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。     

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。     

TC6热加工过程中微观组织演化模型的建立

通过Gleeble-3500热模拟实验机得出TC6钛合金在变形温度为860~950℃,应变速率为0.01~50 s-1,变形程度分别为30%和50%时的应力-应变曲线。通过金相实验研究了TC6在实验条件下微观组织的演变规律,并建立了TC6在(α+β)两相区塑性变形过程中α相的动态再结晶模型。结果表明:TC6钛合金在低应变速率下变形时,动态回复过程相对增强,动态再结晶受到抑制;相同温度、不同应变速率下的微观组织形貌基本相同,但是随着应变速率的增加再结晶程度增大,组织细化。模型平均误差小于13%,可以满足预测需要。     

TC4钛合金扩散连接区热变形特性行为研究

以TC4钛合金扩散连接区为研究对象，在变形温度920，950，980，1010 ℃及应变速率0.01，0.1，1，10 s-1的条件下进行热变形试验，研究了变形温度和应变速率对TC4钛合金扩散连接区流变应力和微观组织的影响规律。研究结果表明：TC4钛合金扩散连接区在高温下具有明显的动态软化特征，流变应力随变形温度的升高而降低，随变形速率的提高而增大；高温变形后扩散连接界面消失，随变形温度的增加，等轴α相的体积分数减少，同时伴有短棒状和板条状的次生α相出现，且次生α相的体积分数随应变速率增加逐渐降低；当变形温度达到1010 ℃时，出现马氏体α′相；以双曲正弦形式修正的Arrhenius方程为基础，建立了TC4钛合金扩散连接区双曲正弦本构方程以及热加工图，确定TC4钛合金扩散连接区的最佳变形温度为920~950 ℃，变形速率为0.01~0.1 s-1。     

硼化物原位自生增强TiAl基复合材料的组织演化、热变形行为及加工工艺设计（英文）

硼元素添加造成的相转变和硼化物析出等因素会对原位TiAl基复合材料显微组织演化及热变形行为产生影响。利用等温压缩实验、扫描电子显微技术以及透射电子显微技术等研究材料的动态再结晶和动态回复机制,并计算出其表现变形激活能为691.506 k J/mol。在1100～1200℃温度区间,再结晶γ和α晶粒的形核长大分别主导α₂→α相转变温度上、下的热变形行为。α相的动态回复主导材料在1250℃低应变速率下的热变形行为;同时,硼元素会提高α相含量,降低γ→α和α₂→α相转变温度,进而促进加载过程中回复α相晶粒的形核长大。根据新建的本构模型,对TiAl基复合材料的变形机制和加工工艺进行详细阐述.     

置氢TC21合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究置氢量0.22wt%TC21钛合金粉末烧结材料在温度850℃~1000℃和应变速率0.001s-1~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC21合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.32kJ/mol和442.74kJ/mol,表明置氢TC21合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α+β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的的片状和等轴状组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。平面应变状态下发生动态再结晶的临界变形量大于均匀单向压缩状态下的临界变形量。     

TA11钛合金高温变形微观组织演变分析

采用Gleeble-3500热模拟实验机对TA11(Ti-8Al-1Mo-1V)钛合金进行变形温度为880～1010℃、应变速率为0.01～50s-1、变形程度为30%和50%的压缩变形实验,研究其在高温变形条件下的动态再结晶行为。基于定向金相测量,通过回归分析建立了TA11钛合金高温变形时初生α相平均晶粒尺寸、动态再结晶体积分数以及动态再结晶晶粒尺寸模型,模型的计算值与实验值的平均误差小于12%,能较好地描述材料在热加工过程中发生动态再结晶的动力学规律。     

不同热变形条件下体育器械用TC11合金的组织性能研究

以体育器械用TC11钛合金为研究对象,研究了不同的变形温度和变形速率对合金组织与性能的影响。结果表明,随着变形温度的升高,当应变速率分别为0.010和0.001 s-1时,α相的面积分数增加;除应变速率为0.001 s-1时,在其余应变速率下,β相的动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而增大。     

Ti60近α钛合金的热变形行为和组织演化

通过热压缩模拟试验和微观组织表征研究了Ti60钛合金在变形温度为975～1080℃、应变速率为0.001～1 s^-1下的流变行为和微观组织演化规律。结果表明,Ti60钛合金在高应变速率变形时热效应导致的温升明显,并存在不连续屈服现象。随着变形温度由975℃增加到1080℃,Ti60钛合金变形组织发生混晶组织→双态组织→全针状组织的转变。α单相区变形时,硬取向α晶粒几乎不发生变形和转动,软取向α晶粒在大变形后发生动态再结晶。Ti60钛合金在两相区变形时材料发生α→β相变,当应变速率小于0.1 s^-1时,即形成全针状组织,而在应变速率为1.0 s^-1时,变形时间短,相变不充分,形成双态组织。此外,α相再结晶机理为不连续动态再结晶,再结晶晶粒尺寸随应变速率的增加而逐渐降低,再结晶晶粒的取向较随机,主要的织构成分为为■(CD压缩方向),最大织构强度约为1.42,且强度随应变速率的升高略有增强。     

TC11钛合金热压缩变形时微观组织演变规律研究

在变形温度1030~1120℃,应变速率0.001~1.0 s-1,最大变形程度50%时对TC11钛合金进行了高温压缩热模拟试验。分析了TC11钛合金高温流变应力—应变曲线变化规律;分析了变形温度、应变速率和变形程度对组织性能的影响规律。结果表明:在应变速率较小时,TC11钛合金的α相被拉断,在原始晶界处出现细小的晶粒;在应变速率较高时,α相晶粒呈细小的等轴晶;变形温度越低,初生α相的含量越多。     

Ti6Al4V钛合金的变形组织及织构

在温度850~930°C、应变速率0.01~1 s-1的条件下,对初始组织为等轴组织的Ti6Al4V钛合金进行变形程度为70%的热压缩变形实验,研究合金的变形组织及织构。结果表明,当温度低于900°C、应变速率高于0.1 s-1时,合金的组织主要是拉长的α晶粒;而在高于900°C以及低应变速率下,则会发生动态再结晶。电子背散射衍射（EBSD）结果显示,合金在再结晶过程中亚晶界吸收位错,最终形成大角晶界。在930°C时动态再结晶已基本完成,水冷至室温时形成针状α相。与原始组织相比,合金在930°C变形时织构得到增强,低于930°C变形时织构变弱。     

TC18钛合金绝热剪切带晶粒细化机制

采用分离式霍普金森压杆,对TC18钛合金试样进行室温高应变率(103s-1)剪切试验,通过光学显微镜、扫描电镜及透射电镜观察绝热剪切带微结构,研究高应变率变形条件下TC18钛合金中所形成绝热剪切带的晶粒细化机制。TEM观察表明:绝热剪切带中晶粒细化是由3种机制共同作用的结果。第1种机制是由于变形晶粒中位错快速增殖、快速运动、塞积,塞积处产生巨大应力集中,导致形成裂纹并最终断裂形成细小晶粒;第2种机制为本研究提出的细小晶粒由拉长晶粒的"内颈缩"方式形成;第3种机制——细小晶粒由动态再结晶形成。     

工艺参数组合对TA7钛合金拉伸性能的影响

通过对TA7钛合金拟水平正交实验和对室温拉伸性能检测结果的方差分析,获得了具有较好性能匹配的变形工艺参数组合:即坯料加热温度1040℃,应变速率0.05s-1,变形量50％.金相观察及断口形貌的研究表明,TA7钛合金在高于相变点温度始锻易获得尺寸稍大的初生α和尺寸小的再结晶α混合的双套组织,这种组织在拉伸过程中α颗粒易在原子密排面被拉脱.     

TC6钛合金动态断裂机制

采用分离式Hopkinson Bar系统,对双态组织的TC6钛合金帽形试样进行动态力学试验,研究其动态断裂失效机制。结果表明:双态组织TC6钛合金在动态下变形时,其断裂常与绝热剪切带相联系,且断裂由微孔洞形核、孔洞长大形成微裂纹、微裂纹长大扩展形成宏观断裂3个过程组成。     

HIP温度对SLM制备TC4钛合金组织和力学性能的影响

以激光选区熔化技术(SLM)成型TC4钛合金为研究对象,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机等测试分析方法,研究了热等静压处理温度对TC4钛合金材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,SLM态TC4钛合金横截面微观组织由等轴状初生β晶粒组成,纵截面微观组织由呈外延生长的柱状初生β晶粒组成。晶粒内部以不同取向的针状α'马氏体相为主,纳米点状β相在初生马氏体间形核生长。在α+β两相区温度进行热等静压处理,TC4钛合金的组织由α相和β相组成。随着热等静压处理温度的升高,板条状α相粗化成短棒状,β相含量增加且发生一定粗化。随着热等静压处理温度的升高,材料的抗拉强度和屈服强度呈现降低的趋势,断面收缩率也呈下降趋势。热等静压处理工艺为910 ℃-110 MPa-2 h的TC4钛合金可获得最优的强韧性匹配。     

TC17合金整体叶盘等温锻造过程数值模拟及工艺参数影响

采用二维有限元模拟软件Deform-2D对TC17钛合金整体叶盘锻件的等温β模锻过程进行数值模拟,分析了整体叶盘不同部位的应变场。根据有限元模拟结果对TC17钛合金整体叶盘锻件的荒坯尺寸及工艺参数进行优化,并进行了TC17钛合金等温锻造成形工艺试验。试验结果表明,等温β模锻工艺可使TC17钛合金组织中粗大原始β相晶粒得到充分的形变,晶界析出弯曲、断续的细小α相,晶内析出交错、细小的次生α相,呈现理想的网篮组织;当应变达到0.75时,可使得整体叶盘锻件的强度、塑性及断裂韧性实现理想匹配。     

超细晶Inconel 718合金激光对接板的高温拉伸性能(英文)

为使Inconel 718合金的筒形多层夹芯结构顺利成形,研究该合金激光对接板的高温塑性。结果表明,拉伸方向对激光对接板的伸长率有很大影响。横向拉伸时,在温度为950°C和应变率为3.1×10-4s-1的条件下,最大伸长率为458.56%,此时m值为0.352,焊缝未变形。纵向拉伸时,在温度为965°C和应变速率为6.2×10-4s-1的条件下,最大延长率为178.96%,此时m值为0.261,焊缝随母材同时变形,焊缝的微观组织为树枝晶,晶间析出了Nb含量较高的Laves相。纵向拉伸时,由于动态再结晶的缘故,焊缝中出现了由树枝晶和等轴晶组成的混合组织。高温变形后,焊缝中的大量Laves相转化为δ相,但焊缝中仍有小部分残余的Laves相存在。多层夹芯筒结构成形的结果表明,激光对焊板的高温塑性能满足其筒形夹芯结构的要求。     

退火工艺对增材制造TC18钛合金力学性能和组织的影响

采用显微组织观察和力学性能测试等方法研究了退火工艺参数对增材制造TC18钛合金力学性能和组织的影响。结果表明,增材制造TC18钛合金试块宏观形貌平整,表面没有裂纹等缺陷,表面呈均匀的银白色。试样经600 ℃退火保温2 h后的各项力学性能均满足GJB 2744A—2007指标要求,其规定塑性延伸强度为1036 MPa,抗拉强度为1084 MPa,断后伸长率为9.8%,断面收缩率为30%。增材制造TC18钛合金的组织为典型的柱状晶组织,粗大的β相柱状晶粒内为细长的针状α相及编织细密的α+β相板条组织;随着退火温度的升高,β相柱状晶内的针状α相逐渐粗化。