片层组织TA15钛合金的热变形行为及组织球化

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对片层组织TA15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究其在两相区860～970℃和应变速率0.01～1 s~(-1)范围内的热变形行为和组织球化过程。结果表明:片层组织TA15合金两相区变形应力对温度和应变速率很敏感,应力峰值高于等轴组织合金变形时的峰值,而且其前后应力的硬化率和软化率随着温度的降低和应变速率的增大而逐渐增大。应变对片层组织球化的影响最显著,在本实验条件下,片层组织开始球化的临界应变为0.34～0.59,完全球化需要的应变为3.4～6.8。TA15片层组织两相区变形应力的软化主要原因是片层组织球化和弯折。     

片状组织TA15钛合金动态球化行为

利用热模拟试验机对片状TA15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究了应变速率为10-3～1 s-1、真应变为0.22～0.92、变形温度为900 ℃和950 ℃时片状组织的动态球化行为.结果表明,真应变对动态球化有较大影响,真应变从0.22增加到0.92时,α相的球化率最大增幅为40%;900 ℃和950 ℃变形时α相的球化率差别不大;当应变速率为10-3～10-1 s-1时,降低应变速率能够显著提高片状α相的球化率,但当应变速率大于10-1 s-1后,球化率随应变速率的变化并不明显.TA15钛合金的真应力-真应变曲线均呈"应变软化"型,这种软化行为主要是由片状α相的动态球化和弯折引起的.     

TA15钛合金板材轧制变形中的球化行为

对原始组织为魏氏体的TA15合金进行了二火次轧制,研究了合金板材在不同轧制变形量时的球化行为及变形机理。结果表明:原始组织为片层状的TA15板材轧制过程中随变形量增加,球化程度增加。当总变形量达75%时,约10%~15%片层发生球化;当轧制总变形量达到90%时,全部片层组织球化。因此,通过大变形能大大提高球化率而减少片层厚度。     

α相形态与含量对TA15钛合金力学性能的影响

通过对比分析具有不同初生α相含量和次生α相形态的TA15钛合金的力学性能,对该合金初生α相含量及次生α相形态与力学性能之间的关系进行了初探。结果表明：TA15钛合金中初生α相含量和次生α相的形貌对强度有较大的影响,对塑性的影响则不明显。初生α相含量增加,合金强度有所下降。当初生α相含量高于40％后,含量再增加对合金塑性提升并无益处。片层α相厚度增加和其排列有序度的增强使合金的强度有所提升,但片层α相厚度的进一步增加会使合金的强度下降。     

预变形TA15合金脉冲电处理球化行为研究

开展了预变形片层组织TA15合金电脉冲处理实验,对片层组织形貌及位错、界面结构进行表征,深入分析预变形片层组织TA15合金在脉冲电流作用下的微观组织演变机理。结果表明,电脉冲促进TA15合金中的原子扩散和缺陷反应,从而使片层组织发生电致静态球化;且随着电流密度增大和通电时间的延长,片层组织球化率增大,平均晶粒尺寸先增大后减小。α相球化前期由末端迁移机制控制,后期受晶界分离和Ostwald熟化控制,而β相球化的主要机制是晶界分离。电脉冲处理后球化α相的新生界面强化导致材料硬度最大提升26.41%。     

TA15钛合金等温近β变形行为及微观组织演化

通过热模拟压缩实验研究了TA15钛合金等温近β变形行为和微观组织演化,定量分析揭示了近β变形温度、应变速率、变形量对TA15合金流动应力和微观组织的影响。结果表明:在近β变形过程中,变形温度升高,应变速率降低,将抑制动态再结晶过程,促进动态回复过程;变形温度降低,应变速率升高,将抑制动态回复过程,促进动态再结晶过程。变形温度是影响等轴α相含量,晶粒尺寸和平均轴比的主要因素,增加应变速率对等轴α相晶粒细化的作用并不明显。在近β温度区间,建立了等轴α相含量和晶粒尺寸与变形温度关系的经验模型。研究结果可为TA15钛合金等温近β成形工艺优化控制提供依据。     

ARB工艺对TA15板材片层球化的影响规律研究

作为剧烈塑性变形方法的一种,累积叠轧工艺(Accumulative Roll Bonding, ARB)是一种可将晶粒细化至亚μm级技术并大幅度提高板材综合性能的方法。通过研究初始α片层组织、道次变形量分配及换向轧制对片层组织球化程度的影响,可获得ARB工艺对TA15板材片层球化的影响规律。研究结果表明：当初始片层厚度较小及晶界/晶内片层α厚度差异较小时,片层球化更加彻底。道次变形量过大会引起板材温升显著,进而造成晶界及基体片层球化不均匀,而道次变形量过小将导致片层球化不完全,最终影响基体等轴化效果。随着ARB成形过程换向道次的增加,板材各向的均匀程度提升,板材的晶粒尺寸及极差进一步减小,室温拉伸性能显著提高。     

热变形TA15钛合金的显微组织和室温力学性能

通过等温恒应变速率压缩实验和X射线衍射、电子背散射衍射和透射电镜,研究了β区加热后在不同的变形温度和变形速率下变形水冷后TA15钛合金的微观组织;通过室温拉伸试验,对其抗拉强度和延伸率等性能进行了测试。结果表明,在α+β两相区压缩变形时,β转变组织中α相产生球化;水冷后发生β→α'马氏体相变。合金由球化α相、片状次生α相和针状马氏体α'相组成。在β相区压缩变形水冷后,合金主要为针状马氏体α'相。在相变点之上或之下的温度区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度降低,延伸率增加;在相变点附近的温度过渡区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度略有升高,延伸率降低。在相变点附近的两相区变形能获得较好的室温强塑性匹配。     

α片层厚度对TA15合金动态球化行为的影响

分别以1020℃保温30min后空冷和炉冷得到的TA15合金为原材料,对其进行等温恒应变速率压缩试验,研究了温度800～950℃、应变速率0.001～1s-1、真应变0.51～1.20时,不同原始α片层厚度对TA15合金动态球化行为的影响。结果表明:真应力-真应变曲线均呈现出明显的流动软化,峰值应力和流动软化率对α片层厚度的依赖程度较小。当热变形参数相同时,细片状比粗片状组织更容易发生动态球化,这与其在试验范围内测得的变形激活能分别为597kJ/mol和650kJ/mol是一致的。TA15合金中片状α除了形成低和高角度界面及强烈的局部剪切带导致动态球化外,还有动态再结晶等其它方式。     

TA15钛合金接头补焊组织特征分析

采用光学显微镜、X射线衍射仪和电子探针等测试手段分析TA15钛合金熔焊接头补焊微观组织特征，探讨钛合金焊缝多次补焊的可行性。组织观察结果表明，钛合金接头补焊过程即是在原始焊缝基础上形成新的焊缝及热影响区的过程；补焊层焊缝与原始焊缝之间结合良好，未发现界面反应物以及气孔、裂纹、夹渣等缺陷；焊缝及母材过渡区中Ti、Al、V、Fe等元素不存在成分偏析；室温下补焊焊缝组织由α-Ti组成；随着补焊次数增加，晶粒有所粗大，出现少量锯齿状α相，补焊区显微硬度有一定降低趋势，分析结果表明TA15钛合金补焊是可行的。     

TA15钛合金双重热处理三态组织中的片层α尺寸研究

双重热处理工艺为TA15钛合金获得性能优异的三态组织提供了一种新的方法,片层α作为三态组织的重要组成部分,其尺寸对构件性能有重要影响.试验研究了TA15钛合金双重热处理参数对三态组织中片层α相尺寸的影响.结果发现:两相区热处理后仅空冷才可以获得三态组织,随着两相区热处理温度的升高或保温时间的延长,片层α厚度增大、长度减...     

大型TA15钛合金板坯热加工中α相形态演变

通过不同取向截面上的组织观测及定量金相分析,研究具有拉长α相的TA15钛合金板坯在两相区热加工中组织形态的演变机制。结果表明：变形后组织形态主要由加载方向决定;沿法线方向加载时,垂直于法线方向截面上的组织为等轴α相,而垂直于轧向截面上的组织沿切向拉长的条状α相;沿轧向加载时,垂直于法线方向截面上的组织为沿切向拉长的条状α相,而垂直于轧向截面上的组织为条状α相与宽带状α相混合的不均匀组织。变形温度较低时,由于α相的动态破碎,条状α相的轴比较小。变换加载方向进行两道次加载（先法向后轧向或先轧向后法向）时,两个截面上初生α相的轴比差较初始组织减小,等轴度有所提高。     

热处理对TA15钛合金组织的影响

研究了从820℃、900℃、980℃和1030℃水冷、空冷和炉冷对TA15钛合金微观组织和硬度的影响。结果表明,随着加热温度的升高,初生等轴α相不断减少,亚稳定β相不断分解,形成细小的次生针状α相(αs);随着冷却速度的降低,合金的组织向针状和片状(α+β)相转变。显微硬度随加热温度的升高而提高,而冷却方式对其硬度影响不大。     

TA15钛合金热挤压过程中金属变形行为及组织分析

运用MSC.Marc有限元软件对TA15钛合金热挤压变形过程进行有限元模拟,得到热挤压成形过程中应力场和应变场分布情况。对有限元模拟所得到的应力、应变数据进行后处理,利用应力偏量不变量J2进行变形分区,采用罗德系数对塑性区内材料的应变类型进行划分。结合有限元模拟结果以及变形分区和变形类型的划分,对热挤压实验后的试样进行组织取样,在不同温度条件下对试样进行微观组织观察,分析微观组织的演化规律,这对于分析金属挤压成形问题及其在实际中的应用具有重要意义。     

TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能分析

以CaR与MgF2的混合物为活性荆，对TA15钛合金A-TIG焊接头组织和性能进行了分析，并和常规TIG焊进行了比较。结果表明：A-TIG焊能够有效减少气孔数量，提高接头的抗拉和抗弯性能；与常规TIG焊相比，A-TIG焊HAZ较窄且组织较细，而二者的焊缝区组织基本相同；活性荆的加入并没有降低A—TIG焊接头的耐腐蚀性能。     

β转变组织TA15钛合金的流动软化行为EI北大核心CSCD

利用等温压缩实验研究了β转变组织TA15钛合金在变形温度750~950℃、应变速率0.001~10 s^(−1)范围内的流动软化行为,定量分析了变形热效应和微观组织演变对流动软化行为的影响。结果表明:变形热效应是β转变组织TA15钛合金流动软化的重要机制,变形热软化程度随着变形温度的下降和应变速率的增大而增强,最高占到总流动软化程度的48.2%;动态再结晶、动态回复和流动失稳缺陷等形式的微观组织演变是流动软化的主要机制。基于动态材料模型,利用应变速率敏感性指数预测了3种微观组织演化形式主导的软化区域,并通过微观组织观测进行了验证。     

航空用TA15钛合金热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度800~980℃及应变速率0.001~1 s~(-1)范围内进行了TA15钛合金热压缩试验,研究了TA15钛合金在热变形过程中力学行为特点及微观组织演变规律。研究结果显示,变形温度和应变速率对流变应力影响显著。随着变形温度升高和应变速率的降低,最大变形抗力减小,且使得流变曲线在较小应变下即达到稳态。当变形温度低于或等于900℃时,随应变的增加合金的动态软化效应显著,当温度高于900℃时,合金的软化效应逐渐减弱,这主要与温度升高导致密排六方α相与体心立方β相两相比例改变进而导致主导软化机制改变有关。基于流变曲线,建立了考虑摩擦效应和应变补偿的热变形本构方程。对比分析表明所建立的双曲正弦型本构模型可较好地预测不同变形阶段合金流变应力,可为TA15钛合金热加工工艺的选择等提供参考依据。     

氢对TA15钛合金微观组织的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对不同氢含量TA15钛合金的微观组织进行观察,研究氢元素对其微观组织的影响.结果表明:氢是β相稳定元素,随着氢含量的增加,TA15组织中残留β相的含量随之增加;氢的存在能够促进TA15钛合金中孪晶的生长,随着氢含量的增加,孪晶数量随之增大;充氢后,TA15钛合金组织中生成氢化物,氢化物的形成方式有3种,一是以α相为基体、按α→α+δ方式析出面心立方结构的δ氢化物;二是在α相内部析出的层片状氢化物;三是按β→δ+α方式在β相内部共析转变生成的层状交替分布的δ氢化物.     

退火对TA15钛合金组织与性能的影响

研究了退火对TA15钛合金大锻件强度的影响。结果发现TA15钛合金的强度随退火温度的升高而增加 ,而塑性随退火温度的升高而降低 ,二次退火对其强度和塑性影响不明显。金相观察表明 ,退火温度增高 ,等轴α相减少 ,β转变组织增多。结果表明 ,适当提高退火温度有利于强度的提高。     

TC17钛合金片层组织动态球化的神经网络预测模型

在Gleeble-1500热模拟试验机上通过热压缩试验研究具有初始片层组织的TC17钛合金在变形温度为780～860 ℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为15%～75%范围内的组织演变,定量分析热变形参数对片层组织动态球化过程的影响.采用结合贝叶斯归一化算法的BP人工神经网络,建立TC17钛合金片层组织动态球化演变的预测模型,误差分析表明模型精度较好.