铸态阻燃钛合金的热加工图与变形机制研究

在热模拟试验机上对铸态组织的阻燃钛合金（Ti-35V-15Cr-Si-C）进行了等温恒应变速率热压缩试验,温度范围为900~1200 ℃,应变速率范围为10-3~1 s-1,测试了其真应力-真应变曲线并对曲线上的应力σ突降进行了解释。基于动态材料模型建立了合金的热加工图,结合微观组织观察,确定了3个不同区域的高温变形机制：温度900~1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,变形机制为动态回复和连续动态再结晶;温度大于1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,功率耗散效率η出现峰值,除了动态回复和连续动态再结晶,还出现碳化物溶解现象;高应变速率（大致在0.01~1 s-1之间）区,是合金的变形失稳区域,较低温度时失稳机制为局部流动,高温失稳与碳化物溶解有关,=1 s-1时组织演变特征是项链状动态再结晶     

变形温度对TC11合金流动应力及组织的影响

在THERMECMASTER-Z型热模拟机上,对TC11钛合金在变形温度为780～1 080 ℃、应变速率为10 s-1和70 s-1条件下的流动应力变化规律进行了研究,并分析了变形温度对组织的影响.结果表明,在高应变速率条件下,温度为990～1 080 ℃时,变形呈稳态流动特征;温度为780～960 ℃时,变形呈流变软化特征.通过对不同温度下TC11钛合金的微观组织观察可知,在(α β)两相区变形,当变形温度低于900 ℃、应变速率为10 s-1和70 s-1时,易发生绝热剪切或局部流动等塑性失稳现象.在β单相区变形,应变速率为10 s-1和70 s-1时,组织主要为拉长的β晶粒和少量的动态再结晶晶粒,以晶界变形为主,易造成β组织机械失稳.     

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。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行热压缩试验,研究了变形温度为900～1150 ℃,应变速率为0.001～10 s-1的TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为.根据所得应力应变曲线分析了该合金的热变形特征,计算了α+β区域的平均变形激活能为799 kJ/mol,β区域平均变形激活能为105 kJ/mol.并根据动力学模型建立了加工图,分析了加工图中的高功率耗散区和流变失稳区,确定了不同区域的变形机制.观察了变形后的显微组织.结果表明:在温度范围为900～980 ℃,应变速率范围为0.001～0.1 s-1的低应变速率区域发生了超塑性和动态再结晶;在温度范围为1000～1100 ℃,应变速率范围为0.1～10 s-1的高应变速率区域变形机制主要是由亚晶界迁移扩散控制的动态再结晶.两个流变失稳区分别发生在温度为900～950℃,应变速率为0.1～10 s-1的区域和温度为1080～1130 ℃,应变速率为0.001～0.01 s-1区域.     

TB6钛合金热变形行为及加工图

在Gleeble-3500热模拟机上对TB6钛合金进行了多组试样热物理模拟压缩实验,获得温度为948~1123 K、应变速率为0.001~10 s-1条件下的真应力-应变数据。通过计算m值、η值和ξ值从而识别出不同应变下的稳定变形参数区和失稳区,并获得TB6钛合金在实验范围内的安全变形参数区间为948~1123 K和0.001~0.01 s-1,1023~1123 K和0.01~0.1 s-1,1036~1077 K和0.1~1 s-1。此外,绘制出TB6钛合金在实验条件下的微观组织演变机制图。     

TC27钛合金的热变形行为及加工图

通过Thermecmaster-Z热模拟试验机，对TC27钛合金在变形温度900~1 150 ℃和应变速率0.01~10 s-1范围内进行等温恒应变速率热压缩实验，压缩变形量为50%。结果表明，流变应力随应变的增加迅速增大，达到峰值后随应变的增加而减小，最后趋于相对稳定。流变应力随着温度的增加而减小，随着应变速率的增加而增大。TC27钛合金加工图有2个耗散效率峰值区，一个是900 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现动态回复；另一个峰值区为1 050 ℃/0.01 s-1，此区域变形时出现再结晶。     

TC21钛合金β锻动态再结晶行为及晶粒尺寸预测

采用Gleeble-3500热模拟实验机对TC21钛合金进行等温恒应变速率的热模拟压缩实验,研究其在变形温度960℃~1020℃,应变速率0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1、1s-1条件下的动态再结晶行为。结果表明,TC21钛合金在变形过程中存在动态回复、动态再结晶现象。当温度一定时,在应变速率≤0.1s-1情况下,随着应变速率的降低,动态再结晶晶粒尺寸变大;在应变速率为1s-1时,变形过程几乎只发生动态回复;当应变速率一定时,随着温度的升高,动态再结晶晶粒尺寸变大。根据流动应力与变形温度和应变速率之间的关系,得到了TC21钛合金动态再结晶激活能Q=258.6kJ/mol;通过对热模拟实验数据的分析计算,建立了动态再结晶演化模型。依据所建模型,并基于DEFORM-3D软件预测了975℃热变形后的晶粒尺寸和动态再结晶体积分数,晶粒尺寸相对误差在±10%以内,较好的验证了模型的准确性。     

基于Murty判据的TC4-DT合金加工图及失稳分析

采用Gleeble-3500对TC4-DT钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究了合金在温度920~1040℃、应变速率0.001~10 s-1热力参数范围内基于Murty判据的加工图,并分析了合金塑性流动失稳行为。结果表明,在试验参数范围内变形时存在较大区域的流动失稳,失稳区均出现在高应变速率下;得到两个适宜加工的热加工工艺参数匹配为:温度920~940℃、应变速率0.001~0.01 s-1和温度980~1040℃、应变速率0.001~0.09 s-1。分析了显微组织演变,发现在失稳区,合金失稳缺陷主要有局部流动和β晶粒变形不均匀;在稳定区,合金软化机制主要是动态再结晶。     

不同热变形条件下310S奥氏体不锈钢动态再结晶行为研究

利用显微组织观察和显微硬度测试两种方法研究了热压缩试验后的310S奥氏体不锈钢动态再结晶行为,热压缩试验在Gleeble-3800热模拟试验机上进行,应变速率采用0.1s-1和1s-1、变形温度在900~1150℃之间。研究结果表明,随着变形温度的升高,310S奥氏体不锈钢的变形抗力降低。在应变速率为0.1s-1时,其完全动态再结晶的变形温度为1000℃;应变速率升高至1s-1时,其完全动态再结晶的变形温度升高至1100℃,高的应变速率可以细化再结晶晶粒。     

基于Murty失稳判据的中碳含钒微合金非调质钢热加工图

采用Gleeble-3500对中碳钒微合金钢进行了高温压缩试验,研究了钢在900~1100℃、应变速率0.01~10 s-1的应力-应变数据。根据动态材料模型(DMM),基于Murty失稳判据建立了该钢的热加工图,分析了钢的流变失稳行为和微观组织。结果表明:合适的热加工区域是0.1~0.18 s-1应变速率、980~1000℃变形温度。失稳区是900~1010℃、0.18~10 s-1和1030~1100℃、0.02~0.20 s-1。材料热加工图与材料动态再结晶的形核和长大有关。     

Cu-0.8Cr-0.3Zr合金热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,研究了Cu-0.8Cr-0.3Zr合金在变形温度为650~950℃、应变速率为0.001~10 s-1、总压缩应变量60%条件下的流变行为,对热变形过程中的组织演变和动态再结晶机制进行了分析,同时分析了该合金的热加工图。结果表明,变形温度越高,应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,且对应的峰值应力也越小。利用逐步回归的方法建立该合金的流变应力方程。绘制了Cu-Cr-Zr合金的热加工图,确定了其热加工时的安全区与失稳区,得出了该合金在实验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数:温度范围为850~900℃,应变速率范围为0.1~1 s-1。     

TB18钛合金热变形行为及动态再结晶机制

本文利用Gleeble 3800热模拟试验机和电子背散射衍射（EBSD）技术研究了TB18钛合金在700℃~ 900℃、应变速率0.01~10 s-1时的热变形行为和动态再结晶机制。研究表明该合金的流动应力大小对应变速率和变形温度敏感。变形初期流动应力皆在达到峰值应力后快速软化,随后有不同程度的上升。通过数据回归得到了该合金在两相区和单相区的高温变形Arrhenius型本构方程,其变形激活能分别为340 kJ/mol和185 kJ/mol。其单相区的变形软化机制主要为β相的动态回复,两相区主要为β相的动态再结晶。结合了EBSD技术,金相观察和流变曲线特点的分析表明,在高变形温度,低应变速率时（900℃,0.01s-1）主要以几何动态再结晶（GDRX）为主。在温度较低,或变形速率较高下,变形初期发生不连续动态再结晶（DDRX）,应变增大后发生连续动态再结晶（CDRX）。     

不同原始组织TA17钛合金的热变形行为研究

通过热压缩试验研究了不同原始组织的TA17钛合金在温度750~950℃和应变速率0.01~20 s~(-1)范围内的热变形行为,并且分析了原始组织晶粒尺寸对TA17钛合金热变形行为的影响。结果表明,TA17钛合金在750~900℃时的变形机制主要以动态再结晶为主,峰值应变随着温度升高和应变速率的降低而降低;而在900~950℃时以动态回复为主,峰值应变随着温度升高而增大。相同变形参数下,原始晶粒尺寸越小,热变形过程中的流变应力越小,动态再结晶程度越大。减小原始组织晶粒尺寸,可以有效提高TA17钛合金的热加工稳定性,扩大热加工的可加工区间。     

基于热加工图的Cu-Ni-Si-P合金的高温热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,通过高温等温压缩试验,对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.03P合金在应变速率为0.01～5 s-1、变形温度为600～800℃的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究。结果表明:在应变温度为750、800℃时,合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征。同时从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的热变形激活能(Q)为485.6 kJ/mol和热变形本构方程。根据动态材料模型计算并分析了该合金的热加工图,利用热加工图确定热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,温度为750～800℃,应变速率范围为0.01～0.1 s-1,并利用热加工图分析了该合金不同区域的高温变性特征以及组织变化。     

Hot Deformation Behavior of TB8 Alloy near the β-Transus

通过热模拟压缩试验,对TB8钛合金β相变点附近的高温变形行为进行了研究.热模拟压缩试验的变形温度为650～900℃,应变速率为0.01～10 s-1.通过试验分别得到了TB8钛合金双相区(α+β)和单相区(β)的流变应力曲线,并分别研究了流变应力与变形温度、应变速率和微观组织演化的关系.在10 s-1的高应变速率下,真应力-真应变曲线在850和900℃出现了双峰,这一现象未见报道.通过本构关系推导,得到了TB8钛合金双相区(α+β)和单相区(β)的表观激活能分别为233.0151和197.8987 kJ/mol.另外,建立了TB8钛合金双相区(α+β)和单相区(β)相应的流变应力本构方程.     

TC4钛合金热变形行为研究及本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10s-1条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10s-1变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1s-1条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800℃、850℃和10s-1条件以及在900℃、950℃和0.1s-1条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

Cu-Cr-Zr-Nd合金高温热变形及组织演变

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对Cu-Cr-Zr-Nd合金进行热压缩实验,对合金在应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1、10 s-1,变形温度分别为650、750、850、900、950℃的高温变形过程中的流变应力行为、热变形过程中的组织演变和动态再结晶机制进行研究。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的提高而增大。Cu-Cr-Zr-Nd合金在热变形过程中的动态再结晶机制受变形温度和应变速率的影响。当温度为900℃、应变速率为10 s-1时,Cu-Cr-Zr-Nd合金发生完全的动态再结晶。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出该合金高温热压缩变形时的热变形激活能Q为404.84 k J/mol,同时利用逐步回归的方法建立该合金的流变应力方程。     

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。     

基于加工图技术的铸态TB6钛合金锻造工艺优化

在Thermecmaster-Z型热模拟实验机上对铸态TB6钛合金在800~1150℃、0.001~10 s-1变形参数范围内进行了等温恒应变速率压缩实验,根据实验数据采用基于Murty准则的加工图技术对该合金的锻造工艺进行了优化,并结合显微组织观察研究了该合金的变形机制。结果表明,在低温区的较佳变形参数为800~950℃、0.001~0.01 s-1,其变形机制为大晶粒超塑性;在高温区的较佳变形参数为1020~1080℃、0.001~0.006 s-1,其变形机制为动态再结晶。失稳区出现在800~890℃、0.01~10 s-1的低温区和975~1120℃、3.162~10 s-1的高温区域,在流变失稳区会出现晶界裂纹。     

新型超高强韧钛合金热变形行为研究

采用Gleeble3800热压缩模拟试验机研究了新型超高强韧TB17钛合金775～905℃温度范围内、应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了该合金在热变形过程中流变应力软化特点及显微组织演变规律,建立了该合金Arrhenius型本构方程。结果表明:采用不同变形温度,TB17钛合金峰值应力对应变速率敏感程度不同,在相变温度以下变形时,峰值应力对低应变速率敏感;而在相变温度以上变形,峰值应力对高应变速率敏感。应变速率对TB17钛合金显微组织具有重要影响,合金应变速率大于0.1 s~(-1)时,以发生动态回复为主,而应变速率为0.001～0.1 s~(-1)时以发生动态再结晶为主;降低应变速率有利于动态再结晶发生,合金在应变速率0.001 s~(-1)时可获得粒度约25μm的β晶粒。变形温度对动态再结晶具有重要影响,在相变温度以下变形仅发生初生α相再结晶,而在相变温度以上变形则发生β相动态再结晶。TB17钛合金在相变点温度以下的热变形激活能为538.4 kJ/mol,在相变点温度以上的热变形激活能为397.4 kJ/mol,该合金在775～905℃热变形软化机制为晶界滑移机制。