Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金高温锻造本构模型研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金进行了温度1000～1200℃、应变速率0.001～1.0 s-1的等温热压缩实验,根据摩擦修正后的流变应力曲线,研究了工艺参数变化对流变应力的影响,建立了TiAl合金高温变形的本构模型.结果表明:流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,并且通过线性回归分析获得了1000～1200℃时的变形激活能为466 kJ·mol-1和高温锻造本构方程.     

Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B合金的本构方程以及加工图

在温度1323-1473 K,应变速率0.001-1 s-1的范围内研究了Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B 合金的热压缩变形行为,其真应力-真应变曲线表明合金在变形过程出现了动态软化行为。依据经过摩擦和温度修正后流变应力的曲线,获得了该合金的本构方程,其中Zener-Holloman指数方程描述了温度和应变速率对变形行为的影响,以此构建五次多项式组来描述应变对材料参数的影响,其预测结果与实验结果相符。同时,建立了该合金的热加工图,并据此加工图预测出该合金合适的加工参数为1343 K和0.02 s-1,且成功地完成了在工业生产条件下对圆柱形试样的锻造。     

Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的高温变形及加工图

采用Gleeble-1500 热压缩模拟试验机进行压缩实验,在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-2～ 1 s-1的范围内,研究Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的高温变形行为,并基于动态材料模型,建立Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的加工图.结果表明:Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的高温变形流变应力对温度及应变速率敏感;流变应力随应变速率的增大而增大,随温度的升高而减小;动态再结晶是导致流变软化及稳态流变的主要原因;Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的安全热加工区域为温度1 200～1 230 ℃,应变速率10-2～10-1 s-1.     

Ti-23Al-17Nb合金板材超塑性研究

对Ti-23Al-17Nb合金在温度为940~1000℃,恒应变速率为1.7×10-3~5.5×10-5s-1下的单向超塑拉伸变形行为进行了研究.结果表明,随着变形温度的升高,延伸率先增加后减小,在960℃,5.5×10-5s-1条件下获得最大延伸率为1447.5%.低应变速率条件下,Nb含量的增加使合金的加工硬化阶段增加.超塑变形有利于消除原始织构组织,对比原始组织,超塑拉伸过程中长条a2相发生了球化,并且其尺寸和含量随着温度升高逐渐减少,a2和B2相比例为50∶50时可达到最佳变形.利用Zener-Hollomn参数和Arrhenius方程建立了TAC-1B合金的峰值应力本构方程,其变形激活能Q=390.76 kJ/mol,为科学设计和有效控制Ti-23Al-17Nb合金的超塑成形工艺提供了理论依据.     

内燃机用Ti-42.5Al-4Nb-1Mo-0.2B合金高温组织研究

热处理可以有效细化Ti-Al合金晶粒,改善微观组织,提高性能.通过微观组织分析研究热处理温度对内燃机用Ti-42.5Al-4Nb-1Mo-0.2B合金组织的影响.结果 表明:合金在铸态下主要为片层状组织形貌,合金组织中的B2相和γ相以混合状态存在.淬火组织内大块γ相已经全部消失,B2晶粒内只存在数量较少的细小棒状α2晶...     

Ti-48Al-2Nb-2Cr合金热变形行为及本构关系研究

采用Gleeble-1500热力模拟机对铸态Ti-48Al-2Nb-2Cr合金进行高温变形热压缩试验,变形温度范围为1050~1200℃,应变速率范围为0.001~0.1s^-1,压缩变形量为60%。研究该合金高温变形温度和应变速率与流变应力之间的关系,计算了合金激活能,并建立了Ti-48Al-2Nb-2Cr合金的Arrhenius本构模型和多元线性回归的本构模型。结果表明,该合金的激活能随温度升高和应变速率增大而增大;Arrhenius本构模型的相关系数为0.98228,平均相对误差为9.97%,相对误差在10%以内的点只占62.0%;而采用多元线性回归本构模型的相关系数为0.99566,平均相对误差为4.76%,相对误差在10%以内的点占92.6%,本构精度较高。     

Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金多道次热塑性变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机及光学显微镜和透射电子显微镜研究了Ti-47Al-2Cr-0.2Mo(原子分数,%)合金在2.5 s-1,1050～1150℃,道次保温时间分别为1 min、5 min、10 min条件下的多道次热压缩变形行为及其组织演化规律。结果表明,增大道次变形量,合金软化率增大;随着道次间保温时间的延长,合金软化率逐渐增大;变形及保温温度升高,合金软化率提高。动态和亚动态再结晶是合金发生软化的主要原因。再结晶优先发生于层片晶团边界处。随着变形温度升高,γ晶粒内的孪生增多。经过热压缩变形后,组织被细化和均匀化。位错和孪生是主要的变形机制。     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为及其本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(摩尔分数,%)合金在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-3～100 s-1和变形率为50%条件下的高温变形行为.结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb- 0.2W-0.15B合金在高温变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加;当应变超过一定值后,流变应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;随着形变温度的升高和应变速率的增加,合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低.利用热模拟压缩实验数据,基于Arrhenius 方程和Zener-Hollomon参数,运用多元回归分析方法建立Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金在高温变形过程中的流变应力本构模型.应用DEFORMTM 3D软件验证该流变应力本构模型的有效性,结果表明所得高温流变应力本构模型能够较好地预测Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W- 0.15B合金的高温变形行为.     

真空烧结温度对Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金显微组织及力学性能的影响

为获得细晶TiAl合金及有效减少传统铸造带来的内部缺陷,采用真空热压烧结工艺制备了Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金,研究了烧结温度对TiAl合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:Ti、Al元素粉末反应合成后,经XRD检测,3种烧结温度(1150、1240、1300℃)烧结后的合金主要由γ-TiAl和α_2-Ti_3Al_2种基体相组成,随着烧结温度的增加,γ相含量增加,α_2相则减少;结合SEM观察发现,改变烧结温度可获得TiAl合金不同典型组织,其中1150℃烧结合金为近γ组织、1240℃烧结为双态组织、1300℃烧结为近片层组织,烧结温度的升高使得合金组织愈发均匀;配合EDS分析,烧结温度的升高有助于Nb元素在基体相中的扩散,同时合金密度随烧结温度的升高逐步增大,当烧结温度升至1300℃,合金的密度达到4.419g/cm~3;通过力学性能检测,在1240℃烧结制备的TiAl合金组织为细小的双态组织,显示出较好的综合力学性能,其显微硬度为5270 MPa,在高温压缩时展示出良好的抗压强度。     

等温热变形过程Ti-45.5Al-2Cr-2Nb-0.15B合金组织及力学性能变化

采用包套热挤压工艺制备了γ-TiAl基合金,研究了挤压制品各部位的微观组织和力学性能,并运用有限元仿真软件对变形组织进行了分析。结果表明:温度及应变量分布不均匀导致了变形组织不均匀,且棒料芯部为全片层组织,边缘为近片层组织。片层晶粒随应变值的增大呈细小、均匀趋势。固溶热处理无法消除组织不均匀性和断后伸长率差异。     

Cyclic deformation behaviors of Ti-46Al-2Cr-2Nb-0.15B alloy during thermo-mechanical fatigue tests

Thermo-mechanical fatigue tests were carried out on the gamma-TiAl alloy in the temperature range of 500-800 °C under mechanical strain control in order to evaluate its cyclic deformation behaviors at elevated temperature.Cyclic deformation curves,stress-strain hysteresis loops under different temperature-strain cycles were analyzed and dislocation configurations were also observed by TEM.The mechanisms of cyclic hardening or softening during thermo-mechanical fatigue(TMF) tests were also discussed.Results showed that thermo-mechanical fatigue lives largely depended on the applied mechanical strain amplitudes,applied types of strain and temperature.On the hysteresis loops appeared two apparent asymmetries:one was zero asymmetry and the other was tensile and compressive asymmetry.Dislocations configuration and slip behaviors were contributed to cyclic hardening or cyclic softening.     

粉末冶金Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金的流变行为及加工图(英文)

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行等温压缩实验,在变形温度为1000-1150°C、应变速率为0.001-1s-1的条件下,研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金的流变行为。结果表明:变形温度和应变速率对该合金的流变行为有显著影响,流变应力随应变速率的增加和变形温度的降低而增大。不同应变条件下的加工图表明该合金的加工图对应变量很敏感。应变量为0.5时,对应的加工图表明粉末冶金Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金合适的加工区域是:温度1000-1050°C、应变速率0.001-0.05s-1;温度1050-1125°C、应变速率0.01-0.1s-1。对热变形后合金的显微组织和加工图进行分析,发现1000°C,0.001s-1是该合金进行热变形的最佳工艺参数。     

Effects of Thermal Exposure on the Tensile and Fatigue Properties of Cast Ti—47Al—2Cr—2Nb--0.15B Alloy

测量了铸造Ti—47Al—2Cr—2Nb-0．15B(原子分数，％)合金的高温疲劳强度以及650℃／100h和800℃／100h热暴露后的拉伸性能和疲劳强度，采用X射线衍射和扫描电镜等方法分析了经热暴露后合金基体组织的变化和表面层的结构．随暴露温度的提高，合金的室温塑性和疲劳强度降低，650℃附近有一转折点，大于650℃时上述性能加速下降；合金高温疲劳性能具有相似的变化规律．显微分析表明，在热暴露或高温疲劳实验时，表面形成的脆性层是导致合金性能降低的直接原因；而随温度的提高，表面层由渗氧层转变为氧化层是导致合金性能随温度变化出现转折的原因．     

Effect of growth rate on characteristic lengths of microstructure in directionally solidified Ti-46Al-2Cr-2Nb-0.2B alloy

The microstructure of TiAI based alloys is sensitive to growth rates. In this paper, Bridgman directional solidification of Ti-46Al-2Cr-2Nb-0.2B （at.%） alloy was carried out at a constant temperature gradient （G） to investigate the effects of various growth rates （v） on characteristic lengths （primary dendritic arm spacing, secondary dendritic arm spacing and lamellar spacing） of the microstructure. Results show that under the experimental conditions of G = 18 K-mm-1 and v = 15 IJm.s-1 to 70 iJm.s-1, the primary phase of directionally solidified Ti-46AI-2Cr-2Nb-0.2B alloy is a phase, the values of primary dendritic arm spacing （2,）, secondary dendritic arm spacing （λ2） and lamellar spacing （λta） decrease with the increase in growth rate. The results were compared with theoretical models and similar experimental results of TiAI based alloys. The Bouchard-Kirkaldy model agrees well with the relationship between primary dendritic arm spacing and growth rate obtained in the experiment; the relationship between them can be expressed by ,; = 758.6v-039. The relationship between the secondary dendritic arm spacing and the growth rate can be expressed by 2 = 113.9v-045, while the relationship between the lamellar spacing and growth rate can be expressed by ,; = 22.88v-v94.     

Ti-47Al—6Nb-2Cr合金的制备与表征

采用非自耗电弧熔炼铸造方法,制备了Ti-47Al-6Nb-2Cr合金。采用金相观察、扫描电镜及透射电镜对其显微组织进行表征。结果表明,Ti-47Al-6Nb-2Cr合金在双相区近γ处理加循环快速热处理,可有效地将粗大的柱状组织细化成50μm~100μm的层状组织,这一细化过程主要是利用了块型转变的逆反应γ→α转变。     

Ti-25V-15Cr-2Al-0.2C合金的组织、性能及其变形机制

对Ti-25V-15Cr-2Al-0．2C阻燃β钛合金的微观组织、拉伸性能和变形机制进行了研究。结果表明：(Ti，V)C和α相是β基体上的2种主要析出相；高温长期热暴露(540℃，100h)后的合金晶界上形成连续的α膜，其塑性因此急剧下降；β基体在热暴露过程中发生微弱的短程有序化(SRO)转变，这在一定程度上破坏了合金的热稳定塑性；该合金室温变形以普通位错滑移为主要形变机制，热暴露后的变形结构中出现少量平面滑移带，位错的交滑移和攀移是合金540℃高温变形的重要形变机制。     

High temperature tensile properties of directionally solidified Ni-43Ti-4Al-2Nb-2Hf alloy

By liquid metal cooling(LMC)process,the Ni-43Ti-4A1-2Nb-2Hf(％,atomic fraction)alloy was directionally solidified(DS).The microstructure and tensile properties at room and elevated temperature were investigated.It was found that the DS process significantly improves the room temperature tensile strength,increasing by 70％ compared with the as-cast alloy.After appropriate heat treatment(HT),the average tensile strength reaches above 1900 MPa,nearly twice of the as-cast one.At 800 and 900 ℃,the tensile strengths are about 308 and 169 MPa,respectively.     

Microstructure and mechanical properties of cast Ti-47Al-2Cr-2Nb alloy melted in various crucibles

The main factors limiting the mass production of TiAl-based components are the high reactivity of TiAl-based alloys with the crucible or mould at high temperature.In this work,various crucibles (e.g.CaO,Y2O3 ceramic crucibles and water-cooled copper crucible) were used to fabricate the Ti-47Al-2Cr-2Nb alloy in a vacuum induction furnace.The effects of crucible materials and melting parameters on the microstructure and mechanical properties of the alloy were analyzed by means of microstructure observation,chemical analysis,tensile test and fracture surface observation.The possibilities of melting TiAl alloys in crucibles made of CaO and Y2O3 refractory materials were also discussed.