置氢对Ti-55高温钛合金超塑变形行为的影响

钛合金的超塑成形技术在工业领域已经得到广泛的应用,但其成形温度高,成形速率低的问题大大限制了该技术的发展。向钛合金中添加适量的氢,可有效改善合金的热加工性能。以Ti-55高温钛合金为对象,通过金相观察、高温拉伸试验等方法,研究了置氢对合金微观组织和超塑变形行为影响,得出了氢含量、变形温度和初始应变速率对其伸长率和峰值应力的影响规律。研究发现,置氢0.1%之后,合金在825℃变形时伸长率提高了95.5%,峰值应力降低了37.8%;置氢0.1%使得Ti-55的最佳超塑成形温度降低了约125℃;置氢后合金对于变形温度和应变速率的变化更加敏感,且最佳超塑性的温度和应变速率范围变窄。     

置氢对Ti-6A1-4V合金高温塑性变形的影响

利用XRD分析了置氢Ti-6A1-4V合金的相组成,应用Gleeble等温热模拟试验研究了置氢量对Ti-6A1-4V合金高温塑性变形的影响,计算了不同置氢量钛合金的变形激活能.结果表明:随置氢量的增加,Ti-6A1-4V合金β相含量增加,高温塑性变形的流动应力显著降低呈下凹型曲线变化,即存在一个最小值,应力最小值对应的置氢量随变形温度的升高而降低:置氢可以促进高温塑性变形过程动态软化与硬化的平衡;在相同应力水平下,适量的置氢可使变形温度降低50℃,或应变速率提高一个数量级.置氢Ti-6A1-4V合金变形激活能随置氢量增加呈下降趋势,变形由不受扩散机制控制转变为受扩散机制控制.     

置氢对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响

利用XRD分析了置氢Ti-6Al-4V合金的相组成,应用Gleeble等温热模拟试验研究了置氢量对Ti-6Al-4V合金高温塑性变形的影响,计算了不同置氢量钛合金的变形激活能。结果表明：随置氢量的增加,Ti-6Al-4V合金口相含量增加,高温塑性变形的流动应力显著降低呈下凹型曲线变化,即存在一个最小值,应力最小值对应的置氢量随变形温度的升高而降低;置氢可以促进高温塑性变形过程动态软化与硬化的平衡;在相同应力水平下,适量的置氢可使变形温度降低50℃,或应变速率提高一个数量级。置氢Ti-6Al-4V合金变形激活能随置氢量增加呈下降趋势,变形由不受扩散机制控制转变为受扩散机制控制。     

氢对Ti-6Al-4V合金组织及超塑变形行为的影响

应用光学显微镜研究氢对Ti-6Al-4V显微组织的影响,并在温度800℃～860℃和应变速率10-3s-1的变形条件下进行超塑拉伸实验。结果表明,随着氢含量的增加,β相的比例提高,且由等轴组织转变为双态组织,随着氢含量的进一步增加,在α相中形成了氢化物;同时,适量的氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金峰值应力,置氢0.32wt%H,其峰值流动应力降低了约55%;此外,适量置氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金的超塑性变形温度,较原始合金最佳超塑变形温度可降低60℃～100℃,置氢0.11wt%H,在840℃获得了1190%的延伸率,较相同条件下的原始合金延伸率提高75%。文章研究结果可为超塑成形、超塑成形/扩散连接工艺及生产提供优化参考。     

置氢Ti-6Al-4V合金显微组织演变与高温变形行为

利用Gleeble高温压缩模拟实验研究置氢对Ti-6Al-4V合金微观组织和高温变形行为的影响,并探讨组织与高温塑性的关系.结果表明:适量的氢可显著降低钛合金的高温变形流变应力,Ti-6Al-4V合金氢含量为0.3%时,流变应力降低36%～60%,最小峰值应力对应的氢含量随温度的增加向低氢方向移动,并且在保持相同应力水平下,高温变形温度降低50℃;氢还可以促进钛合金热变形过程中的动态回复和动态再结晶,有利于降低变形抗力,其应力-应变曲线无明显硬化阶段;此外,由于氢引起的高温变形组织变化与在更高温度压缩时所引起的组织变化相当.     

置氢Ti-6Al-4V钛合金的热压缩变形行为研究

通过热模拟压缩实验,研究了氢对Ti-6Al-4V钛合金热变形行为的影响。结果表明,置氢可以显著降低Ti-6Al-4V钛合金高温压缩时的流动应力,提高Ti-6Al-4V钛合金的热加工变形速率一个数量级以上,并且明显降低了Ti-6Al-4V钛合金的变形温度。在变形温度760℃~800℃范围内,置氢量为0.4wt%的Ti-6Al-4V钛合金的流动应力最小;在变形温度840℃~920℃范围内,置氢量0.2wt%的Ti-6Al-4V钛合金的流动应力最小。同时,置氢前后Ti-6Al-4V钛合金的变形激活能计算结果表明,置氢量为0.4wt%的Ti-6Al-4V钛合金在α+β两相区的变形激活能为208.3kJ/mol,与未置氢Ti-6Al-4V钛合金相比降低了316kJ/mol。     

置氢Ti-55钛合金变形本构方程及高温增塑机理研究

钛合金的热氢工艺能够有效改善合金的热加工性能,进一步优化钛合金超塑变形条件。以Ti-55钛合金为研究对象,通过高温拉伸、金相观察等方法,建立了原始合金及置氢合金的高温变形本构方程,研究了原始合金和置氢合金的超塑变形行为以及变形后的微观组织,得出了合金氢致高温增塑的微观机理。研究发现,置氢能够降低合金的热变形激活能,置氢0.1 wt%合金相较于原始合金和置氢0.3 wt%合金具有更高的应变速率敏感性指数,达到了0.516;置氢0.1 wt%合金在变形过程中β相含量稳定,且在α相晶界上保持均匀分布,协调变形能力较强,能够抑制颈缩的形成,有利于提高伸长率,改善材料力学性能。     

不同应变速率和脉冲电压下0.3％置氢Ti-6Al-4V钛合金压缩变形力学分析

利用固态充氢法制备0. 3%置氢的Ti-6Al-4V钛合金,在万能力学测试机上研究应变速率和脉冲电压对其压缩变形行为的影响。研究结果表明:0. 3%置氢Ti-6Al-4V钛合金的微观组织相对于未置氢钛合金组织形态发生了明显改变。当施加脉冲电压后,钛合金的伸长率都发生了大幅提高,随着电压升高到80 V时,0. 3%置氢钛合金具有显著高于未置氢钛合金的屈服强度。当应变量增加后,钛合金压缩过程中温度发生先升后降的变化。当对钛合金施加脉冲电压后,会形成大量浅韧窝,对0. 3%置氢Ti-6Al-4V钛合金施加脉冲电压后可以提高其塑性,发生准解理穿晶断裂。     

氢热处理对钛合金激光焊接接头超塑性变形的影响

采用置氢后淬火处理的方式来调节钛合金激光焊接接头的组织结构,旨在改善钛合金激光焊接接头在超塑性变形过程中的不均匀性,通过高温拉伸试验对氢热处理后的钛合金激光焊接接头超塑性变形峰值流变应力、伸长率、变形均匀性展开研究。结果表明:氢热处理能够改善接头超塑性变形均匀性,随着淬火温度的升高,接头变形峰值流变应力增大,伸长率降低;随着变形温度的升高,接头变形峰值流变应力减小,伸长率减小;随着变形速率的下降,接头变形峰值流变应力减小,伸长率增加。采用焊缝与母材截面收缩率的比值来表征接头的变形均匀性,在置氢量为0.05 mass%、淬火温度为980℃和在920℃以10~(-4) s~(-1)应变速率变形时,此时接头变形均匀化系数K为0.793。     

高Nb-TiAl合金高温固态置氢组织与高温变形行为

研究了Ti-44Al-8Nb合金高温固态置氢过程中微观组织演化规律,并考察了氢对Ti Al合金高温变形行为的影响。结果表明,Ti-44Al-8Nb合金吸氢过程是一个吸热过程,合金的吸氢量随着置氢温度、置氢时间、氢流量的提高而逐渐提高;置氢合金中的残余B2相含量较高,这归因于氢为beta稳定元素,在高温固态置氢过程中稳定B2相;在T_α温度以上进行固态置氢和等温热处理后,合金微观组织由枝晶向等轴晶转变,且置氢后合金的晶界光滑平直,主要是由氢降低界面能引起的;氢能够大幅降低高Nb-Ti Al合金的高温变形抗力,在变形温度为1200℃和应变速率为0.01 s~(-1)条件下,添加0.043%H(质量分数,下同)后,合金峰值应力降低40%。