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。     

钛合金螺母浮动式精密温成形工艺研究

试验性研究了钛合金自锁螺母的温镦成形工艺。首先通过分析自锁螺母的结构特点和材料特性,并用Deform模拟螺母的成形过程,同时针对螺母六角成形困难的问题,提出了用浮动凹模成形钛合金自锁螺母的技术。随后通过对比分析固定凹模,研究了浮动凹模在金属成形时的运动模型与摩擦力分布特点。最后通过试验生产对比验证了该工艺方案的可行性,同时分析研究了温镦成形时钛合金的金相组织及过热组织,实现了钛合金螺母的精密成形,不仅提高了生产效率,更节省了材料。     

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。     

不同温度下TA15钛合金梁锤锻成形有限元分析

以TA15钛合金梁的锤锻成形工艺为例,利用Deform有限元模拟软件,研究了850、900、950℃三种初始温度下零件锤锻成形所需要的锤击次数、每次锤击的行程及最大损伤因子的变化情况。通过有限元模拟分析,得到锻造次数依次为7、5、4次,最大损伤因子区域位于梁右端顶部圆角处,其值在打靠阶段开始即行程为86mm时达到最大。通过比较,最终选择950℃为成形方案。这为梁的实际生产和钛合金锻造成形性的进一步研究提供了一定的理论基础。     

TC4钛合金流动软化行为及本构模型研究

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0.001~10 s~(-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1~10 s~(-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0.001~0.1 s~(-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10 s~(-1)条件以及在900,950℃和0.1 s~(-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403 kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

TC10钛合金高温变形行为和组织演变的研究

通过恒应变压缩实验研究了锻态TC10钛合金的高温变形行为和组织演变规律,变形温度为800~920℃,应变速率为0.01~10 s~(-1),变形量为60%。研究结果表明:降低变形温度、提高应变速率,流变应力会在变形初期迅速增加,而显微组织没有明显变化,当流变应力达到最大值后随着动态再结晶的发生而逐渐降低。提高变形温度、降低应变速率,能够为动态再结晶提供能量,细化组织并降低流变应力。综合分析表明:在变形温度为840~900℃,应变速率为0.01~0.1 s~(-1)的参数范围内进行热变形可以获得性能优良的TC10钛合金产品。     

β-CEZ钛合金热变形行为及热加工工艺

采用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度800~1000℃、应变速率0.01~10 s~(-1)的条件下对β-CEZ钛合金进行热模拟试验,分析了合金的真应力-真应变曲线和热加工图,并在此基础上研究了棒坯一次镦拔和多次镦拔工艺对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:β-CEZ钛合金流变应力随变形温度的升高而降低,但应力降低的幅度是越来越小,流变应力随变形速率的增大而匀速增大。热加工图稳定区主要分布在变形温度850~900℃,应变速率0.01~0.1 s~(-1)和变形温度925~975℃,应变速率0.1~0.7 s~(-1)的范围内。β-CEZ钛合金在相变点温度以下进行一次镦拔后,显微组织中晶粒较粗大且大小不一,β晶界不明显,晶粒内有板条状α析出。β-CEZ钛合金经过多次镦拔后,等轴组织明显得到细化和均匀化,β晶界非常清晰,等轴晶内有细小的针状和短板条状α析出,且纵横向显微组织差异小。多次镦拔后,断面收缩率明显提高,从而改善了合金的综合力学性能。     

钛合金六角法兰面自锁螺母的冷挤压工艺及模具设计

详细介绍了钛合金六角法兰面自锁螺母用冷挤工艺代替热镦加工方法的优点.对钛合金六角法兰面自锁螺母进行了工艺分析、制订了冷挤压工艺路线、计算了毛坯尺寸及冷挤压力.根据实践经验总结了毛坯的制备处理、冷挤压模具结构设计及加工技术要求.     

TA10钛合金高温流变行为及拉伸性能

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对TA10钛合金在变形温度为800~1050℃,应变速率为0.01~5 s-1条件下进行拉伸变形,研究合金的流变应力及显微组织,分析其高温拉伸性能。结果表明:变形温度为800~900℃时,流变曲线有明显的应力峰值,软化机制主要是动态再结晶;而变形温度为1000~1050℃时,流变曲线没有明显的应力峰值,软化机制为动态回复;而当变形温度为800℃时,TA10钛合金的应变速率越高动态再结晶的进行程度越低;以(α+β/β)相变点为界,在相变点以下的温度区间,随着变形温度的升高,TA10钛合金的强度和塑性下降;在相变点以上的温度区间,TA10钛合金的强度下降,塑性上升;而在相变点的过渡区间,强度上升,塑性下降。当应变速率一定时,TA10钛合金在温度为800℃时能够获得强度和塑性的较好匹配。     

锻压工艺对新型高强度机械螺栓性能的影响

采用不同工艺参数对TA15-0.1Sr钛合金新型高强度机械螺栓进行了锻压,并进行了500℃高温拉伸试验和96h中性盐雾腐蚀试验。结果表明:在试验条件下,随始锻温度从900℃增大到975℃,终锻温度从720℃增大到780℃,或变形量从4%增大到10%时,螺栓的高温强度先增大后减小,质量损失率先减小后增大,高温强度和耐腐蚀性能先提高后下降。螺栓的始锻温度、终锻温度和锻压变形量分别优选为950、760℃、8%。     

Simufact Forming在模拟30CrNi2MoV钢锭加热及锻造过程的应用

运用Gleeble 3800热模拟机对30CrNi2MoV钢进行高温拉伸热模拟,结果显示,在锻造温度≥800℃时,断面收缩率≥93.8%,应力-应变曲线表现为塑性变形;锻造温度在800℃以下为脆性变形。运用Simufact Forming模拟9 t大钢锭的加热过程、锻造成形过程,通过将加热模型与锻造模型数据有机结合起来,精准控制终锻温度在800℃以上,确保终锻变形处于塑性变形区,降低了锻材形变过程的裂纹敏感性,有效地防止了锻造过程产生深裂纹,从而改善了钢材表面质量。并将模拟结果与实践生产进行对比验证,结果表明,实际终锻温度与模拟温度相差不超过10℃,表明模拟模型可以接受。此外,将9 t大钢锭的加热时间优化为21 h,避免了加热时间过长造成的能源浪费以及材料组织晶粒粗大影响力学性能。     

锻态镍钛合金的热变形行为

采用Gleeble-3800热压缩模拟实验机,对锻态镍钛合金进行等温热压缩实验,研究其热变形行为,实验条件为应变速率0.01～10.00 s~((-1)),变形温度650～1050℃。实验得出了镍钛合金在热压缩过程中的应力-应变曲线,分析了应变对材料变形常数的影响,并根据实验数据建立了锻态镍钛合金热变形过程中流动应力与变形温度、应变速率和应变量的本构关系,从而确定了锻态镍钛合金在热压缩变形时的热变形激活能Q和结构因子A。并利用热加工图,确定了锻态镍钛合金在成形过程中的安全加工温度。通过实验表明:锻态镍钛合金的热变形激活能Q为222. 540 kJ·mol~(-1),锻态镍钛合金较佳的热变形温度范围为850～920℃,应变速率低于1.00 s~(-1)。     

新型轴承钢的始锻和终锻温度优化

为优化锻造工艺以提高新型含锶轴承钢的性能和使用寿命,采用不同的始锻温度和终锻温度进行了新型含锶轴承钢的锻造成形,并进行了耐磨损性能和热疲劳性能的测试与分析。试验结果表明:随始锻温度从1120℃增加至1240℃、终锻温度从900℃增加至975℃,新型含锶轴承钢的耐磨损性能和热疲劳性能呈现先增强后弱化的变化趋势。适当增加锻造温度可提高轴承钢试样的耐磨损性能,磨痕的宽度和深度均变浅,磨损量变小,还能阻碍裂纹的萌生和发展。从提高新型含锶轴承钢试样的耐磨损性能和热疲劳性能出发,其锻压工艺优选始锻温度为1180℃、终锻温度为950℃。     

薄壁热模锻件的工艺优化

热模精密锻造热模锻,区别于冷锻、温锻,是指将金属通过煤气或电能加热,使其始锻温度高于材料本身的再结晶温度(一般不超过800℃),再通过预先设计好的模具使得金属通过塑性成形,锻造为预先设计的形状。由于毛坯的形状、材质的不同,需要对特定产品进行不同工艺排制,一般的工艺路线为镦粗→预成形→成形。     

W18Cr4V高速钢

正W18Cr4V是应用最长久的一种钨系高速钢,属于莱氏体钢。和其它高速钢一样,常称为"白钢"、"锋钢"或"风钢"(空冷即可淬火)。化学成分(ω,%):0.7~0.8 C,17.5~19 W,3.80~4.4 Cr,1.0~1.4 V,0.4 Si,0.4 Mn,0.3 Mo。锻造温度范围:始锻温度为1100~1150℃,终锻温度为900~950℃。加热时间一般需分段加热。低温阶段800~900℃范围内,按1 min/mm计算;高温阶段按0.5 min/mm计算。要严格控制上限温度以免过热     

β-CEZ钛合金热变形本构关系的研究

在Gleeble-3800热模拟机上对锻态β-CEZ钛合金在变形温度800~1000℃、应变速率0.01~10 s-1、变形程度70%的参数下进行了热模拟试验。根据真应力—真应变曲线研究了变形温度和应变速率对应力的影响,利用Arrhenius双曲正弦方程和Z参数建立了β-CEZ钛合金热变形本构方程。结果表明:β-CEZ钛合金的流变应力与变形速率成正比,与变形温度成反比;在试验条件下β-CEZ钛合金表现出动态回复和动态再结晶两种软化机制。误差分析表明,建立的热变形本构方程与试验值基本一致,能为β-CEZ钛合金有限元模拟及变形工艺选取提供理论依据。     

Ti60高温钛合金环件组织性能与分析

Ti60高温钛合金具有优良的综合机械性能和抗蠕变性能,是我国航空及国防工业急需的新型高温钛合金.由于Ti60高温钛合金属于难变形材料,其锻造加热温度范围小,变形抗力和微观组织对热力参数敏感,因此在实际生产中锻件组织与性能的稳定性较差.本文对Ti60高温钛合金在3t自由锻锤进行改锻试验,研究其改锻成形热处理后的组织性能,...     

0Cr11Ni2MoVNb钢连续冷却热压缩特性研究

采用Gleeble 3500研究了0Cr11Ni2MoVNb钢在变形速率0.01s-1,温度为1100℃～850℃时的连续冷却热压缩特性,结果表明,加热一次压缩0Cr11Ni2MoVNb钢在950℃变形抗力增加幅度加大,即终锻温度或终轧温度不应低于950℃;加热一次热变形压缩没有发现动态再结晶,加热两次及三次后变形有动态再结晶出现,出现再结晶的温度区间为1000℃～1050℃.     

42CrMo钢的本构关系与转向节臂成形工艺研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在900℃~1 200℃变形温度、0.1s~(~(-1))~10s~(~(-1))应变速率下,针对工业用42CrMo钢锻坯进行变形量为60%的热压缩试验,并对其高温塑性变形行为和金相组织进行研究。基于试验数据,建立了包含变形温度、应变速率及应变的锻态42CrMo钢的高温变形本构方程及微观组织模型。基于动态材料模型建立了其真应变为0.9时的热加工图,在900℃~1000℃、0.1s~(-1)~0.2s~(-1)和1050℃~1125℃、3s~(-1)~10s~(-1)范围下为完全动态再结晶,且晶粒细小。对转向节臂的锤锻成形工艺进行研究,验证了所建立应力及微观组织模型的正确性。     

TA15钛合金大型锻坯工艺及组织与性能研究

研究了TA15钛合金大型锻坯的工艺、组织与性能。结果表明:在940～970℃加热锻造,TA15钛合金组织对加热温度敏感,随着温度的提高,初生α相含量减小,合金的室温和500℃高温强度均降低,塑性几乎保持不变,冲击韧性小幅提升;在760～840℃退火,随着温度的提升,细针状α相弥散析出,强度提升,塑性和冲击韧性变化小。锻坯锻造加热温度应控制在950℃,退火温度选择840℃。