铸态粗晶Ti-5553钛合金高温变形行为与机理研究

本文借助Gleeble-3800热模拟试验机系统地研究了铸态粗晶Ti-5553合金在温度700 ℃~1100 ℃、应变速率为0.001 s_^-1~10 s_^-1条件下的高温变形行为。研究结果表明合金的流变应力对变形温度和速率都有强敏感性,流变软化过程也随变形参数的改变呈现出不同的模式。通过经典的动力学模型,建立了合金高温变形的本构关系和激活能分布图,进一步基于动态材料模型构建了合金的热加工图并实现了对不同加工区间变形机制的识别。合金在低温区(700 ℃)和高速率区( 1 s_^-1)均展现出失稳变形的特征,包括外部开裂、绝热剪切带、局部流变等机制,在实际加工中应对这些加工区域进行规避。合金在800 ℃及中低速率( 0.1 s_^-1)变形下的主导机制为α相的动态析出,在中高温(900 ℃-1100 ℃)及中低速率变形下的主导机制为动态回复与动态再结晶的结合。此外,合金在高温较低应变速率(1100 ℃/0.01 s_^-1)条件的变形中表现出大范围动态再结晶的行为特点并伴随稳定的流变软化,因此此条件附近的参数区间被认定为该合金的最优加工窗口,应在实际加工中给予优先考虑。     

新型近β钛合金Ti-7333的高温不连续屈服行为（英文）

对一种新型近β钛合金Ti-7333在温度为770~845℃,应变速率为10-3~1 s-1条件下的高温不连续屈服行为进行了研究。结果表明:在试验温度范围内,当应变速率大于10-2 s-1时,Ti-7333合金高温变形过程中会出现不连续屈服现象。该合金的不连续屈服幅度随着应变速率的减小和温度的升高而逐渐增大,而且屈服的幅度对应变速率较温度更为敏感。通过对不连续屈服现象的显微组织观察可知,这是由于随着应变的增大,在晶界处生成的可动位错在塑性变形中向晶粒内部扩展传播所导致,晶界是这些可动位错的位错源。不连续屈服现象与位错源局部位错攀移开动传播、晶界迁移以及(或者)合金元素固溶重排过程有关。     

发生不连续屈服的钛合金高温变形研究进展

不连续屈服行为是近α、β钛合金高温变形过程中出现的一种重要现象,对钛合金高温变形的力学特性有重要的影响,引起了材料研究者越来越广泛的关注。综合目前发生不连续屈服的钛合金高温变形研究现状,介绍了下屈服点前、后的流动曲线特性;分析了影响不连续屈服的主要因素、不连续屈服发生的相关机理;探讨了发生不连续屈服的钛合金高温变形机制和考虑不连续屈服现象时钛合金高温变形的本构模型构建;并在此基础上提出了当前研究中存在的不足和值得进一步研究的内容。     

Ti-22Al-25Nb合金热变形行为研究

在温度940～1000℃、应变速率10-2～50s-1、最大变形程度50%条件下利用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti-22Al-25Nb合金的高温流动应力变化规律进行了研究,分析了热变形参数对流动应力的影响规律,并利用Zener-Hollomon参数建立了该合金的本构关系。试验结果表明,应变速率的降低或温度的升高都会使合金的流动应力降低;变形过程中产生的流动软化现象与温升效应和组织变化有关;高应变速率(≥10s-1)条件下发生的应力不连续屈服现象与晶界突然增殖大量可动位错有关,与固溶原子的钉扎无关。     

近β型Ti-5553合金热变形过程中的组织演变

近β型钛合金因其具有较高的屈服强度、优良的抗疲劳裂纹扩展能力和良好的淬透性而被广泛应用于航空航天工业领域。通常,钛合金的力学性能很大程度上取决于相的体积分数、形貌特征和分布情况。譬如,在钛合金中具有较多球状α相有利于提高塑性,而具有较多片层α相则有利于提高断裂韧性。而且,近β型钛合金的显微组织和力学性能对热变形工艺参数十分敏感。对于这方面的研究,目前主要集中于钛合金在热变形过程中流变应力曲     

Ti-22Al-26Nb合金热变形本构方程建立及软化行为研究

作为最具潜力的航空航天高温结构材料,Ti2AlNb基合金具有高的比强度和良好的高温蠕变性能。本文对热轧态Ti-22Al-26Nb合金高温变形中的力学行为和再结晶行为进行研究,建立其高温本构关系模型,对其中呈现出的动态再结晶多应力峰值曲线特征（以1000℃,0.1s-1为例）进行拟合分析。结果表明：基于双曲正弦函数建立Ti-22Al-26Nb合金的高温本构关系模型的精度较高,最大误差为2.6%,可以很好地描述合金在高温变形时各热力学参数之间高度非线性的复杂关系,由修正的Avrami方程预测得知再结晶体积分数与应变呈现典型的再结晶动力学增长趋势,揭示了该合金高温变形过程中复杂的软化行为。     

铸态与锻态GH4738合金的热变形行为

通过MTS热模拟试验机对铸态与锻态GH4738合金在变形温度1000~1150 ℃及应变速率0.01~1 s^-1的条件下进行压缩试验,其中压下量为10%、30%、50%。结果显示,两种状态的合金应力-应变曲线均具有典型的动态再结晶特征,存在加工硬化、流变软化和稳态流变3个阶段。由应力-应变曲线得出GH4738合金铸态及锻态热变形激活能分别为Q=575.89 kJ/mol及Q=588.04 kJ/mol。并利用EBSD分析发现,在相同的热变形参数下,锻态GH4738合金组织的动态再结晶要比铸态组织发生得更早、更显著。     

铸态Ti-6Al-4V-0.1B合金的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行高温压缩试验,研究了变形温度为1000～1100℃,初始应变速率为0.01～1 s-1的铸态Ti-6Al-4V-0.1B合金的变形行为。基于动态材料模型建立了加工图,并观察了变形组织。结果表明:该合金为热敏感和应力敏感型合金,热变形的最佳变形参数为1050～1100℃,应变速率在0.1～1 s-1之间。铸态大变形区组织为沿着变形方向拉长的原始β晶粒,晶粒组织内部出现针状马氏体,TiB相在变形的过程中出现折断,并沿着加工流线分布。     

Ti_2AlNb合金粉末冶金件的热变形行为和环轧过程的模拟研究

采用粉末冶金热等静压工艺制备了Ti_2AlNb合金坯料,为研究其开坯行为,采用Gleeble-3800热机械模拟试验机进行了热压缩试验,另外采用Simufact有限元软件模拟了粉末冶金Ti_2AlNb合金的环轧过程,利用X射线三维成像技术获取并计算了第一次环轧后的孔隙分布。结果表明,粉末冶金Ti_2AlNb合金在应变极小时达到峰值应力,在变形初始阶段应力水平的变化不稳定。压缩变形后样品晶粒内O相板条结构消除,晶界处α2相发生长大偏聚,变形条件引起的粉末冶金Ti_2AlNb合金的相转变是影响开坯行为稳定性的主要原因。开坯阶段环件边缘处的温降和应变增长速率最快。变形可以愈合粉末冶金Ti_2AlNb...     

Discontinuous Yielding in High Temperature Deformation of Ti-5553 Alloy

在温度800~860 ℃、应变速率0.1~10 s-1、最大变形程度60%条件下利用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.5Fe合金进行了热压缩试验并研究了其动态不连续屈服行为。结果表明：合金在应变速率为10 s-1时,出现不连续屈服现象,并随着变形温度的提高而更加明显,该现象符合动态理论,即不连续屈服与晶界突然增殖大量可动位错有关     

考虑不连续屈服的钛合金高温变形本构模型

以发生不连续屈服的钛合金高温变形流动曲线特性为基础,讨论各阶段的变形机制。利用位错增殖动态理论和统一粘塑性理论,构建反映变形温度和应变速率影响且能描述不连续屈服、下屈服点后存在轻微应变硬化、动态再结晶等变形特性的高温粘塑性本构模型。将所建模型应用于新型亚稳β钛合金Ti2448发生明显不连续屈服的高温变形,并用改进的遗传算法确定模型中的相关材料参数。预测值与实验值误差在5%以内,表明这种基于内变量构建的本构模型不仅物理意义清晰,能够有效描述发生不连续屈服的钛合金高温变形,而且具有较强的外推能力,能为其它钛合金的本构模型构建提供参考。     

应变对β固溶Ti-55531合金室温压缩变形机制的影响

研究应变对β固溶处理后Ti-55531合金室温压缩变形机制的影响,相变点以上固溶水淬处理后得到全β组织,使用Gleeble3800热模拟试验机和6.3MN锻造模拟试验机完成室温压缩。运用OM, XRD和TEM对不同应变后的组织进行观察,结果表明:应变速率为0.0005 s~(-1),工程应变量为30%室温压缩真应力-真应变有明显的应变硬化阶段,应变速率为0.1 s~(-1),工程应变量为30%室温压缩真应力-真应变曲线无明显的应变硬化阶段,而出现了流变软化现象;室温压缩真应力-真应变曲线均无双屈服现象,不同应变速率条件下,相同应变量的变形组织特征差异较小,室温压缩变形机制以滑移为主,随着应变量的增大,位错密度逐渐增大,出现了位错塞积、位错缠结和剪切;工程应变量为30%出现了应变诱发α"马氏体转变;应变速率为10 s~(-1),工程应变量为50%和60%也出现了应变诱发α"马氏体转变。     

Age Hardening of AlCrMoNiTi High Entropy Alloy Prepared by Powder Metallurgy

采用粉末冶金工艺制备了AlCrMoNiTi高熵合金,并对其铸态和退火态的微观组织和硬度进行了研究。结果表明,铸态合金由富(Cr,Mo)bcc固溶体枝晶相和富(Al,Ni,Ti)fcc固溶体枝晶间相组成。时效合金在900℃高温可获得最高硬度HV约为6150 MPa,在1000℃发生退火软化现象,但是其硬度HV仍保持在5160 MPa的高硬度水平。这表明,AlCrMoNiTi高熵合金具有优异的高温时效硬化特性。该合金在800℃时的时效硬化特性主要归因于细晶强化,在900℃时则归因于第二相(bcc2)的析出硬化。在1000℃时发生退火软化现象,其原因在于第二相的分解和晶粒粗化。     

粉末冶金热挤法制备无钯镀镍碳纤维增强镁基复合材料及组织观察

利用粉末冶金热挤压技术制备短碳纤维增强镁合金复合材料。为了改善碳纤维与基体的润湿性,对碳纤维进行表面无钯化学镀镍处理。通过扫描电子显微镜(SEM)观察碳纤维化镀层以及碳纤维镁基复合体的形貌,通过超景深金相显微镜观察纤维在复合材料中的分布并对复合材料的挤压过程进行分析。结果表明:镀镍碳纤维能满足制备的要求并有利于纤维在复合体中的均匀分散,在含4.0%(质量分数)碳纤维的预制体采用压制压力为420MPa,烧结温度为550℃保温0.5h后,在480℃用280MPa的压力进行热挤压得到材料的力学性能最佳。     

粉末冶金Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金组织演变及其力学行为

采用粉末冶金法对不同球磨时间的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金机械合金化粉末塑变行为,热压烧结材料的微观组织结构和力学行为进行了研究。研究结果表明：塑性良好的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V粉末随着球磨时间增加首先变形为大尺寸的片状、后经持续的加工硬化破碎成絮状;热压烧结能够制备微观组织可控晶粒细化的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金,合金由单一的Nbss相构成,Ti、Al、Cr、V元素固溶引起Nb晶格尺寸减小0.0685 ?;随着球磨时间增加合金晶粒明显细化进而显著提高了合金的维氏硬度和室温压缩强度,其变化符合材料硬度和强度的Hall-Petch规律。粉末冶金制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金的各项力学性能明显优于熔铸法制备合金。     

道次间隔时间对Ti-1Al-1Fe合金热压缩变形组织和性能的影响

在Gleebe-1500热力模拟机上,采用两道次间隙式等温热压缩实验,研究了Ti-1Al-1Fe钛合金道次间隔时间对合金组织和性能的影响。结果表明:在热压缩变形道次间保温停歇之后,流变应力明显降低,保温停歇时间越长,合金软化率减小;变形及停歇保持温度越高,合金软化程度越高。     

激光烧结/等温锻造TC17粉末钛合金的组织与性能

采用激光烧结(LS)+等温锻造复合工艺制各出优质粉末TC17钛合金材料,并研究了工艺过程对合金组织性能的影响.结果表明:激光烧结后的TC17合金微观组织主要由粗大β柱状晶粒组成;经相变点上、下等温锻造及热处理后,激光烧结的魏氏组织能够被有效地破碎,显微组织主要由条状和细小等轴a相组成;仅经相变点以下等温锻造及热处理后,合金组织主要由细小等轴a相组成,但由于变形不均,仍存在有少量的原始β晶粒边界.经过等温锻造、熟处理后,激光烧结合金的室温强度变化不大,但塑性大大提高,强度和塑性得到了良好地匹配.     

粉末冶金高强韧钛合金的界面反应层研究

采用预合金粉末热等静压(hot isostatic pressing ,HIP)近净成形工艺制备了一种新型高强韧钛合金,研究了钛合金与低碳钢包套的界面反应。结果表明,钛合金与低碳钢包套之间存在波浪状的界面反应层,其厚度为8μm,钛合金中的合金元素Al、Mo和V向低碳钢中发生了一定程度的扩散,而两种材料的基体元素Ti和Fe发生扩散的程度要明显低于前者;通过选择性化学洗可以将包套去除,并将反应层厚度减少2.5μm,但微观上仍存在波浪状反应层;通过后续的喷砂处理可以进一步减小反应层厚度,并且使界面反应层平直。