β转变组织TA15钛合金塑性流动失稳行为

采用THERMECMASTOR-Z型热模拟实验机对魏氏和网篮2种β转变组织TA15钛合金在温度750~950℃、应变速率0.001~10s~(-1)范围进行等温恒应变速率压缩实验。结果表明,2种β转变组织钛合金在低温(750~880℃)和高应变速率(0.0032~10s~(-1))范围存在较大区域的塑性流动失稳,且魏氏组织发生塑性流动失稳的范围更大。魏氏组织的塑性流动失稳缺陷主要有45°宏观剪切裂纹、微裂纹和局部流动带,网篮组织的塑性流动失稳缺陷主要有45°宏观剪切裂纹和局部流动带。魏氏组织比网篮组织更容易发生塑性流动失稳与其α层片粗大导致变形协调性差有关。     

β转变组织TA15钛合金的流动软化行为EI北大核心CSCD

利用等温压缩实验研究了β转变组织TA15钛合金在变形温度750~950℃、应变速率0.001~10 s^(−1)范围内的流动软化行为,定量分析了变形热效应和微观组织演变对流动软化行为的影响。结果表明:变形热效应是β转变组织TA15钛合金流动软化的重要机制,变形热软化程度随着变形温度的下降和应变速率的增大而增强,最高占到总流动软化程度的48.2%;动态再结晶、动态回复和流动失稳缺陷等形式的微观组织演变是流动软化的主要机制。基于动态材料模型,利用应变速率敏感性指数预测了3种微观组织演化形式主导的软化区域,并通过微观组织观测进行了验证。     

TA15钛合金片层状组织的球化行为

对原始组织为不同粗细片层组织的TA15钛合金板材在两相区进行75%的热轧变形,并用金相法观察变形后组织的球化行为,并分析变形机理。结果表明,晶内片层状α相随变形量增加发生球化,球化程度与片层状α相粗细有关,粗片层状组织发生扭曲和弯折,但等轴α晶粒较少;细片层状组织大部分发生球化,生成均匀细小的等轴组织,这说明原始组织片层状越细则变形后球化程度越高,组织更均匀细小。     

TA15钛合金等温近β变形行为及微观组织演化

通过热模拟压缩实验研究了TA15钛合金等温近β变形行为和微观组织演化,定量分析揭示了近β变形温度、应变速率、变形量对TA15合金流动应力和微观组织的影响。结果表明:在近β变形过程中,变形温度升高,应变速率降低,将抑制动态再结晶过程,促进动态回复过程;变形温度降低,应变速率升高,将抑制动态回复过程,促进动态再结晶过程。变形温度是影响等轴α相含量,晶粒尺寸和平均轴比的主要因素,增加应变速率对等轴α相晶粒细化的作用并不明显。在近β温度区间,建立了等轴α相含量和晶粒尺寸与变形温度关系的经验模型。研究结果可为TA15钛合金等温近β成形工艺优化控制提供依据。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金塑性流动失稳预测

对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金进行等温恒应变速率压缩试验,利用压缩试验数据对比Prasad失稳准则和唯象型失稳准则,发现2种准则均预测出合金在应变速率为0.32~10 s-1范围内的塑性流动失稳现象,该失稳区随变形温度的降低具有逐渐向低应变速率范围扩展的趋势。经微观组织观察发现,Prasad准则不能预测到合金在750~800 ℃,0.001~0.0032 s-1范围发生的局部流动和弯折失稳,而唯象型准则对合金在770~870 ℃、0.01~0.32 s-1和900~950 ℃、0.32~3.16 s-1区域出现的晶界裂纹、孔洞以及局部流动不能进行准确预测。结合2种准则的优缺点,提出预测合金塑性流动失稳的新方法。     

TA15钛合金双道次热压缩变形软化行为及等轴α相组织演变规律

对TA15钛合金进行了双道次热压缩实验,研究了该合金在变形温度910、940和970℃,应变速率0.01、0.1和1 s1及道次间隙保温时间600、1000、1400、1800和2200 s等不同变形参数下的软化行为,定量计算了相应的等轴0晶粒尺寸及其含量.结果 表明:TA15钛合金在双道次热压缩过程中,较高的变形温度...     

TA15钛合金的超塑性研究及组织变化

采用应变速率循环法(基于时间间隔)研究了TA15钛合金的超塑性拉伸变形行为及组织变化规律.结果表明,在变形温度分别为850、900、950℃,应变速率范围为5×10~(-6)～5×10~(-4)S~(-1)的实验条件下,TA15具有良好的超塑性.在超塑性拉伸过程中,试样变形区将发生动态再结晶,使原始条状初生α相破碎、细化和等轴化,有利于超塑性的提高.在最佳超塑性条件下(900℃),两相等轴状较多且比例非常接近,α相数量相比拉伸前试样有所减少,初生α相大小及分布较均匀,但点状α相有一定的长大,β相有少许的合并长大.     

β相区加热TA15钛合金热变形显微组织演化

采用OM、XRD和EBSD研究经过β相区加热,在不同工艺参数下热变形水冷淬火后TA15钛合金的显微组织、相变和织构演化规律。结果表明:显微组织主要由被压扁、拉长的原始β晶粒转变的α′马氏体相及清晰β晶界组成,相变点以下温度变形的显微组织中出现沿原始β晶界分布的细小晶界α相晶粒;通过切变方式形成α′马氏体相固溶了Al和V元素,且晶格点阵收缩,衍射峰向高角度方向偏移;α′马氏体与原始β的晶体取向间满足Burgers位向关系,显微组织的晶粒取向分布也类似,且随着变形温度和应变速率的提高,材料的晶粒取向性增强;显微组织的晶粒尺寸均在7μm以内,α′晶粒继承母相β晶粒的取向差,在10°、60°和90°附近出现峰值。     

TA19钛合金中半等轴组织特征与拉伸性能研究

本文采用TA19合金加热到β相变点以上短时保温25-90s,得到了介于等轴组织与片层组织间的一种具有半等轴特征的过渡组织,研究了随保温时间的变化对半等轴组织演变规律及对力学性能的影响。结果表明半等轴组织主要是在β相变点以上短时保温时,β基体中的合金元素Mo向原等轴α相中扩散不均匀,冷却转变过程中初生等轴α相局部被β转变组织分割所形成。随保温时间的延长,半等轴特征逐渐被片层组织所取代,在保温温度为45s时,抗拉强度1219MPa,断面收缩率29%,伸长率14%,具有较好的强塑性。     

TA15钛合金近β变形三态组织中片状α演化规律

近β变形+热处理工艺为TA15钛合金获得三态组织提供了一种可行途径,作为三态组织的重要组成部分并决定其损伤容限性能的片状α是在近β变形和后续热处理共同作用下产生的,其演化过程十分复杂,而三态组织对各相特别是片状α的含量和形态要求苛刻。本研究采用热模拟压缩实验和定量金相实验研究了不同近β变形条件下(变形温度、变形程度和应变速率)TA15钛合金变形+高低温强韧化热处理(950℃/100 min/WQ+800℃/8 h/AC)后微观组织演化行为,揭示了组织中片状α含量和形貌的演化规律;在此基础上,以高损伤容限性能为目标,研究确定了获得满足三态组织要求并具有优异断裂性能的片状α近β变形条件区间;实验和理论分析表明:针对TA15钛合金,在所确定的近β变形区间内可以获得性能优异的三态组织。研究结果可为TA15钛合金通过近β变形工艺获得三态组织和性能优化的片状α提供指导。     

片状组织TA15钛合金动态球化行为

利用热模拟试验机对片状TA15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究了应变速率为10-3～1 s-1、真应变为0.22～0.92、变形温度为900 ℃和950 ℃时片状组织的动态球化行为.结果表明,真应变对动态球化有较大影响,真应变从0.22增加到0.92时,α相的球化率最大增幅为40%;900 ℃和950 ℃变形时α相的球化率差别不大;当应变速率为10-3～10-1 s-1时,降低应变速率能够显著提高片状α相的球化率,但当应变速率大于10-1 s-1后,球化率随应变速率的变化并不明显.TA15钛合金的真应力-真应变曲线均呈"应变软化"型,这种软化行为主要是由片状α相的动态球化和弯折引起的.     

TA15钛合金热挤压过程中金属变形行为及组织分析

运用MSC.Marc有限元软件对TA15钛合金热挤压变形过程进行有限元模拟,得到热挤压成形过程中应力场和应变场分布情况。对有限元模拟所得到的应力、应变数据进行后处理,利用应力偏量不变量J2进行变形分区,采用罗德系数对塑性区内材料的应变类型进行划分。结合有限元模拟结果以及变形分区和变形类型的划分,对热挤压实验后的试样进行组织取样,在不同温度条件下对试样进行微观组织观察,分析微观组织的演化规律,这对于分析金属挤压成形问题及其在实际中的应用具有重要意义。     

Ti-15-3在β相区的两段超塑性行为研究

研究了应变速率变化时粗晶Ti-15-3板材在β相区的超塑性。第一段的应变速率分别为1×10-1和1×10-2 s-1,应变量为0.2～0.6。在第二段的应变速率为3×10-4 s-1时,获得345%最大伸长率,比在恒应变速率下的伸长率大93%。而两段应变速率下,应变速率敏感系数m值无太大变化。研究了第一段变形结束时动态再结晶晶粒大小和后续超塑性的关系。     

高压扭转工艺对TA15钛合金组织和性能的影响

通过高压扭转工艺制备不同扭转圈数的TA15试样,利用金相观察、X射线衍射分析和显微硬度测试,分析高压扭转工艺对TA15钛合金组织和性能的影响。结果表明,变形后试样显微组织沿径向分布不均匀,随着扭转圈数增加,组织中粗大的初生等轴α相逐渐减少,晶粒细化效果明显,材料在(200)晶面出现择优取向;高压扭转变形后,材料的亚晶尺寸减小,微观应变和位错密度显著增加;变形后试样的显微硬度显著提高,且随着扭转圈数的增加,硬度逐渐增加,扭转圈数大于4圈时,显微硬度值趋于饱和。     

C添加对近β钛合金显微组织及性能的影响

研究了在不同热处理条件下C元素的添加量对近β钛合金Ti-4Al-5Mo-8V-2. 5Cr-1Sn-2Zr微观组织及力学性能的影响。结果表明:C元素添加对近β钛合金在不同热处理条件下的微观组织均有显著影响。C元素添加会导致β晶粒的细化,当C元素添加量由0%(体积分数,下同)增加到3%时,固溶处理后合金的β晶粒尺寸由137μm降低至25μm,且尺寸更加均匀。当C元素添加量持续增加时,β晶粒开始长大。经时效处理后,随着C元素添加量的增加,次生α相尺寸和体积分数均减小。相比于单级时效,双级时效呈现出更多的次生α相。此外,单级时效后晶界处的次生α相会随着C元素添加量的增加而逐渐消失。由于受晶粒细化、TiC颗粒和次生α相的影响,随着C元素添加量的增加,合金的显微硬度和拉伸强度明显提高,塑性降低。     

激光沉积TA15钛合金退火处理工艺及网篮组织变形机制研究

以TA15钛合金球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TA15钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了α+β两相区退火处理对TA15钛合金室温拉伸性能和显微组织的影响,并对网篮组织在拉伸过程中的变形机制进行讨论。结果表明：经α+β两相区不同温度退火后,显微组织为网篮组织或近网篮组织,退火温度对α相的形貌尺寸具有明显影响;退火后力学性能仍表现出方向上的各向异性：沉积方向上强度较低,塑性较好,而垂直沉积方向上强度高,塑性较差;粗大的层间区组织滑移变形具有“开路”作用,而柱状晶晶界对α相的滑移产生一种“固定”作用;显微硬度值随退火温度升高变化不大,显微硬度值受α相含量影响;网篮组织中的α片层组织在应力的作用下由原来近似正交方向逐渐向近似平行于应力方向变形,α片层组织的交错排列导致滑移变形时互相产生阻力;α+β两相区退火处理后的两种方向上断口形貌相似,断裂方式相同,均为韧性断裂。     

退火制度对TA15挤压管材的组织与性能的影响

研究了TA15钛合金挤压管材的退火制度对组织及性能的影响。结果表明,TA15钛合金挤压管材随退火温度从700℃升高到960℃,Rm分别从1050MPa降到985MPa,A从14％升到15％,表明强度下降幅度甚小、塑性变化不大。在700～850℃退火可消除管材内应力并有部分再结晶,温度升高到900℃时,TA15再结晶进行得充分完全,组织得到了细化、球化,管材的力学性能良好。     

TA15钛合金大型复杂整体构件预锻成形微观组织演化研究

基于DEFORM-3D有限元平台建立了TA15钛合金大型复杂整体构件预锻成形过程的有限元模型,研究了成形参数对预锻成形过程中变形体组织演化和等轴α相晶粒尺寸的影响规律。结果表明:随着变形的进行,等轴α相晶粒发生细化;在950～980℃范围内变形时,随着变形温度的升高,初生α相晶粒尺寸逐渐增大,在980℃条件下变形时,预锻件整体范围内晶粒尺寸波动较大;随着变形速率的增加,初生α相晶粒尺寸减小;在0.5和1.0mm/s条件下成形时,温度对晶粒尺寸影响比较小,而在0.1mm/s条件下变形时,随着温度的升高,晶粒长大比较严重;随摩擦因子的增大,平均晶粒尺寸有所减小,整个锻件晶粒尺寸分布的不均匀性增加。     

成形方式与方向对TA15钛合金显微组织及超声参量的影响

为研究TA15钛合金成形方式与成形方向对显微组织以及超声参量的影响规律,进而明晰材料声学特性,以锻造和激光沉积制造TA15钛合金为研究对象,制备含有相同横通孔缺陷的相同规格尺寸检测试样,使用超声波无损检测设备对试样不同成形方向进行检测以获取试样缺陷处幅值、纵波声速和超声波衰减系数,并利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微...