TA32钛合金板材的超塑性能研究

研究了真空环境中TA32钛合金板材在温度950℃、应变速率5.32×10^-4~2.08×10^-2 s^-1条件下的超塑性变形行为。结果表明,在不同应变速率条件下,合金的流变应力曲线特征和显微组织演变显著不同。在应变速率较低(5.32×10^-4~3.33×10^-3 s^-1)条件下,拉伸真应力-真应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的合金中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率(8.31×10^-3 s^-1~2.08×10^-2 s^-1)条件下,拉伸真应力-真应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直至试样断裂,合金变形过程中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸较低应变速率条件下显著细化。950℃时,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%~519%之间;当应变速率为5.32×10^-4 s^-1时,具有最佳的超塑性,拉伸延伸率可达519%。断裂区形貌分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。     

TA32钛合金板材的超塑性性能研究

研究了真空环境中TA32钛合金在950℃,初始变形速率在5.32×10-4~2.08×10-2s-1条件下的超塑性变形行为。结果表明,不同应变速率条件下,板材的流变应力曲线特征和显微组织演变呈现显著不同。在应变速率较低条件下(5.32×10-4 ~3.33×10-3s-1),拉伸真应力-应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的板材中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率（8.31×10-3 s-1~2.08×10-2 s-1）条件下,拉伸真应力-应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直到断裂,变形后的板材中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸与低应变速率条件拉伸的板材相比显著细化。在950℃下,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%~519%之间,当应变速率为5.32×10-4s-1时,板材具有最佳的超塑性性能,拉伸延伸率可达519%。断裂区分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。     

细晶Ti-6Al-4V合金的超塑性变形行为与组织演变

对不同温度下退火处理后的细晶TC4合金板材进行超塑性拉伸变形,研究该合金在750~850℃,应变速率为3×10-4~1×10-3 s-1条件下的超塑性拉伸变形行为,分析晶粒尺寸、变形温度和β相含量对合金性能的影响。结果表明:退火后的(α+β)型细晶Ti-6Al-4V合金表现出良好的超塑性,并且晶粒越细,最佳超塑性变形温度越低。晶粒直径为2.5μm、β相含量(体积分数)为9.6%的TC4合金在温度为800℃、应变速率为1×10-3 s-1的变形条件下,伸长率最大,达到862%。不同晶粒度合金的应变速率敏感系数m均随变形温度升高先上升后下降,最高达0.61。β晶粒处于α晶粒三叉晶界处,升温或拉伸变形时聚集并沿α晶界长大,形成细长的β晶粒并逐渐变粗大,因此在900℃以上高温下合金的超塑性变形能力降低。     

TA15钛合金超塑性变形时的组织演变

研究了TA15钛合金超塑性变形后显微组织的演变及变形条件对超塑性变形行为的影响。结果表明:在变形温度为850~950℃、应变速率为1×10-4~1×10-3s-1超塑性拉伸时,TA15钛合金表现出良好的超塑性变形性能,且在900℃,5.5×10-4s-1变形条件下,延伸率最大为803.3%。在应变速率不变的条件下,随着变形温度的升高,α相晶粒尺寸增大,β相含量增加,晶粒仍保持细小、等轴状态。在变形温度一定时,随着应变速率的降低,α相晶粒尺寸增大,β相含量增加。同时变形程度对显微组织有显著影响,拉伸后不同部位的显微组织均有一定程度的粗化,变形程度越大,晶粒粗化的越明显,并伴有α相到β相的转变。变形过程中,加工硬化与变形软化相互竞争,表现为传统超塑变形的稳态流动特征。     

搅拌摩擦焊Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金的超塑性变形行为研究

SP700钛合金(Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo)具有非常优异的低温超塑性和较宽的低温热加工窗口。本文分别采用最大m值法和恒应变速率法,针对SP700钛合金搅拌摩擦焊接头超塑性变形行为进行了研究。研究结果表明:采用最大m值法在795℃获得了最大超塑延伸率为989.9%;采用恒应变速率法,在795℃、应变速率为5×10~(-4)s~(-1)条件下获得最大超塑延伸率为687%。两种方法较母材的最佳超塑温度(765℃)均有所提高。对比搅拌摩擦焊焊核区的细晶组织,经超塑拉伸变形后,微观组织晶粒粗化严重,且β相含量减少。引起晶粒显著粗化的原因可能是经搅拌摩擦焊剧烈的塑性变形后导致的晶粒内部畸变能增加,在后续的超塑变形过程中晶粒长大势能增加所致。较高应变速率条件下的变形机制为晶粒拉长、长大、断裂和再结晶球化。搅拌摩擦焊焊接接头焊核区及热机械影响区存在较为明显的组织不均匀,经超塑变形可有效改善搅拌摩擦焊焊接接头的组织不均匀性。     

TNW700高温钛合金板材超塑变形行为研究

TNW700钛合金是我国自主研发的近α型、可在700℃短时使用的高温钛合金。针对TNW700合金板材在温度为890~950℃、恒应变速率为0.0100~0.0005 s~(-1)下的单向超塑拉伸变形行为进行了研究,利用Zener-Hollomn参数和Arrhenius方程建立了TNW700钛合金的峰值应力本构方程。结果表明:TNW700钛合金的超塑性变形行为与普通钛合金不同,其加工硬化阶段较长,且温度越高、应变速率越低,动态硬化的效果更加明显,远高于再结晶软化程度,晶粒尺寸的增加是导致加工硬化的主要原因。在950℃,0.0005 s~(-1)条件下获得的最大延伸率为933%。所建立的峰值应力方程为σ_p=17.414[1.047(lnε+540210/RT)-46.587],其变形激活能Q=540.21 k J·mol~(-1)。在较低温度条件下变形,在断口附近由于应变速率高和变形温度低的双重作用在晶界三角区产生应力集中使晶界滑移变得困难而导致有孔洞产生。随着变形温度的升高,β相含量和尺寸逐渐增加,高温、高应变速率条件下有次生α相析出,采用电子探针分析(EPMA)发现β晶粒微区成分的变化是次生α相产生的主要原因。     

置氢0.11%Ti-6Al-4V合金超塑变形行为及其机制

研究了置氢0.11%的Ti-6Al-4V在800～900℃温度范围和3×10(-4)～1×10(-2)s(-1)应变速率范围内的超塑变形行为,应用光学显微镜研究了变形过程中的组织演变.结果表明:置入0.11%的氢能够显著改善Ti-6Al-4V超塑变形行为,峰值应力较原始合金降低了15～33 MPa,应变速率敏感性指数m值提高至0.497,变形激活能为322 kJ·mol(-1);在840～860 ℃温度范围和3×10(-3)～1×10(-3)s(-1)应变速率范围内,具有最佳超塑性,其延伸率最高达到1530%.0.11%的氢使α相及β相软化的同时促进了动态再结晶,提高了位错的攀移能力并且降低了位错密度;α和β两相比例未发生显著变化,适当的比例在变形过程中有利于两相相互抑制长大.置氢后超塑变形机制与未置氢相同,主要为界面的滑动和晶粒的转动,而位错的运动及动态再结晶为其协调机制.     

不同应变速率下CT20钛合金孪生变形行为

在300 K及20 K、不同应变速率下对CT20钛合金板材进行单向拉伸,利用扫描电镜、透射电镜等观察拉伸应变组织及断口形貌,揭示了应变速率对CT20钛合金孪生变形行为的影响规律。结果表明:在300 K下,应变速率的提高使CT20钛合金板材的强度提高,延伸率降低;20 K下,应变速率的提高使CT20钛合金板材的强度和延伸率均下降。在300 K、应变速率高于6.67×10-1s-1和20 K、应变速率低于6.67×10-3s-1的条件下,CT20钛合金板材的变形均为滑移和孪生共同作用。20 K下,CT20钛合金拉伸应变速率超过6.67×10-3s-1时,孪生变形受到抑制,材料的延伸率迅速降低。     

TA15钛合金板材单向拉伸超塑变形行为研究

采用TA15钛合金板材,研究了在860～980℃,8.3×10-4～1.7×10-3s-1条件下进行的超塑拉伸性能。结果标明:随着变形温度的升高,延伸率先增加后降低;在940℃、应变速率为1.7×10-3s-1、垂直轧制方向获得最大延伸率为1370%。随着变形温度的升高和拉伸速度的降低,等轴α晶粒尺寸增大。变形温度为940℃时诱发次生α相的析出,少量的层片组织对提高延伸率具有一定的作用。     

WSTi3515S阻燃钛合金超塑性变形行为及本构关系研究

通过电子万能试验机对具有粗大晶粒的β型WSTi3515S阻燃钛合金进行了超塑性拉伸试验,分析了热力学参数对超塑性能及力学行为的影响,建立了该合金超塑性本构关系。结果表明:WSTi3515S阻燃钛合金可在较宽的温度范围及应变速率区间内(800～920℃,0. 000 5～0. 01 s~(-1))实现超塑性;且在高温低应变速率条件下超塑性能良好,最大延伸率可达556%。与细晶超塑性不同,WSTi3515S合金在超塑性拉伸过程中,稳态变形阶段很短甚至不出现,变形主要集中在准稳态变形阶段,且准稳态变形阶段越长,获得延伸率越大。基于Arrhenius方程建立的本构方程精度不高,而由逐步回归法构建的本构方程误差值基本在5%以内。     

Zn-0.66％Cu-0.38％Mn合金的超塑性

本文对一种在固溶体基体上分布有弥散化合物微粒的锌基合金进行了超塑性研究。急冷凝固的Zn-0.66％Cu-0.38％Mn合金经晶粒微细化处理后获得了晶粒平均直径小于10μm的微细晶粒组织。在250～300℃和3×10~(-4)～4×10~(-3)s~(-1)的初始应变速率拉伸条件下,此合金呈现出典型的超塑变彤力学特征。Ⅱ区内的m值约为0.49,延伸率约为300％。250℃时应变速率、流变应力σ及平均晶粒直径d之间符合ocσ~2/d~2关系。在250～300℃温度范围和恒定应力条件下测得此合金的超塑变形激活能为54.2±5.6kJ/mol,与纯锌的晶界自扩散激活能很接近,说明此合金的超塑变形是由晶界自扩散所控制的。     

TC25G钛合金热变形过程中的组织演变

利用Gleeble 3800型热模拟试验机对TC25G钛合金进行了恒应变速率热压缩变形实验,获得了变形温度为930~1 020℃、应变速率为0.001~50 s~(-1)、变形程度为60%条件下的组织演变特征。结果表明:应变速率对α相的含量和形状基本没有影响,而对β转变组织的影响较大,高应变速率下呈带状,低应变速率下呈等轴状;变形温度对于控制α相含量有显著影响,α相含量随变形温度升高而降低,960℃时,仅为8%,且较高的变形温度下,β晶粒尺寸也相对粗大。     

TA19钛合金高温变形热加工图构建和微观组织演变

利用Gleeble-3500热模拟压缩试验机,在变形温度820～980℃和应变速率0.01～10 s~(-1)的变形条件下,对TA19钛合金进行热模拟压缩试验,并根据动态材料模型(DMM)建立了其热加工图。同时,结合TA19钛合金微观组织分析,揭示了热变形工艺参数影响热加工图的内在原因。结果表明:变形工艺参数与能量耗散率和非稳态区密切相关。应变速率为0.01～1 s~(-1)时,能量耗散率较大,且随着变形温度的升高,能量耗散率先增大后减小,在940℃附近获得最大值。同时,变形失稳区包括2个典型区域,其中I区为(820～900)℃/(0.01～1) s~(-1),II区为(960～980)℃/(1～10) s~(-1)。变形温度为940℃时,较多的等轴α相和较高的再结晶驱动温度使得再结晶程度加强,因此能量耗散率获得最大值。绝热剪切带、片层α相与等轴α相之间的变形不协调以及β晶粒的剧烈长大是TA19钛合金高温变形失稳的主要原因。     

TA17钛合金热力学行为及加工特性研究

为了研究TA17钛合金热轧条件下的高温变形行为及热加工特性,在热模拟机上开展变形温度为700~1100℃、应变速率为1~40 s~(-1)条件下的热压缩实验,建立基于Arrhenius模型的本构方程,以及应变分别为0.3和0.6时的热加工图,结合热变形显微组织分析,研究该合金的热塑性变形机制。结果表明:TA17钛合金流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的升高而升高。在温度为800~1000℃、应变速率为1~10 s~(-1)时,材料的变形机制主要为动态再结晶;温度为1000~1100℃、应变速率为1~10 s~(-1)时,材料发生动态回复;温度为700~800℃或1000~1100℃、应变速率大于20 s~(-1)时,材料产生绝热剪切带;温度为700~800℃,应变速率为1~5 s~(-1)时,材料易产生裂纹。得出该合金较优的热轧工艺参数为:变形温度800~1000℃,应变速率1~10 s~(-1)。     

钨对TiH_2粉末冶金高温钛合金高温塑性的影响

采用氢化钛为原料粉末冶金法制备高温钛合金,探究在变形温度为750～900℃、变形量为50%、应变速率为0.1 s~(-1)和1 s~(-1)的压缩条件下,不同钨含量对高温钛合金高温塑性的影响。结果表明,合金在高温压缩后整体组织类似于网篮组织,α相片层间距明显减少,晶粒有所细化,应变速率较低时(0.1 s~(-1)),钨可提高合金的流变应力。当钨含量为0.5%时,合金最大流变应力为423.1 MPa;当应变速率较高时(1 s~(-1)),随着钨含量的增加,其流变应力先增加后减少,当钨含量为0.5%时,合金流变应力最大为505 MPa。     

置氢Ti-6Al-4V钛合金超塑性研究

通过采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行超塑性变形试验,研究变形温度和应变速率对置氢TC4合金超塑变形性能的影响,利用XRD,SEM和TEM分析热氢处理改善钛合金超塑性能的机制.结果表明:置氢可降低超塑成形流变应力、变形温度,提高应变速率和m值;但只有适量的氢才有利于改善钛合金超塑性,即存在一个最佳置氢量;置氢0.35%H(质量分数)的TC4合金在800℃和3×10-3 s-1条件下仍有一定超塑性.分析表明,置氢钛合金超塑变形过程除晶粒转动和滑动机制外,位错滑移和孪生也作为辅助超塑变形机制.     

铝锂合金电子束焊缝超塑性变形行为与显微组织

通过高温拉伸试验研究了5A90铝锂合金电子束焊接头超塑性变形行为,并采用光学显微镜(OM)对接头变形前后的显微组织进行观察。研究结果表明,5A90铝锂合金电子束焊接头具有良好的超塑性变形能力,接头的延伸率随温度的升高和应变速率的增大而先增大再减小,试样的最佳变形参数为450℃,5×10~(-3)s~(-1),在此参数下试样的延伸率达到最大171.1%。变形后焊缝的组织由细小的等轴枝晶转变为较为粗大的等轴晶,焊缝的变形由扩散导致的晶界迁移和动态再结晶共同协调;而接头热影响区(HAZ)的组织发生较为明显的细化,主要变形机制为动态再结晶。温度的升高和应变速率的降低都有利于增强晶界迁移对焊缝变形的协调作用,同时会造成晶粒的长大,所以温度过高和应变速率过低都会使试样的延伸率下降。     

Ti679合金晶粒度对其超塑性的影响

一、引言众所周知,金属材料产生超塑性一般都要求符合以下条件:材料具有等轴细晶组织;变形温度必须在0.4～0.7绝对熔化温度之间;在10~(-6)至10~(-3)秒~(-1)的应变速率范围内变形;应力对应变速率敏感性指数 m 应大于0.3,最好超过0.5。Ti679合金超塑性研究一文,仅研究了α相粒度为2.02微米的等轴超细晶组织对     

Ti-B25钛合金热变形行为及加工图

在Gleeble 3800型热力学模拟实验机上对Ti-B25钛合金进行高温热压缩实验,得到温度为800～1 000℃,应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的真应力-真应变数据。通过计算应变速率敏感指数m值、能量耗散率η值以及失稳系数ξ值,绘制不同真应变条件下的加工图,从而识别出对应真应变下的稳定变形参数区和失稳区,并获得Ti-B25钛合金在实验范围内的安全变形参数区间为温度900～1 000℃,应变速率0.01～0.2 s~(-1)。此外,通过微观组织分析发现,Ti-B25钛合金在低温高应变速率下呈现出的失稳方式是晶粒破碎以及明显的流变失稳现象,在低温低应变率下其两相组织中发生α相球化;在中温高应变速率呈现出的失稳方式是中部大变形区不均匀的局部塑性变形,在中温低应变率下则主要发生了动态再结晶现象。     

新型Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金挤压棒材的超塑性行为研究

文章通过电子背散射衍射(EBSD)、宏观织构(Texture)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究了一种热挤压Al-Zn-Mg-Cu-Zr棒材的超塑性行为和组织演变。试验结果表明,合金在470～510℃的温度范围和5×10~(-4)～5×10~(-3) s~(-1)的应变速率范围内可以实现合金的超塑性(伸长率≥200%)。在490℃和5×10~(-3) s~(-1)变形条件下,合金的动态软化机制以动态回复为主,但动态软化过程不够充分,随着变形程度的增加,HAGBs占比减小,形变织构强度增加。同时由于Al_3Zr颗粒的存在,可以有效的钉扎晶界和位错,抑制热变形过程中再结晶的发生。此外,通过分析超塑性拉伸数据可知,Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的平均应变速率敏感性指数和平均变形激活能分别为0.2和187.7 kJ/mol。因此,主要的超塑性变形机制是晶格扩散协调的位错攀移。