比例增加;当应变速率为0.1s_^-1,变形温度为950℃时,有变形热和动态相变两种软化因素,变形量增加,动态相变软化所占比例增大。     

TC4钛合金流动软化行为及本构模型研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10 s~(-1)变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1 s~(-1)条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800,850℃和10 s~(-1)条件以及在900,950℃和0.1 s~(-1)条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403 kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

新型超高强韧钛合金热变形行为研究

采用Gleeble3800热压缩模拟试验机研究了新型超高强韧TB17钛合金775～905℃温度范围内、应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了该合金在热变形过程中流变应力软化特点及显微组织演变规律,建立了该合金Arrhenius型本构方程。结果表明:采用不同变形温度,TB17钛合金峰值应力对应变速率敏感程度不同,在相变温度以下变形时,峰值应力对低应变速率敏感;而在相变温度以上变形,峰值应力对高应变速率敏感。应变速率对TB17钛合金显微组织具有重要影响,合金应变速率大于0.1 s~(-1)时,以发生动态回复为主,而应变速率为0.001～0.1 s~(-1)时以发生动态再结晶为主;降低应变速率有利于动态再结晶发生,合金在应变速率0.001 s~(-1)时可获得粒度约25μm的β晶粒。变形温度对动态再结晶具有重要影响,在相变温度以下变形仅发生初生α相再结晶,而在相变温度以上变形则发生β相动态再结晶。TB17钛合金在相变点温度以下的热变形激活能为538.4 kJ/mol,在相变点温度以上的热变形激活能为397.4 kJ/mol,该合金在775～905℃热变形软化机制为晶界滑移机制。     

100Cr6轴承钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了100Cr6轴承钢在变形温度为850～1150℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了100Cr6轴承钢热变形时的本构方程和热加工图,并讨论了组织变化情况。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的升高而增大。当应变速率为0.1 s~(-1)时,在850℃和950℃压缩变形时,发生了动态回复软化;而在1050℃和1150℃热压缩变形时,加工硬化的软化机理为动态再结晶。结合显微组织观察,得到变形温度950～1150℃、应变速率0.01～0.1 s~(-1)为100Cr6钢的合理热加工工艺参数。     

TC4钛合金热变形行为研究及本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10s-1条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10s-1变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1s-1条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800℃、850℃和10s-1条件以及在900℃、950℃和0.1s-1条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

热等静压态TC4钛合金高温变形行为研究

在不同变形温度(T=850～1050℃)和不同应变速率(ε觶=0.001～5s~(-1))下采用Gleeble~(-1)500D热模拟试验机对热等静压态TC4钛合金进行了高温热压缩试验,分析了真应力-真应变曲线特征及热变形参数对显微组织的影响,建立适用于热等静压态TC4钛合金高温流动行为的Arrhenius方程及DMM(动态材料模型)加工图。结果表明:峰值应力随应变速率的增大及变形温度的降低而增大;显微组织随变形温度升高发生马氏体相变,随应变速率增大,β相析出次生α'相,且T=900℃、ε觶=0.01s~(-1)时获得(α+β)双态组织,表明该条件能够改善材料加工性能。误差分析表明,峰值应力计算值与试验值平均相对误差绝对值仅6.77%,证明建立的本构方程能够准确预测材料高温变形时的流动应力。加工图分析表明材料流动失稳区为T=850～950℃、ε觶0.6 s~(-1),最佳加工区间为T=850～950℃、ε觶=0.01～0.1s~(-1)。     

电子束冷床熔铸TC4合金的多道次热变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机,对电子束冷床熔铸制备的Ti-6Al-4V(TC4)钛合金在变形温度为850～1000℃、应变速率为0.01～1 s~(-1)和总变形量为50%条件下进行多道次热压缩模拟实验,研究铸态合金的多道次压缩热变形行为及微观组织演变规律。结果表明:合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低均呈降低趋势;不同变形温度下随应变速率的降低,合金的软化率逐渐升高,且变形温度越高,各道次间软化率趋于稳定;在变形温度950～1000℃、应变速率0.01～0.1 s~(-1)范围内合金的组织均得到不同程度的细化和均匀化,并发生动态回复与再结晶现象,此变形参数下合金的热加工性能稳定,可为电子束冷床熔铸TC4合金的铸态直接多道次热轧成形提供指导。     

BFe10-1-1铜合金动态再结晶及组织演变

在850、900、950℃,应变速率0.1、1、10 s~(-1)以及真应变0.8和1.0的条件下采用Gleeble-3500对BFe10-1-1铜合金进行热压缩试验。结果表明,在成形过程中有不同程度的动态再结晶发生。在其他成形条件相同条件下,温度为850℃时最有利于动态再结晶的发生;应变速率为1 s~(-1)时,动态再结晶发生的体积数最多,晶粒最细小;低应变速率时,增加变形量有利于动态再结晶;高应变速率时,增加变形量对动态再结晶影响不大。     

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。     

TA7钛合金板材高温拉伸变形

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对板厚为4 mm的TA7 ELI材料在变形温度为800、850、900、950和1000℃,应变速率为0.01 s~(-1)和0.001 s~(-1)下进行高温拉伸实验,获得材料发生超塑性变形的温度区间和应变速率范围。采用炉中高温拉伸实验对Gleeble实验结果进行验证。得出在950～1000℃范围内,应变速率低于0.001s~(-1)时,TA7 ELI钛合金高温拉伸会出现超塑性变形。伸长率最高可达260%。在应变速率0.001 s~(-1)、800℃时,TA7钛合金的断口组织中有动态再结晶现象。1000℃时,断口出现较为粗大的层片状α组织和明显的晶粒长大现象。m和n值都随着温度的升高而增大,在950℃时到达最大值。硬化现象能够有效的抑制颈缩,变形温度为950℃时,材料的硬化和软化达到较好的平衡,易获得较大的伸长率。     

TC4钛合金扩散连接区热变形特性行为研究

以TC4钛合金扩散连接区为研究对象，在变形温度920，950，980，1010 ℃及应变速率0.01，0.1，1，10 s-1的条件下进行热变形试验，研究了变形温度和应变速率对TC4钛合金扩散连接区流变应力和微观组织的影响规律。研究结果表明：TC4钛合金扩散连接区在高温下具有明显的动态软化特征，流变应力随变形温度的升高而降低，随变形速率的提高而增大；高温变形后扩散连接界面消失，随变形温度的增加，等轴α相的体积分数减少，同时伴有短棒状和板条状的次生α相出现，且次生α相的体积分数随应变速率增加逐渐降低；当变形温度达到1010 ℃时，出现马氏体α′相；以双曲正弦形式修正的Arrhenius方程为基础，建立了TC4钛合金扩散连接区双曲正弦本构方程以及热加工图，确定TC4钛合金扩散连接区的最佳变形温度为920~950 ℃，变形速率为0.01~0.1 s-1。     

TC16钛合金的高温塑性变形行为研究

针对TC16钛合金,进行等温恒应变速率高温压缩变形试验,研究该合金在700~950℃,应变速率为1~10s~(-1)条件下的应力-应变及组织演变,通过应力-应变曲线建立了合金的流变应力方程,并利用其应变硬化率θ与应变ε的θ-ε曲线确定其发生动态再结晶的临界应变ε_c。结果表明,当应变速率一定时,流变应力在700~850℃温度区间变形时比850~950℃变形时的递减幅度大;当合金变形量达到50%时,在较高应变速率(如6)ε=10s~(-1))下变形,可使组织中的再结晶晶粒尺寸进一步细化。     

TB9钛合金的热变形行为及加工图

通过在G1eeble-3800模拟机上热压缩试验研究了TB9钛合金在变形温度850~1050℃、应变速率0.01~10s~(-1)、变形程度70%的条件下的热变形行为。基于试验数据及Prasad判据建立了真应力-真应变曲线和加工图,通过其研究了该合金的高温变形行为、变形失稳现象和变形机制。结果表明:TB9钛合金的流变应力与变形速率成正比,与变形温度成反比:在试验条件下合金发生不连续屈服现象;功率耗散率较高的区域发生了不连续动态再结晶;流动失稳区为:850~1050℃和0.5~10s~(-1),850~950℃和0.08~0.5s~(-1),失稳现象表现为不均匀变形;适合加工的区域是1000~1050℃和0.01~0.1 s~(-1)围成的区域。     

TC10钛合金高温变形行为和组织演变的研究

通过恒应变压缩实验研究了锻态TC10钛合金的高温变形行为和组织演变规律,变形温度为800~920℃,应变速率为0.01~10 s~(-1),变形量为60%。研究结果表明:降低变形温度、提高应变速率,流变应力会在变形初期迅速增加,而显微组织没有明显变化,当流变应力达到最大值后随着动态再结晶的发生而逐渐降低。提高变形温度、降低应变速率,能够为动态再结晶提供能量,细化组织并降低流变应力。综合分析表明:在变形温度为840~900℃,应变速率为0.01~0.1 s~(-1)的参数范围内进行热变形可以获得性能优良的TC10钛合金产品。     

S32654超级奥氏体不锈钢压缩热变形中流动行为的本构模型

利用Gleeble-3008热模拟机研究了S32654超级奥氏体不锈钢在950~1 250℃、应变速率为0.001~10 s~(-1)条件下的热压缩变形行为,并建立该材料的热变形本构模型。结果表明:变形温度和应变速率对S32654超级奥氏体不锈钢的流变应力影响显著;流变应力随温度升高而减小,随应变速率增加而增大。温度高于1 150℃、应变速率小于0.1 s~(-1)时钢的应力曲线较平稳,在10 s~(-1)的高应变速率时流变曲线出现动态软化现象。S32654超级奥氏体不锈钢的热变形本构模型预测值与实验值吻合较好。     

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。     

变形工艺对51CrV4钢奥氏体晶粒的影响

利用Geleeble-3800热模拟机对51Cr V4钢进行了单道次压缩试验,研究了变形温度为800、850、900、950和1000℃,应变速率为0.01、0.1、1和10 s~(-1),应变值为0.06、0.1、0.7条件下原始奥氏体晶粒尺寸变化规律及相应的应力-应变曲线;并采用P-J法计算得出临界应变值。结果表明:51Cr V4钢的临界应变值为0.07435。在确定应变速率和应变值的情况下,随着变形温度的升高流变应力下降,950℃变形温度下晶粒尺寸最小,约30μm;在变形温度和应变值一定的情况下,随着应变速率的降低,流变应力亦下降,0.1 s~(-1)应变速率下晶粒尺寸最小,约40μm;在变形温度和应变速率不变的情况下,应变值越大,晶粒尺寸越小。     

TC4钛合金板材超塑性性能研究

采用最大m值法、恒应变速率法在850~910℃下测试TC4钛合金板材的超塑性性能,分析了工艺参数对TC4钛合金板材的流动应力、应变速率敏感性指数和微观组织演变的影响。结果表明:该合金的最佳超塑性变形温度在850℃左右,在该温度下的基于最大m值法、恒应变速率法拉伸的伸长率均达到了最大且分别为1031%和631%,而在850℃下最大m值法拉伸能获得材料的最佳超塑性;当变形温度为850~910℃时,最佳变形速率0.00031~0.001 s~(-1);随变形温度的升高、应变速率的降低,该合金的流动应力降低,最大为70 MPa;该合金在850℃、应变ε=0.1条件下的应变速率敏感性指数m值最大且为0.58,并随着变形温度、应变量的增加而降低:超塑性变形中其内部发生了明显的动态再结晶,温度越高,晶粒越粗大。     

等离子烧结态TC4钛合金热变形行为及本构模型研究

在Gleeble-1500D热模拟机上对等离子烧结态TC4钛合金开展单向热压缩实验,研究该合金在应变速率为10-3～5 s~(-1)、变形温度为850～1050℃条件下的热变形行为。根据Arrheniu方程构建符合等离子烧结态TC4钛合金高温塑性变形的本构方程。结果表明:在初始变形阶段,由于加工硬化的作用,等离子烧结态TC4钛合金流变应力值随应变的增加迅速达到峰值应力,而后应力值开始减小并趋于稳定,表明该合金变形行为符合稳态流变特征;采用所建立的等离子烧结态TC4钛合金的Arrhenius双曲正弦本构方程能够较好地预测TC4钛合金的峰值应力,且预测值与实测值之间的平均相对误差为6. 73%。在950℃和0. 1 s~(-1)以及1050℃和5 s~(-1)条件下,模型平均相对误差绝对值分别为2. 03%和4. 67%。等离子烧结态TC4钛合金的平均变形激活能为411 k J·mol~(-1),平均应变速率敏感指数为0. 21。     

高铁刹车盘用CrMoV钢的热变形行为

采用Gleeble 3800热模拟试验机,对高铁刹车盘用CrMoV钢在应变速率0.01～1 s~(-1)和变形温度850～1150℃下进行热压缩变形试验;分析了其流变曲线;并基于流变数据建立了其热变形方程和热加工图;用光学显微镜观察了其不同条件下的显微组织。结果表明,在高温、低应变速率条件下CrMoV钢为动态再结晶型,如1150℃、0.01 s~(-1),在低温、高应变速率条件下CrMoV钢为动态回复型,如950℃、1 s~(-1);CrMoV钢的热变形激活能为406.7781 kJ/mol;建议最佳的工艺参数范围为变形温度1080～1140℃,应变速率0.01～0.1 s~(-1)。