铸态TC21钛合金高温热变形行为及加工图

研究了铸态TC21钛合金在温度1000~1150℃,应变速率0.01~10s-1条件下的高温压缩变形行为,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合变形微观组织观察确定了该合金在实验条件下的高温变形机制及加工工艺。结果表明:TC21合金在β相区进行热压缩,主要变形机理为动态回复;Ⅰ区(高应变速率,ε≥1s-1),材料落入流动失稳区域,其微观变形机制为局部塑性流动,在制定热加工工艺时应尽量避免;Ⅱ区(1050~1120℃,0.1~1s-1),β晶粒变扁、拉长,晶界平直,为典型的动态回复,功率耗散率为32%~34%;最优加工区,Ⅲ区(低应变速率0.01~0.1s-1),功率耗散为38%~46%,拉长的β晶粒晶界上出现连续再结晶现象,首火次开坯应在高温(1150℃)附近进行,以提高铸态组织的塑性,随后开坯应在中低温进行,以得到细小均匀的β晶粒。     

变形温度对TC11合金流动应力及组织的影响

在THERMECMASTER-Z型热模拟机上,对TC11钛合金在变形温度为780～1 080 ℃、应变速率为10 s-1和70 s-1条件下的流动应力变化规律进行了研究,并分析了变形温度对组织的影响.结果表明,在高应变速率条件下,温度为990～1 080 ℃时,变形呈稳态流动特征;温度为780～960 ℃时,变形呈流变软化特征.通过对不同温度下TC11钛合金的微观组织观察可知,在(α β)两相区变形,当变形温度低于900 ℃、应变速率为10 s-1和70 s-1时,易发生绝热剪切或局部流动等塑性失稳现象.在β单相区变形,应变速率为10 s-1和70 s-1时,组织主要为拉长的β晶粒和少量的动态再结晶晶粒,以晶界变形为主,易造成β组织机械失稳.     

高氧TC4钛合金β相区变形行为研究

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机研究了高氧TC4钛合金在温度为990~1 030 ℃、应变速率为0.01~1.0 s-1、变形量为60%时的变形行为及微观组织特征，并构建了该合金的本构方程。结果表明，高氧TC4钛合金在β单相区变形时随着应变速率的增加和变形温度的降低，其流动应力显著增加，该合金在β相区的变形激活能为141 kJ/mol。在990~1 030 ℃加热温度下，原始β晶粒尺寸在250~255 μm范围内，晶粒尺寸对温度不敏感。随着应变速率的增大，原始β晶粒沿着垂直于压缩轴方向被拉长，在被拉长的原始β晶界上可观察到β再结晶晶粒。     

铸态TB6钛合金β相区热变形行为的研究

采用Thermecmastor-Z型热模拟试验机对铸态TB6钛合金在真应变为0.92、变形温度为950～1100℃、应变速率为0.001～10 s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,研究了该合金在β单相区的热变形行为及变形机制.结果表明,该合金的流动应力曲线主要呈流动震荡和流动软化两种特征.在0.001～0.01 s-1时,流动曲线呈小幅度流动震荡;而在10 s-1时,流动曲线呈大幅度流动震荡;在0.1～1 s-1时,流动曲线呈流动软化特征.通过微观组织观察可知:当应变速率为0.001 s-1时的变形机制为动态再结晶;在0.01～1 s-1时的变形机制主要为动态回复;在10 s-1时的变形机制为局部流动.从细化组织和降低变形抗力方面考虑,应变速率以不超过0.1 s-1为宜.     

铸态TB6钛合金热变形行为及本构关系

通过等温恒应变速率压缩实验研究铸态TB6钛合金在温度为800～1 100 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为.结果表明:应变速率对铸态TB6合金流变应力的影响最显著,其次是变形温度,而应变的影响作用最小.在低温高应变速率下,流变应力曲线呈连续软化特征,而在高温低应变速率下,流变应力曲线呈稳态流变特征.铸态TB6合金的热变形激活能为200 kJ/mol,接近纯钛β相的自扩散激活能,表明在实验条件范围内主要发生动态回复过程.在Arrhenius方程基础上考虑了应变对流变应力曲线的影响,建立了能准确描述铸态TB6钛合金流变应力曲线的双曲正弦本构关系.     

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。     

高温变形参量对TC21钛合金组织与性能的影响

在880～950 ℃和不同应变速率0.01～10 s-1条件下,将TC21钛合金高温压缩变形至50%.研究高温变形参量对流动应力及微观组织的影响规律,建立了TC21合金的本构方程.结果表明:流变应力随变形温度的降低及应变速率的增大而升高,变形温度与应变速率对TC21钛合金显微组织的影响显著,应变速率越低,组织球化现象越明显.高温变形过程中,TC21钛合金的流变应力与Zener-Hollomon参数的指数形式呈线性关系.     

应变速率对TC11钛合金α＋β相区变形行为的影响

利用热模拟实验机,在α+β两相区变形温度780～990℃和应变速率0.001～70 s-1对TC11钛合金进行等温、恒应变速率压缩实验,获得流动应力变化规律,并分析了应变速率对微观组织的影响.结果表明:变形温度较低、应变速率较高时,变形呈流变软化特征;变形温度较高、应变速率较低时,变形呈稳态流动特征.通过对不同应变速率下TC11钛合金的微观组织观察可知,当变形温度为780～870℃、应变速率为10～70 s-1时,易发生绝热剪切或局部流动等失稳现象.当变形温度为870～960℃、应变速率为0.001 S-1时,变形机制为超塑性.当变形温度为990℃、应变速率为0.001 s-1时,变形机制为大品粒超塑性.     

TC4钛合金高温本构关系的研究

在Gleeble-1500热模拟机上对TC4钛合金进行高温热压缩试验,热模拟压缩试验变形条件:温度800～1030℃,应变速率0.001～10 s-1;变形程度60％.结果表明:TC4钛合金在变形开始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加,当应变超过一定值后,流动应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;变形温度、应变速率的减小使TC4钛合金高温变形时的峰值应力显著降低.并通过对数据的回归处理,确定了合金在(α+β)相区地热变形激活能是565.96 kJ/mol,β相区是402.879 kJ/mol.研究发现峰值应力σp、稳态应力σres、峰值应变εp、稳态应变εres等与Z参数之间呈线性关系.     

锻态TB6钛合金热变形行为及组织演变

在THERMECMASTER-Z型热模拟试验机上,对锻态TB6钛合金在真应变为0.92、变形温度为800℃～1150℃、应变速率为0.001s-1～1s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,分析合金在β单相区条件下的热变形特点,并观察金相组织。结果表明,应变速率对合金流动应力的影响较显著;而变形温度对合金流动应力的影响在较高应变速率时较大,在较低应变速率时较小。动态再结晶晶粒尺寸和动态再结晶体积分数,随温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。从晶粒细化和动态再结晶组织均匀性考虑,当真应变为0.92时,变形温度选择在950℃～1050℃之间,应变速率选择在0.01s-1为宜。