铸态TC18钛合金热变形行为研究

采用Gleeble-3800热模拟机对铸态TC18钛合金进行高温热压缩变形实验,分析该合金在变形温度1000~1150℃、应变速率0.01~10s-1和变形量为70%条件下流变应力的变化规律。确定TC18钛合金热变形激活能,建立热加工图,并通过组织观察对热加工图进行解释。综合不同应变量下的热加工图,获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,为铸态TC18钛合金热加工工艺优化提供理论依据。     

TC18钛合金的热压缩行为及组织演变规律

利用热压缩法研究了TC18合金的热变形行为,并利用TEM和EBSD研究了热压缩过程的显微组织演化。结果表明,TC18合金650℃流变曲线呈现单一峰值的动态再结晶特征,变形温度的提高使单一峰值的特征逐渐减弱直至消失。650℃,0.001 s-1时出现大量细小的再结晶晶粒,说明这时以再结晶为主;温度提高到810℃时,出现了规则的位错列和位错胞及介于位错胞之间的无位错区,说明这时出现回复和再结晶共存的现象。EBSD观察结果表明,在各个变形条件下β相亚结构比例都要高于α相,说明β相比α相更易发生回复现象;随变形温度提高和变形速率降低,β相发生回复的体积分数增加。     

热变形温度对TC18钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了热变形温度从(tβ-25℃)～(tβ 20℃)变化时,对TC18钛合金模锻件显微组织和拉伸、冲击、断裂韧度等主要力学性能的影响.结果表明:合金强度随变形温度升高变化不大,均在1 200 MPa左右;而塑性、冲击韧性以及断裂韧度等性能指标对热变形温度变化反应敏感;两相区变形时获得双态组织,合金的塑性和冲击韧性较高,ψ≥40%,aKU≥40 J/cm2;但断裂韧度偏低,KIc＜50 MPa·m1/2.β区变形时获得片状组织,合金具有较高的断裂韧度,KIc＞50 MPa·m1/2;但塑性和冲击韧性较低,ψ≥20%,aKU≥25 J/cm2.在相变点附近变形时容易导致合金组织和性能出现不均匀性.     

TC25G钛合金热变形过程中的组织演变

利用Gleeble 3800型热模拟试验机对TC25G钛合金进行了恒应变速率热压缩变形实验,获得了变形温度为930~1 020℃、应变速率为0.001~50 s~(-1)、变形程度为60%条件下的组织演变特征。结果表明:应变速率对α相的含量和形状基本没有影响,而对β转变组织的影响较大,高应变速率下呈带状,低应变速率下呈等轴状;变形温度对于控制α相含量有显著影响,α相含量随变形温度升高而降低,960℃时,仅为8%,且较高的变形温度下,β晶粒尺寸也相对粗大。     

TC18钛合金的微观组织和力学性能

本研究使用真空自耗炉制备出Ti-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr钛合金,然后进行了热机加工和热处理。本文对热处理后材料的微观组织和力学性能进行了研究。热处理后,初生α相呈现出球形、近似等轴、盘状以及短棒状等多种形貌,这和α的晶界偏析有关。拉伸试验中试样表现出了良好的强度和塑性,不过材料的屈强比值却高达0.95。这说明拉伸过程中试样位错强化增长相对缓慢。研究认为拉伸过程中晶界吸收了增殖的位错,这是导致材料高屈强比的首要原因。     

TC18钛合金等高温压缩过程的组织性能

为了研究TC18钛合金在等高温压缩过程中组织与性能的变化,以Gleeble-1500热模拟试验机进行等高温压缩试验,计算得到所有试样的单向压缩膨胀系数均大于0.9,验证了热压缩试验的有效性。通过控制变量法研究不同变形温度和应变速率对其力学性能以及微观组织的影响,结果表明:TC18钛合金等高温热压缩时,流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增大而增大;而随着温度和应变速率的增加,组织中的初生等轴α相和次生针状α相逐渐发生相变而消失,β相逐渐长大形成粗大的β晶粒组织,并伴随有动态回复和动态再结晶两种软化机制。     

热变形过程中TC21钛合金的微观组织演变

研究了TC21钛合金在不同应变速率和变形温度下的微观组织变化。结果表明,应变速率相对较低或者变形温度相对较低时,TC21钛合金才可以发生再结晶现象。     

TC18钛合金盘件等温模锻过程有限元模拟及试验

通过热模拟试验建立TC18合金的Arrhenius型本构关系,采用有限元模拟方法系统研究变形温度、变形速率和摩擦因数等因素对TC18缩比盘件等温模锻过程的影响,从而得到该合金较合理的模锻工艺条件,并用于指导具体试验。结果表明:变形温度840℃、变形速率0.1 mm/s、摩擦因数0.03为该合金较合理的等温模锻变形条件;在有限元模拟工艺的指导下成功锻造出该合金盘件,并验证有限元模拟结果的正确性;同时,为其他钛合金复杂件的等温模锻工艺提供数值依据与技术指导。     

热变形参数对TC18钛合金β相组织及织构演变规律的影响

利用SEM及EBSD技术,研究热变形参数(变形方式、变形温度、变形量、应变速率、保温时间)对TC18钛合金β相组织及织构演变规律的影响.结果 表明,TC18钛合金在热压缩及两相区热拉伸时,β相均以动态回复为主.在热压缩后,主要形成{100}及{111}织构,在热拉伸后,主要形成{110}织构;在单相区压缩时,随着变形温...     

等温锻造温度对TC18钛合金组织性能的影响

研究了TC18钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率下、60%大变形等温锻造时,温度变化对合金组织和性能的影响.结果表明:显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,随着锻造温度的升高,初生α相的含量逐渐减少,尺寸增大,等轴化程度增加;在相变点以上锻造时为魏氏组织.室温和高温拉伸强度随锻造温度的升高不断增加,拉伸塑性不断降低,室温冲击韧性也呈下降趋势.在860℃等温锻造时,显微组织为双态组织,强度和塑性达到最佳配合,获得良好的综合力学性能.860℃为较佳等温锻造温度.     

退火温度对TC18钛合金组织及织构演变规律的影响

随着钛合金锻件的大型化,锻造过程中应力场、温度场不均匀问题更加突出,锻件局部形成锋锐织构的可能性大大增加,易对产品的可靠性及安全性造成危害。本文利用EBSD技术,对比了工业生产的大规格TC18钛合金棒材不同位置中心及表层的组织及织构差异,通过观察两者在不同保温温度下α相及β相的组织及织构特征,研究退火后组织及织构演变规律。结果表明：在两相区,β相主要发生回复,部分α相发生再结晶,β相晶粒尺寸及织构基本不发生变化。接近相变点时,大尺寸回复态β晶粒易于利用尺寸优势吞并其他晶粒;部分α相,特别是晶界处取向接近的片层α相,易于通过合并发生晶粒长大;特殊取向的α相更易发生相变,相变的α相不会形成新的β晶核。在单相区,β相发生再结晶及晶粒长大,且无择尤现象,β相织构明显减弱。     

Ti8LC合金热变形及其微观组织

采用GLEEBLE-1500热模拟机对Ti8LC合金在温度为850～1000 ℃、变形速率为0.001～0.1 s-1、最大变形程度为60%的条件下,进行恒应变速率高温压缩模拟试验研究,分析合金高温变形时流变应力与应变速率及变形温度之间的关系以及组织变化.结果表明:Ti8LC合金流变应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率条件下,真应力水平随温度的升高而降低;在给定的变形条件下,通过回归计算,建立了一种Ti8LC合金的本构方程;根据试验分析,在850～950 ℃温度时变形,主要发生动态再结晶,随着温度的升高,软化机制主要是动态回复.     

Mechanical Behaviors and Microstructural Characteristics of TC11 Alloy during Hot Deformation

1ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｔｉｓｗｅｌｌｋｎｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｉｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ,ａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｐｒｉｍａｒｉｌｙｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓ.Ｆｏｒｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ,ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ(ＴＭＰ)ｅ.ｇ.ｒｏｌｌｉｎｇ,ｆｏｒｇｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｄｉｎｇｉｓｏ…     

热变形中TC18钛合金本构关系及第二类再结晶全图研究

分别反映金属流变应力特征和组织-变形关系的本构关系和第二类再结晶全图是TC18钛合金热加工工艺制订的关键数据。在Gleeble3800热模拟试验机上,对于TC18钛合金进行系列热压缩变形,其中,变形温度为790℃~900℃,应变速率为0.01s-1~10s-1,应变量为0.1~0.5。通过拟合Arrhenius式中α, n, Q, lnA与ε的六次多项式,建立了材料高温热压缩本构方程,热压缩流变应力预测值与实验值吻合良好;通过组织观察及α晶粒尺寸测算绘制出其各应变速率下的第二类再结晶全图。     

电流对TC4钛合金高温压缩变形显微组织的影响

为研究电场作用下升温速度对TC4钛合金高温压缩变形显微组织的影响,利用Gleeble-1500D热-力学模拟机对原始晶粒尺寸为8和20μm的TC4钛合金小圆柱体试样,分别以不同的升温速度加热至700℃进行了压缩实验。结果表明:电流作用下的高温压缩变形后,8μm的TC4钛合金晶粒更细小,等轴性较变形前好;等轴α相增多,片层β相减少;等轴α相和片层β相的分布更均匀。20μm的TC4钛合金在大电流和小电流作用下α相和β相中都出现了蜂窝状结构,且小电流作用下的蜂窝状结构比大电流作用下的蜂窝状结构明显。同等晶粒度下,电流越大,微观组织越均匀、晶粒越细小,等轴性越好。     

TC11钛合金热变形本构方程的建立

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度为960~1050℃,应变速率为0.01~10s-1范围内对TC11钛合金进行等温恒应变速率压缩实验。通过真应力-真应变曲线,分析了变形温度和应变速率对流变应力的影响规律,并在Arrhenius双曲正弦型方程的基础上建立了适用于TC11钛合金热变形的本构方程。误差分析表明所建立的本构方程与实验值吻合较好,为制定TC11钛合金锻造工艺提供了理论依据。     

激光修复TC18钛合金组织及性能特征

利用拉伸试验机、扫描电子显微镜和金相显微镜等手段研究了退火工艺(650℃/2h/AC)对TC18钛合金的激光增材修复TC18钛合金锻件的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性的影响,并且分析了拉伸试样和冲击试样的断口形貌.结果表明:退火处理后,增材修复件的强度从锻件基体到增材修复区逐渐增强,伸长率和断面收缩率从基体到修复区逐渐降...     

Ti53311S钛合金热变形的组织和机制分析

用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti53311S钛合金在温度为880～1080℃,应变速率为0.001～10 s-1的条件下进行高温压缩变形行为的研究.测试了其真应力.真应变曲线,采用双曲正弦本构方程计算出激活能,双相区为641 kJ/mol,β相区为244 kJ/mol.观察了变形后的显微组织,并分析了其变形机制.结果表明:该合金对温度和应变速率敏感,不同变形条件下应力值变化很大;应变速率敏感指数(m)随温度升高而降低,而变形激活能(Q)随温度升高而增大.合金的变形机制在双相区为晶界滑移和晶粒球化,在β单相区为动态回复.     

Hot deformation behavior and constitutive model of TC18 alloy during compression

The hot deformation behavior of TC18 alloy at strain rates ranging from 1 9 10-4to 1 9 10-2s-1and temperatures ranging from 25 to 800 °C was studied using a WDW-300 electronic universal testing machine. The relationships between true stress and true strain show that flow stress decreases with the increase of temperature and increases as strain rate increases. The effect of strain rate on the flow stress becomes pronounced at higher temperatures. At room temperature, the river pattern characteristic of brittle fracture and the dimple pattern typical of ductile fracture are found to exist in different regions of fracture surfaces of the samples. An improved constitutive relationship is proposed to accurately describe the flow stress of TC18 by considering the effect of strain. And a microscopic model is also deduced which can link the physical mechanisms to the macroscopic experimental results. A good agreement is obtained between the predictions of the microscopic model and the results of the macroscopic experiment.