Ti-15-3钛合金应变速率循环超塑性研究

应变速率循环法是一种新式的超塑性实验方法，即试样在拉伸变形过程中，应变速率的大小按预定规律连续β循环变化，直至试样拉断，从而获得材料超塑性力学性能参数。采用这种方法研究Ti-15V．3Cr-3Sn-3Al（简称Ti-15-3）合金的超塑性。实验用原材料选自区轧制的板材，未经细化处理，晶粒平均尺寸为100μm。结果表明，该合金具有良好的超塑性，在应变速率范围3．2×10^-4～3．2×10^-5／s内，最佳变形温度为900℃，伸长率为621％。超塑性变形的机制是晶界滑动为主，晶内变形和位错蠕变起协调作用。     

TA15合金应变速率循环超塑性研究

采用应变速率循环法研究了TA15合金的超塑性.在变形温度分别为850、900、950℃,应变速率范同为1×10-5～1×10-3S-1的试验条件下.讨论了工艺参数对流变应力、m值及其超塑性的影响.结果表明,TA15合金具有较好的超塑性,最佳变形温度为900℃,伸长率为412%.     

TA32钛合金板材的超塑性能研究

研究了真空环境中TA32钛合金板材在温度950℃、应变速率5. 32×10~(-4)～2. 08×10~(-2)s~(-1)条件下的超塑性变形行为。结果表明,在不同应变速率条件下,合金的流变应力曲线特征和显微组织演变显著不同。在应变速率较低(5. 32×10~(-4)～3. 33×10~(-3)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的合金中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率(8. 31×10~(-3)s~(-1)～2. 08×10~(-2)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直至试样断裂,合金变形过程中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸较低应变速率条件下显著细化。950℃时,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%～519%之间;当应变速率为5. 32×10~(-4)s~(-1)时,具有最佳的超塑性,拉伸延伸率可达519%。断裂区形貌分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。     

应变速率对TA15钛合金超塑性的影响

采用恒应变速率拉伸方法研究了应变速率对TA15合金超塑性的影响。结果表明,在变形温度为900℃,应变速率为3.3×10-4～1.1×10-2s-1时,随应变速率的降低,伸长率逐渐增大,最大伸长率为1074%。同时,在高应变速率条件下也获得了良好的超塑性能。此外,应力-应变曲线中出现了较长的应变硬化阶段,应变速率越低,应变硬化阶段越长,并且有利于超塑性变形。微观组织观察表明应变速率对TA15合金显微组织演变有着显著的影响,应变速率越低,显微组织粗化越严重。高应变速率条件下,由于动态再结晶的作用,试样变形区出现了很多新的细小等轴α相。     

Ti60高温钛合金的超塑性拉伸行为及组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti60合金在940~1000℃、6.7×10-5~3.3×10-2s-1应变速率条件下的超塑性变形行为及组织演化规律。结果表明:Ti60合金具有较宽的超塑性变形温度及应变速率范围,在上述所有实验条件下都具有超塑性,伸长率220%~527%。最佳超塑性拉伸变形条件为980℃、3.3×10-4s-1,在此条件下,该合金伸长率达到最大值527%。在超塑性拉伸过程中,有晶界滑动、晶内变形、动态再结晶及扩散蠕变等过程发生,试样变形区由于发生动态再结晶,原始条状初生α相明显等轴化。     

MB15镁合金板材的超塑性能研究

对轧制态MB15镁合金进行了超塑性能研究 ,在最佳变形温度 340℃ ,应变速率ε· =5 5 6× 10 - 4s- 1时 ,获得应变速率敏感指数m值为 0 5 1,延伸率δ为 4 15 % ,此时流动应力σ仅为11MPa。并分析了在最佳变形温度下应变速率对材料超塑性能及晶粒尺寸的影响     

TA7钛合金板材高温拉伸变形

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对板厚为4 mm的TA7 ELI材料在变形温度为800、850、900、950和1000℃,应变速率为0.01 s^-1和0.001 s^-1下进行高温拉伸实验,获得材料发生超塑性变形的温度区间和应变速率范围。采用炉中高温拉伸实验对Gleeble实验结果进行验证。得出在950～1000℃范围内,应变速率低于0.001s^-1时,TA7 ELI钛合金高温拉伸会出现超塑性变形。伸长率最高可达260%。在应变速率0.001 s^-1、800℃时,TA7钛合金的断口组织中有动态再结晶现象。1000℃时,断口出现较为粗大的层片状α组织和明显的晶粒长大现象。m和n值都随着温度的升高而增大,在950℃时到达最大值。硬化现象能够有效的抑制颈缩,变形温度为950℃时,材料的硬化和软化达到较好的平衡,易获得较大的伸长率。     

分步拉伸变形对TA15合金超塑性的影响

采用分步变形法对TA15合金在10 kN高温电子拉伸试验机上进行了超塑性拉伸试验,研究了变形温度和预变形量对该合金超塑性性能及微观组织演变。结果表明:变形温度为850~950℃和预变形量为100%~200%时,TA15合金呈现出良好的超塑性;变形温度为900℃和预变形量为150%时,该合金的超塑性能最好,最大延伸率为1456%;变形温度为950℃时,该合金的超塑性能降低,延伸率仅为188%。TA15合金的微观组织状态显示:该合金在拉伸变形过程中微观组织保持等轴状,但是随着变形温度的升高,晶粒开始长大,变形温度越高,晶粒长大越显著。     

应变速率对TC21钛合金超塑性拉伸微观组织的影响

研究了应变速率对TC21钛合金超塑性拉伸过程中应变速率敏感性指数m值及显微组织的影响.结果表明,m值在温度为900℃,初始应变速率为10^-4～10^-2s^-1时均大于0.3,在初始应变速率为3.3×10^-4s^-1时,m值达到了最大,平均值为0.376.在较快初始应变速率条件下拉伸时,在温度和较大变形程度的作用下,试样变形区发生了动态再结晶,形成了很多细小、等轴的晶粒,在最佳初始应变速率及更慢速条件下拉伸时,由于高温长时间大变形的作用,试样变形区发生了明显的聚集再结晶长大,相当一部分晶粒合并长大成片状.     

TA15钛合金多向锻造组织和拉伸性能研究

通过多向锻造工艺制备不同变形道次和变形温度的TA15钛合金试样,利用金相观察、EBSD、晶粒尺寸统计和准静态拉伸试验,分析变形过程中组织形貌、晶粒尺寸、相含量、晶界取向差和力学性能的变化。结果表明：TA15钛合金经700 ℃中温多向锻造后获得显著细化的等轴组织,且随着变形道次的增加,促使大角度晶界含量增加,同时晶粒尺寸逐渐减小,3道次后初生α平均晶粒尺寸细化至约为6.0 μm,变形后组织为α+β相,相比初始组织α相含量减少,β相含量增加;在800 ℃和900 ℃变形条件下晶粒尺寸增加,但小于初始试样;坯料的强度经多向锻造后有较大提升,700 ℃、3道次后材料抗拉强度为1443 MPa,延伸率为13.6%,比初始试样略有降低,900 ℃材料抗拉强度为1178 MPa,延伸率提高到15.8%,综合性能得到明显提升。     

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。     

TA19钛合金高温变形热加工图构建和微观组织演变

利用Gleeble-3500热模拟压缩试验机,在变形温度820～980℃和应变速率0.01～10 s~(-1)的变形条件下,对TA19钛合金进行热模拟压缩试验,并根据动态材料模型(DMM)建立了其热加工图。同时,结合TA19钛合金微观组织分析,揭示了热变形工艺参数影响热加工图的内在原因。结果表明:变形工艺参数与能量耗散率和非稳态区密切相关。应变速率为0.01～1 s~(-1)时,能量耗散率较大,且随着变形温度的升高,能量耗散率先增大后减小,在940℃附近获得最大值。同时,变形失稳区包括2个典型区域,其中I区为(820～900)℃/(0.01～1) s~(-1),II区为(960～980)℃/(1～10) s~(-1)。变形温度为940℃时,较多的等轴α相和较高的再结晶驱动温度使得再结晶程度加强,因此能量耗散率获得最大值。绝热剪切带、片层α相与等轴α相之间的变形不协调以及β晶粒的剧烈长大是TA19钛合金高温变形失稳的主要原因。     

TA15钛合金双重热处理工艺及其微观组织演化的EBSD研究

针对航空航天工业中广泛应用的近a TA15钛合金,开展了不同热处理参数下的双重热处理实验研究。利用背散射电子技术（Electronic backscatter diffraction, EBSD）表征了不同热处理参数下微观组织形貌特征和晶体学取向分布及规律。对比分析了热处理处保温时间对微观组织形貌及取向分布的影响规律。揭示了双重热处理过程中球化的等轴晶粒,条状次生as晶粒及b转变组织的形成演化过程;分析了不同组织间的晶体取向与位置分布关系。研究表明：双重热处理过程中一次保温时间对等轴初生ap形貌及分布等影响较大;热处理过程中球化的等轴晶粒来源于未转变的ap 相;二次保温时间对as形貌、尺寸等具有显著影响;二次保温过程中细条状as表现为先增长再增厚的生长模式;ap与相邻的as晶体学取向关系表现出一定的统计性规律。     

激光冲击Ti834合金强化层显微组织演变

激光冲击强化(laser shock processing,LSP)作为一种全新的表面强化技术凭借其强化效果好、可控性强、适应性好等优点在提高关键零部件服役寿命上发挥着不可替代的作用。本研究采用透射电子显微镜(TEM)观察LSP试样塑性变形层内显微组织结构特征的演变,构建了不同冲击次数下表层和深度方向上的显微结构演变示意图。结果表明,Ti834合金经激光冲击强化后塑性变形层内产生大量位错,且随着冲击次数的增加,塑性变形愈加剧烈,位错密度也进一步增加。沿深度方向上可以观察到随应变率递减而形成的典型微观结构特征,其中包括有形变孪晶(MTs),高密度位错墙(DDWs),位错缠结(DTs),位错阵列(DAs)和位错线(DLs)等。     

新型高强铝合金的热变形行为及组织演变

采用高温压缩实验研究了新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金在温度300~450℃、应变速率0.001~10 s-1和压缩变形程度30%~80%范围内的热变形行为和组织演变。分析了该合金在实验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得该合金热变形的应力指数和激活能分别为4.97和150.07 kJ/mol,表明合金的热变形主要受扩散所控制。金相组织观察发现,随着变形温度的升高或应变速率的降低,变形组织晶内析出相逐渐溶入基体组织,晶内组织逐渐趋于均匀;同时粗大的晶粒沿变形方向拉长,晶界难溶相的碎化和弥散化程度增大。TEM和EBSD(electron back-scattered diffraction)组织分析表明,该合金在高温压缩变形过程中组织演变主要是亚晶的形成和完善的过程,热变形组织演变机理为动态回复和大应变几何动态再结晶。     

不同热成形工艺下TA32钛合金的流变性能及组织演变

用OM,SEM和XRD等方法研究了挤压态Mg-Al-Ca-x Nd(x=0~1.76,质量分数,%)合金的显微组织和析出相以及该合金在室温和高温下的力学性能。结果表明,Nd的添加会使基体中形成Al2Nd和Al11Nd3相,并且细化Mg-Al-Ca合金的晶粒。随着Nd添加量的增加,Al2Nd和Al11Nd3相的数量也随之增加。当添加1.76%Nd时,合金的平均晶粒尺寸从不含Nd的4.80μm变为2.39μm。由于第二相的析出和晶粒细化,室温下的力学性能也得到改善。随着Nd元素含量的增加,合金的室温抗拉伸强度由267MPa提高到304 MPa,屈服强度从144 MPa提高到203 MPa,延伸率从20.0%下降到16.9%。在150℃时,随着Nd含量的增加,拉伸强度从192 MPa增加到229 MPa,屈服强度从140 MPa增加到159 MPa,伸长率从48.6%下降到29.3%。     

不同原始组织TC6钛合金高温变形微结构演化及其力学性能

采用gleeble-1500热模拟试验机和Hopkinson压杆,对具有4种典型组织的TC6钛合金分别进行了高温准静态压缩和室温动态压缩试验,结合TEM观察,研究了不同原始组织的TC6钛合金高温变形微结构演化及其力学性能。结果表明:具有4种典型组织的TC6钛合金高温变形时随温度升高微结构的演化可分为等轴型组织演化和网篮型组织演化,前者演化过程为:等轴α相的拉长变形—动态再结晶—动态再结晶晶粒长大—α/β相变;后者演化过程为:板条状α相弯曲变形—板条状α相断裂—动态再结晶—动态再结晶晶粒长大—α/β相变,板条状α相变成短棒状。位错活动及动态再结晶是控制4种组织的TC6合金在高温变形过程中组织演化和力学性能的重要因素;网篮组织晶界众多,位错运动障碍较多,在高温下具有较其余3种组织更高的流变应力;等轴组织α相晶粒较大,位错运动障碍较少,其流变应力在4种组织中最低;双态组织、固溶时效组织的流变应力介于等轴组织与网篮组织之间。4种组织的TC6钛合金的室温动态力学性能均对应变率较敏感。4种组织的TC6钛合金在室温及应变率为2500～4000s-1动态压缩条件下,塑性由大到小依次为:等轴组织、双态组织、固溶时效组织和网篮组织,流变应力由大到小依次为:固溶时效组织、双态组织、网篮组织和等轴组织。     

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。