基于内变量的Ti555211合金热变形本构模型

利用Gleeble-3800热模拟实验机,在应变速率在0.001~1 s-1以及变形温度在750~950℃范围内对Ti555211合金进行等温恒应变速率压缩实验。本工作基于位错变化密度的内变量方法建立了Ti555211合金热变形本构模型,通过真应力-真应变曲线分析了变形温度和变形速率对流变应力和微观组织的影响规律。结果表明:所建立的本构模型与实验值的平均相对误差为15.25%,相关系数为0.94277,从而为制定新型Ti555211近β钛合金锻造工艺提供科学的理论依据。     

钛合金J-C动态本构参数高精度分析及抗弹性能研究

高速冲击下金属材料动态力学行为和变形局域化即绝热剪切变形的研究对材料在冲击环境下科学应用具有重要的意义。针对工程材料在大应变、高应变率和高温环境等应用条件,J-C本构方程是一种有效的处理手段。本文利用 “材料J-C本构参数及损伤模型参数测定系统”软件,通过聚类全局优化法获得一种近α型钛合金材料的J-C动态本构参数,规避了传统测定方法计算量大、方法复杂,且无法体现参数关联性等缺点;通过钛合金靶板的抗弹性能测试,利用J-C本构参数,采用商业动力学计算软件AUTODYN对枪击试验完成了模拟,模拟的各项结果与试验数据吻合度高,验证了J-C动态参数的准确度和精确性;通过弹孔显微组织分析可知在裂纹的末端可以观察到绝热剪切带,证明裂纹的萌生是由绝热剪切带引起,表明高速冲击动态环境下的失效模式主要为绝热剪切。     

热处理制度对TC4大棒材组织和性能的影响

研究了热处理制度对φ350 mm的TC4大棒材组织和性能的影响.结果表明:TC4大棒材热处理后的显微组织为等轴α+β转；等轴α相呈椭球状和短棒状,β转呈条状,且等轴α相与β转交错分布.随着退火温度的升高,等轴α相和β转尺寸减小,均匀化程度增强.同时,室温强度和断裂韧性逐渐升高.     

强变形制备超细晶金属材料的方法

强变形是细化晶粒的有效方法,甚至可以制备纳米材料,最近十几年来大量的强变形方法涌现出来,研究也越来越多.介绍了等通道角挤压、高压扭转、连续限制带材角轧挤、循环挤压、限制斜槽压缩、反复弯曲校平、累积叠轧焊等方法,回顾了各种方法可以得到的最大应变量、细化晶粒效果及应变量计算公式.阐述了强变形及剪切变形细化晶粒的机制.     

一种典型近α型钛合金绝热剪切带组织特征研究

本文采用帽形试样对一种典型近α型Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金在不同应变率条件下的绝热剪切特征开展了研究,结果表明：合金的动态应力应变曲线呈现典型的三阶段特征,分别对应于应变硬化、热软化和剪切局部化阶段,最终形成绝热剪切带(ASB)。在近剪切带处,初生α相和次生α相在过渡区内发生扭曲变形,甚至断裂,出现孪晶变形特征,近剪切带区域微观取向差增大,利于位错滑移/孪晶取向的α相优先发生塑性变形,形成亚结构,晶粒碎化,发生动态再结晶;随着应变率的提高,剪切带宽度呈增大趋势,且出现旋涡结构以协调和适应变形;通过纳米压痕试验,分析了ASB及其附近与基体α相、β相的弹性模量和显微硬度,表明该合金的绝热剪切带为一条软化带,影响区的宽度在ASB附近30μm以内。     

固溶处理对高纯7055铝合金组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱仪研究了固溶处理对高纯7055铝合金组织的影响。结果表明:合金固溶时,粗大的初生AlZnMgCu相溶解缓慢,并逐渐球化;而初生AlZnMgCuFeTi相几乎不溶解。固溶温度越高(460-480℃),时间越长(0-240min),初生AlZnMgCu相溶解越多,再结晶越多,晶粒尺寸越大。再结晶主要于初始晶界上的粗大初生相上形核(PSN机制),并向弥散Al3Zr粒子少的变形晶粒内部长大。490℃固溶时,出现过烧组织,晶粒粗大。分级固溶较单级固溶可更好的控制合金组织,如460℃×120min 480℃×60min与480℃×180min相比,再结晶和晶粒尺寸小得多,但初生AlZnMgCu相溶解程度相差不大。     

过时效工艺对AA2195铝锂合金微观组织的影响

采用扫描电子显微技术（SEM）、透射电子显微技术（TEM）、背反射电子衍射技术（EBSD）等分析手段对AA2195铝锂合金过时效对析出相粒子组态、细晶组织的影响进行了研究。结果表明：时效过程中析出的球状粒子为富Cu相,板条状相为富CuFe相;在相同的时效时间下,越高的处理温度可以得到更大的析出相粒子体积分数;在600K以下时效时,粒子沿原始晶界呈连续分布,并几乎占满所有晶界,这种网状分布的粒子在最终快速退火中不仅无法提供足够的形核位置,还将成为大角度晶界移动的障碍,导致大尺寸扁平状晶粒组织的形成,而600K以上的样品则可以得到球状粒子,晶界上无连续分布的粒子,得到了比较理想的晶粒组织。600K／24h炉冷是AA2195铝锂合金超塑性预处理的最佳时效工艺。     

TC25G钛合金高温变形组织演变及强塑性研究

对比研究了网篮组织TC25G钛合金棒材在不同变形量下的组织演变及其550℃热暴露和蠕变性能变化。结果表明：随变形量的增加,合金热暴露后拉伸塑性逐渐增加,而高温抗蠕变性逐渐减弱,2种性能在变形量100%时达到良好匹配,均可满足工程应用要求。变形量的增加对应显微组织中片层α相的球化过程,在片层α相充分球化前,显微组织中多层级结构的界面强化效应使得合金具有良好的高温抗蠕变性;而α相充分球化后,以等轴组织为主的显微组织使得合金具有较好的塑性。随变形量的增加,热暴露后拉伸断口韧窝尺寸逐渐变得细小均匀,且韧窝深度增加,表明合金热暴露后塑性提升。纳米显微硬度测试结果表明,合金中初生α相的显微硬度高于β转变组织,通过固溶温度调整合金中α相的含量和分布,可提升抗蠕变性,但其效果不及变形量的调控显著;为获得最佳的高温强塑性匹配,可通过控制片层α相球化程度来实现。     

Si元素对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金力学性能的影响

本文研究了Si元素含量对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金在室温和500℃力学性能的影响。采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对断口形貌和微观结构进行了分析,硅化物的形核和生长与力学关系密切。结果表明：在Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金中加入0.04wt%～0.14wt%的Si可以提高合金的抗拉强度和高温持久性能,塑性几乎不变,冲击韧性和平面应变断裂韧度显著降低。Si的加入使合金呈现由韧性向脆性断裂转变的趋势,放射区增大纤维区和剪切唇区减小。当Si含量小于0.09wt%时,Si元素完全溶解于α和β相中,以固溶强化机制为主。当Si元素含量达到0.14%时, 相界处析出硅化物,强化机制包括固溶强化和析出强化。     

超塑预处理01420铝锂合金层状晶粒组织的形成机制

采用形变热处理法制备01420铝锂合金细晶板材,研究时效第二相对位错分布和层状再结晶组织形成的影响.结果表明时效第二相沿板材法向呈梯度分布,在表面层分布均匀且含量较大,而在中心层主要沿平行轧制方向分布且含量较小;第二组粒子的这种分布方式导致轧制过程中在其周围形成的高应变区域也呈梯度分布,这是导致层状再结晶组织形成的主要原因;板材表面层为细小等轴的再结晶晶粒,平均粒径约为10 μm;板材中心层再结晶晶粒呈长条状,平均尺寸约为30 μm×12 μm;各层约占板材总厚度的1/3.