Ti-6Al-4V合金超塑性变形时的组织演化

利用光学显微镜和扫描电镜对超塑性拉伸后的细晶Ti-6Al-4V合金分别进行了断口形貌分析和组织演化规律研究。结果表明:细晶Ti-6Al-4V合金室温拉伸时,断裂方式为准解理断裂;超塑性拉伸时,试样断裂的主要形式是韧窝-空洞聚集型断裂。在初始应变速率不变的条件下,随着拉伸温度的升高,α相晶粒尺寸增大,β相数量增多,空洞数量减少,且在840℃至930℃拉伸时,α相晶粒仍保持等轴状态,但在较高温度(960℃)拉伸时,α相晶粒被拉长,部分区域出现网篮组织。在拉伸温度不变时,随着初始应变速率的降低,α相晶粒尺寸增大,β相增多,空洞数量减少。高温(960℃以上)拉伸时,β相颗粒具有良好的塑性和较低的硬度,丰富的β相有利于晶界协调滑动,并对空洞的产生具有抑制作用。     

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。     

细晶Ti-6Al-4V宽幅板材的超塑性变形机理及组织演变

通过恒应变速率拉伸试验,在1103~1223 K温度范围、3.2×10-4~1×10-2s-1应变速率范围内,研究了Ti-6Al-4V宽幅板材的超塑性,在实验中获得了100%-604%的延伸率。分析了组织演变和变形机理,结果表明,其主要变形机理为晶界滑移,以晶内位错运动和β相的晶内滑移为协调机制。实验中还发现在低温下变形时,Ti-6Al-4V宽幅板材存在各向异性,当在高温下变形时,各向异性不太明显。     

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.     

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。     

魏氏组织Ti-6Al-4V合金应力松弛行为及机理

利用弯曲应力松弛方法研究了魏氏组织Ti-6Al-4V合金200℃．400℃和600℃时的应力松弛行为，并利用TEM研究了应力松弛前后微观组织变化：宏观热力学参数结合微观组织观察初步探讨应力松弛机理。研究表明：应力松弛开始时应力下降较快．随时间延长．应力下降速率降低．最后趋于应力松弛极限。TEM微观组织观察结果结合表现应力指数分析表明：200℃和400℃应力松弛变形机制为位错蠕变，a型位错滑移：而600℃变形机制则为回复蠕变和原子扩散的共同作用机制．a型和a＋c型或c型均开动．产生滑移和攀移。     

晶体织构对Ti-6Al-4V合金恒温β晶粒生长动力学影响

~~晶体织构对Ti-6Al-4V合金恒温β晶粒生长动力学影响@蔡学章     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形及微观组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti-6Al-4V合金的高温变形力学行为和超塑性,并对试样断口附近的组织进行了观察。结果表明,随着变形温度的升高或初始应变速率的降低,Ti-6Al-4V合金的流动应力明显减小;Ti-6Al-4V合金的最佳超塑性变形工艺参数为880℃/0.001s-1,最大延伸率为689%,峰值应力仅为30.03MPa;在超塑性拉伸过程中,试样变形区发生明显的动态再结晶,使片层状的α相晶粒破碎、细化和等轴化,促进超塑性的增加;随着变形温度的提高、变形量增大和变形时间的加长,再结晶α相发生了聚集长大,从而使显微组织明显粗化。对于双态组织的两相钛合金,最佳超塑性变形温度应低于或等于片层状α→β转变的终了温度。     

Ti-6Al-4V合金中的绝热剪切断裂

利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置在3900s-1应变率条件下对Ti-6Al-4V合金进行动态加载,获得完全分离的断裂试样。使用扫描电子显微镜对试样的断裂特征进行观察。结果表明：试样中出现绝热剪切断裂,试样断口上交替分布着两个不同特征的典型区域（韧窝区及平滑区）。其中,韧窝区由微孔洞形核、长大并最终连接形成,表现出韧性断裂特征。在平滑区观察到超细晶粒（UFGs）,且晶粒间可观察到微裂纹,说明平滑区由微裂纹沿晶界扩展形成,表现出脆性断裂特征。由此可知,Ti-6Al-4V合金在动态加载过程中沿绝热剪切带发生的断裂失效过程不均匀,韧性及脆性两种断裂模式的共同作用导致该合金样品的最终断裂。     

热连轧Ti-6Al-4V合金的蠕变行为及影响因素

采用热处理、蠕变性能测试及位错组态的衍衬分析,研究热连轧Ti-6Al-4V合金的蠕变行为及影响因素.结果表明:经低于β相变点的固溶处理,合金的组织结构由高固溶度的等轴α相和网篮组织组成;随着固溶温度提高,网篮组织数量增多;经1 000 ℃固溶处理后合金可获得完全网篮组织;与940 ℃固溶时效合金相比,经 1 000 ℃固溶时效合金在420 ℃、575 MPa条件下具有较低的应变速率和较长的蠕变寿命;在试验的温度和应力范围内,计算出该合金的蠕变激活能为249.8 kJ/mol;在蠕变期间,热连轧合金的变形机制是位错在具HCP结构的α相中发生双取向滑移,940 ℃固溶处理合金的蠕变机制是波浪状位错在α相中发生锥面滑移,而经1 000 ℃固溶处理合金的变形机制是<1/2>(111(位错在具BCC结构的β相中发生多系滑移;经1 000 ℃固溶处理合金中所含的高含量富V的β相可提高合金蠕变抗力,这是合金具有较低应变速率和较长蠕变寿命的主要原因.     

Ti-6Al-4V合金不同工艺条件下水冷过程中的组织演变

了解Ti-6Al-4V合金不同工艺条件下水冷过程中的组织演变,以便获得最佳力学性能是非常重要的。使用热模拟机对Ti-6Al-4V合金进行了热模拟。结果表明,固溶处理后获得了全部马氏体组织。固溶后水冷,由于α′和 α″的存在,造成了硬度增加。当试样在850℃等温水冷后获得了层片状组织,硬度进一步增加。当试样在850℃变形后水冷,等轴的组织出现了,由于晶界强化的缘故,硬度达最高值(Hv584)。当试样在850℃变形后经过600℃等温水冷后,组织由α相、层片状α/β和等轴的组织构成。变形后的冷却和等温造成了α相宽度和等轴组织的增加。等轴晶粒在324-706 nm的范围内。这造成了硬度的降低。     

Ti基钎料真空钎焊Ti-6Al-4V

在温度1223K、时间1－30min钎焊参数条件下，应用Ti基钎料对Ti-6Al-4V进行了真空钎焊。结果表明，接头强度较高，因钎焊温度较低母材基本上保留了原始组织。同时表明Ti-Zr-Cu钎料大幅度增加w(Cu)易造成钎缝中心区域生成连续分布的Ti2Cu TiCu,严重影响接头强度。     

脉冲电流对Ti-6Al-4V冷拉拔变形行为的影响(英文)

利用电子背散射衍射(EBSD)及透射电镜(TEM)研究在脉冲电流作用下Ti-6Al-4V钛合金冷拉拔变形后组织及织构的演变。研究结果表明:施加脉冲电流可以促进非有利滑移取向的晶粒发生变形,从而使Ti-6Al-4V钛合金各晶粒之间的变形更为协调。常规拉拔和电塑性拉拔的丝材织构对比显示,脉冲电流促进钛合金柱面,a滑移,抑制锥面c+a滑移,通过晶界滑移协调c方向应变。电塑性拉拔钛合金的小角度晶界比例降低,说明脉冲电流抑制了变形诱发伴生位错晶界和几何必须晶界的形成。     

Ti-6Al-4V合金的温轧织构演变

本研究采用取向分布函数(ODF)详细分析了具有等轴组织的Ti-6Al-4V热轧退火板在450、600和750℃下经过约45%的温轧压下量后沿层厚的宏观织构演变。结果表明采用多道次温轧的方法成功获得可改善Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性的纤维织构ND//hkil和基面织构(0001)[2110]或(0001)[1210]。而且,轧板通体上均形成了ND//hkil纤维织构,中心层的横向织构(1210)[1010]随轧制温度而变化,表层的基面织构通过位错滑移累积剪切应变而产生,且基面织构的形成路径依赖于初始取向。     

Effect of prior β-grain size on the hot deformation behavior of Ti-6Al-4V: Coarse vs coarser

The hot deformation behavior of extra low interstitial (ELI) grade Ti-6Al-4V with a transformed β-preform microstructure was studied in coarse (0.5 to 1 mm) and coarser (2 to 3 mm) (prior β) grained materials using hot compression testing in the temperature range of 750 to 1100 °C and a strain rate range of 0.001 to 100 s⁻¹. Processing maps were developed on the basis of the flow stress data as a function of temperature and strain rate. The maps revealed that the domain of globularization of the lamellar structure and region of large grained superplasticity of β were not influenced by the prior β-grain size. However, the regimes of cracking at the prior β-grain boundaries occurring at lower temperatures and strain rates and the flow instability occurring at lower temperatures and higher strain rates were both wider for the coarse grained material than the coarser grained material. The β-instability regime, however, was more pronounced in the coarser grained material. From the hot workability viewpoint, the present results show that there is no remarkable benefit in refining the prior β-grain size. On the contrary, it will somewhat restrict the workability domain by widening the adjacent regimes, causing microstructural damage.     

Ti-6Al-4V钛合金热拉伸变形行为与本构方程

在变形温度600℃⁸00℃、应变速率0.01s-1800℃、应变速率0.01s-1⁰.33s-1条件下进行热态单向拉伸试验,研究Ti-6Al-4V钛合金的变形行为,以及变形性能与变形温度、应变速率之间的关系。结果表明,Ti-6Al-4V钛合金在变形过程中呈现两种变形特征,即稳态形与软化形,且随着变形温度的升高、应变速率的降低,流动应力降低,而延伸率则升高;基于Hooke定律和Grosman方程建立的Ti-6Al-4V钛合金热态成形本构方程,在整个变形区间内可以很好的表征材料的变形行为。     

Ti-6Al-4V合金双半球结构脉冲电流辅助超塑成形

针对Ti-6Al-4V合金板材超塑成形能耗高、效率低的问题,提出了一种脉冲电流辅助超塑成形工艺。该工艺将成形坯料直接串联到脉冲电流回路,利用脉冲电流迅速将坯料加热至超塑成形温度。通过脉冲电流加热实验,分析了平均脉冲电流密度对坯料温度及升温速率的影响。结果表明,采用该加热方式可将坯料加热时间从数十分钟缩短至几十秒,能量消耗降至传统工艺的20%左右,极大地提高了加热效率、降低了能耗,实现了节能环保的绿色超塑成形技术。利用该工艺成形了Ti-6Al-4V合金双半球结构,并分析了在脉冲电流辅助工艺条件下细晶态Ti-6Al-4V合金的超塑变形机制。