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。     

锻态TB6钛合金的热变形行为和热加工图

采用Gleeble热模拟试验机,对锻态TB6钛合金在变形温度660~1050℃,应变速率0.001~0.1s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,研究了TB6钛合金的高温压缩变形行为。基于Prasad判据绘制了该合金的热加工图,结合变形微观显微组织分析,确定了该合金在(α+β)两相区至β相区的最佳工艺参数。结果表明:当应变速率0.01~0.1s-1,变形温度980℃时,其变形机制为动态回复,失稳现象不明显。最终确定了应变速率为0.001~0.1 s-1,变形温度为815℃左右,为该合金的最佳热加工工艺参数。     

锻态C-276镍基合金热变形行为及热加工图

为研究锻态C-276镍基合金的热变形行为,采用Gleeble-3180D热模拟试验机对该合金在变形温度950～1200℃以及应变速率0.01～10 s^-1条件下进行一系列热压缩实验。结果表明,合金的流变应力曲线都呈现明显的动态再结晶特征,并且流变应力随变形温度的提升或者应变速率的下降而降低。根据Arrhenius模型构建该合金峰值应力下的本构方程,得出合金的变形激活能为510.484 kJ/mol。依据材料动态模型绘制合金在0.6应变下的热加工图,并结合组织分析提出该合金最优的热加工参数为(1100℃,0.01 s^-1)以及(1150℃,0.01～1 s^-1)。另外,合金的组织变化规律表明,温度的增加或应变速率的降低能够促进合金的动态再结晶晶粒的形核与长大。     

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TC18钛合金热变形行为研究

采用Gleeble-3800热模拟机对铸态TC18钛合金进行高温热压缩变形实验,分析该合金在变形温度1000~1150℃、应变速率0.01~10s-1和变形量为70%条件下流变应力的变化规律。确定TC18钛合金热变形激活能,建立热加工图,并通过组织观察对热加工图进行解释。综合不同应变量下的热加工图,获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,为铸态TC18钛合金热加工工艺优化提供理论依据。     

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)。     

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。     

锻态GH4742合金的热变形行为及组织性能演变

利用单道次等温压缩实验获得了锻态GH4742合金在变形温度为 1020~1150 ℃、应变速率为0.001~1 s_^-1、真应变为0.65时的真应力-应变曲线,构建了GH4742合金的热变形本构方程和热加工图,并采用SEM、EBSD等研究了热变形过程中微观亚结构以及γ′相的演变规律,建立了变形工艺条件-组织形态差异-性能变化之间的关联性。结果表明：合金的组织性能演化机制与Z参数密切相关,1080 ℃低温变形时,应变速率由0.001 s_^-1增加至1 s_^-1后,lnZ值由75.6增加至82.6,热效应增强,小角度晶界比例降低,动态再结晶比例增加,组织发生细化,基体硬度增加;1110 ℃高温变形时,随着应变速率增加,lnZ值由74增加至78.5,位错滑移和晶界迁移减缓,小角度晶界比例增加,动态再结晶比例降低,加工硬化程度增加,基体硬度增加。GH4742合金不发生动态再结晶晶粒粗化的临界lnZ值为73。结合热加工图和变形组织分析得出锻态GH4742合金良好的加工区域为变形温度1110～1150 ℃、应变速率0.01～0.1s_^-1。     

铸态UNS N10276镍基合金热变形行为研究

系统研究了铸态UNS N10276合金在950~1 250℃、应变速率0. 01~10 s-1变形条件下的热压缩流变行为和微观组织演变。结果表明,UNS N10276合金流变应力值随着变形温度的升高以及应变速率的降低而减小,较高的变形温度以及较小的应变速率有利于动态再结晶的发生。根据UNS N10276合金在热变形过程中的流变行为和组织演变特征,得出该合金适宜在温度为1 050~1 250℃以及应变速率为0. 1~1 s-1的变形条件下进行热加工。此外,根据Arrhenius本构模型中的指数函数方程及流变应力数据,建立了UNS N10276合金的热变形本构模型为Z=εexp(497×10~3/RT)=2. 4×10~(14)exp(0.033σ_(0.5)),其表观激活能Q为497 kJ/mol。     

挤压态新型镍基粉末高温合金的热变形行为

镍基粉末高温合金的变形抗力大、热塑性较差、热加工窗口窄,而且在热加工过程中易产生裂纹和流动不稳定等缺陷。本文采用Gleeble-3500热模拟实验机对挤压态新型镍基粉末高温合金进行热压缩,压缩温度为1050～1150℃、应变速率为0.001～1 s^-1,压缩真实应变为0.69。基于双曲正弦型Arrhenius函数,计算该合金的热激活能Q、构建本构方程,采用多项式拟合摩擦、温度变化、应变补偿的影响,对应力-应变曲线及本构方程进行修正,绘制能量耗散图和热加工图。结果表明：该合金的热激活能Q为536.36 kJ/mol,其在变形温度为1075～1150℃、应变速率为10^-3～10^-1.5 s^-1的条件下有较好的加工性能,但当应变速率为0.001 s^-1时,晶粒组织较为粗大,γ′相溶入基体。     

铸态TB6钛合金β热变形中的动态再结晶行为

利用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在β相区对铸态TB6钛合金进行了热压缩试验,并对其动态再结晶行为进行了研究。结果表明,合金在β热变形过程中主要存在两类形核位置:原始β晶界附近及β晶粒内部,相应地存在两类动态再结晶机制:不连续动态再结晶和连续动态再结晶。在较高应变速率(≥0.01s-1)时,以不连续动态再结晶机制为主,但动态再结晶发生的程度较低,不能通过此机制使组织获得明显细化;在低应变速率(≤0.001s-1)和高变形温度(≥950℃)时,以连续动态再结晶机制为主。此时,合金动态再结晶晶粒直接由亚晶转变而成,组织均匀、细小。     

TA15钛合金多道次等温局部常规锻热变形行为研究

通过热模拟压缩试验研究了TA15钛合金多道次等温局部常规锻条件下材料的变形及微观组织演化行为,结果表明:多道次局部锻时每个加载道次下,先后加载区的真应力-真应变曲线表现为典型的动态再结晶曲线类型,但流变应力随加载道次的增加而降低,相应道次下先加载区的流变应力大于后加载区:通过多道次局部锻可获得与单道次整体锻造相似的等轴组织,但微观组织晶粒度略大;多道次局部锻先、后加载区微观组织无太大差异,可满足大型构件整体成形对微观组织一致性的要求.     

铸态TB6钛合金热变形行为及本构关系

通过等温恒应变速率压缩实验研究铸态TB6钛合金在温度为800～1 100 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为.结果表明:应变速率对铸态TB6合金流变应力的影响最显著,其次是变形温度,而应变的影响作用最小.在低温高应变速率下,流变应力曲线呈连续软化特征,而在高温低应变速率下,流变应力曲线呈稳态流变特征.铸态TB6合金的热变形激活能为200 kJ/mol,接近纯钛β相的自扩散激活能,表明在实验条件范围内主要发生动态回复过程.在Arrhenius方程基础上考虑了应变对流变应力曲线的影响,建立了能准确描述铸态TB6钛合金流变应力曲线的双曲正弦本构关系.     

钛合金热压缩变形行为研究概况

介绍了钛合金的热变形行为的研究概况,对钛合金的热变形行为进行了总结.     

Ti26钛合金热压缩变形行为

在Gleeble1500热模拟试验机上对Ti26(Ti-V-Al-Cr-Sn-Nb-Zr系)钛合金进行了恒应变速率压缩变形试验,在温度范围为900～1150℃,应变速率范围为ε=10-3～10s-1,测试了其真应力-应变曲线。β区热压缩、变形的主要软化机制是动态回复,ε≥1s-1时,变形的过程中有动态再结晶现象发生;ε≤10-1s-1时,变形的主要软化机制是动态回复。结合Arrhenius方程并引用Zener-Hollomon参数建立了表征各参数关系的本构方程,求出了Ti26合金的变形激活能。     

锻态TB9钛合金高温压缩行为数值模型研究

在Gleeble 3500热模拟试验机上对锻态TB9钛合金在变形温度1 003~1 103 K、变形速率1~0.001 s-1进行了等温压缩变形处理。基于真应力-应变曲线建立了锻态TB9钛合金高温变形稳态流变方程。结果表明,TB9钛合金的峰值应力随变形温度的提高和应变速率的减小而降低,达到峰值应力后,在加工硬化和流变软化共同作用下进入稳态流变阶段;获得了锻态TB9钛合金高温变形的本构方程。     

应变速率对铸态Ti40阻燃钛合金热变形行为的影响

利用热模拟试验机对铸态Ti40合金在950～1100℃、0.001～1.0s<'-1>条件下进行热压缩试验,研究了应变速率对该合金流动应力和变形组织的影响.结果表明,流动应力随应变速率的增大而增大,不同温度和应变速率的真应力-真应变曲线呈稳态流动型.温度越低,发生动态再结晶的应变速率越小,且动态再结晶晶粒的体积分数和平均晶粒尺寸均随应变速率的减小而增大.在实验热力参数下的动态再结晶程度比较低,最大的体积分数在20%左右,再结晶晶粒的平均尺寸为19.2～47.0μm.从降低能耗和提高加工性能等角度考虑,在950～1000℃,应变速率以小于0.1s<'-1>为宜;在1050℃附近,应变速率以小于1.0s<'-1>为宜;在1100℃附近,应变速率以1.0～0.001s<'-1>较适宜.     

挤压态镍基粉末高温合金热变形行为与组织研究

通过Gleeble-3500D热力模拟研究了挤压态镍基粉末高温合金在恒温和恒应变速率条件下的热变形行为和组织特征,变形温度范围为950~1150℃,应变速率范围为0.001~0.5 s-1。通过线性回归分析,获得了挤压态镍基粉末高温合金的本构方程,并求得热变形激活能为338.638 kJ·mol-1。在1050℃以下热压缩变形时,试样容易开裂;而在1050~1150℃的温度范围热压缩变形时,试样不易开裂。挤压态镍基粉末高温合金热压缩变形后发生了完全再结晶,再结晶晶粒尺寸受温度影响显著,在低于1100℃变形时,再结晶晶粒尺寸随变形温度升高稍有增大;而在高于1100℃变形时,再结晶晶粒尺寸随变形温度升高显著增大。该种合金的合理变形参数范围为0.001~0.01 s-1及1050~1100℃。     

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.