基于热加工图的铸态TC18钛合金热变形特征研究（英文）

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。     

TC4-DT钛合金热机械处理后的组织特征和力学性能（英文）

研究热机械处理(两相区变形加普通退火、双重退火、固溶时效以及三重退火)对TC4-DT钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,热机械处理对显微组织参数影响显著,随着退火和时效温度的升高及冷却速度的降低,初生α相的体积分数和原始β晶粒的尺寸降低,而晶界α和次生α相的宽度却升高。由于固溶时效处理获得了大量的β转变组织和细小的晶界α相和次生α相,合金强度最高,但伸长率不及其它条件的,其断裂强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率分别为1100 MPa、1030 MPa、13%和53%,双重退火获得了良好的强度和塑性匹配,合金力学性能分别为940 MPa、887.5 MPa、15%和51%。组织参数和性能的关系表明,随着β转变组织的增多和原始β晶粒尺寸的增大,材料的强度和断面收缩率升高,而晶界α相和二次α相的宽度对力学性能的影响却呈相反趋势。此外,晶界α相含量的减少和原始β晶粒尺寸的降低有助于塑性的提高。     

TC4-DT钛合金的热变形行为研究及加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度850～980℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为50%条件下的热变形行为。根据应力–应变曲线分析了该合金的流变应力变化特点,建立了该合金的Arrhenius型本构方程及加工图。结果表明:流变应力随变形温度降低及应变速率增大而升高;变形温度与应变速率对TC4-DT合金应力影响显著;本实验测得的平均激活能为587.2 kJ/mol;该合金合适的加工条件为<0.6 s-1,温度大于850℃。     

TC4-DT钛合金的热变形行为研究

利用Gleeble-1500型热模拟压缩试验机,研究了TC4-DT合金在750～950℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为50%条件下的热变形行为,分析了该合金的流变应力变化特点及显微组织演变规律,建立了该合金的Arrhenius型本构方程.结果表明:流变应力随变形温度降低及应变速率增大而升高;变形温度与应变速率对TC4-DT合金显微组织影响显著,随着变形温度的升高及应变速率的降低,片层组织球化现象越明显;应变速率敏感指数随变形温度的升高而增大;在本实验条件下,TC4-DT合金的热变形激活能为603.51 kJ/mol,表明该合金的热变形主要是由高温扩散以外的过程控制,认为有动态再结晶发生.     

TC4-DT钛合金热变形本构方程

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度1163K~1293K、应变速率为0.005s~(-1)~0.5s~(-1)、变形量为60%条件下的热变形行为。根据应力-应变曲线分析该合金的流变应力变化特点,建立该合金的Arrhenius双曲正弦型本构方程。结果表明,所建立的本构方程与实验值吻合程度较高,为制定TC4-DT钛合金热加工工艺规范提供理论依据。     

基于应变补偿TC4-DT钛合金高温变形本构模型

通过TC4-DT钛合金在1181~1341 K,0.01~10 s~(-1)条件下热模拟压缩试验,得到其在不同条件下高温变形真应力-真应变曲线。采用回归分析和多项式拟合建立了应变补偿高温变形本构方程。结果表明:各变形条件下的流变应力曲线均呈现应变硬化和流动软化,低温高应变速率特征更明显。当应变速率低于1 s~(-1)时,预测值与实验值吻合程度较高,相关系数和平均相对误差绝对值分别为0.9952和5.78%,此修正模型可作为TC4-DT钛合金高温变形本构方程。     

基于热加工图的TC18钛合金热变形行为研究

为了研究TC18钛合金相变点附近塑性成形过程中组织变化及金属流动规律,采用金相法测定实验用锻态β转变温度为1 161 K。在TC18钛合金β转变温度±20 k,应变速率0.01~1.00 s-1,最大应变0.7的情况下,对材料进行恒温-恒应变速率热模拟压缩实验。求解不同应变条件下变形速率敏感指数m,能量耗散率因子η及失稳判据ξ等参数。获得了实验情况下真实应力-应变曲线,绘制了TC18钛合金不同应变条件下热加工图,得到了TC18钛合金实验条件下材料的最佳变形区域。     

TC11钛合金热变形机制及其热加工图

研究了TC11钛合金在温度800～1050℃,应变速率0.005～5s-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.结果表明:TC11钛合金在两相区低应变速率下(0.005～0.05 s-1)变形时主要发生片状组织的球化,并且球化的效果随变形温度的降低和应变速率的增加而增加.在两相区高应变速率下(0.05～5 s-1)变形时发生热加工的非稳定流动,产生剪切裂纹和剪切带等缺陷.在β相区低应变速率下(0.005～0.05 s-1)变形时发生动态再结晶,高应变速率下(0.05～5 s-1)发生动态回复,并且应变速率大于0.1 s-1时有可能发生不稳定流动现象.在变形温度为900℃左右、应变速率为0.005 s-1时,功率耗散率达到峰值,约为57%.     

钛合金TC4薄壁波纹管液压成形工艺优化

利用有限元软件进行仿真分析,基于Johnson-Cook本构模型和韧性损伤模型,模拟了钛合金波纹管液压成形过程。分析了液压大小、模具圆角尺寸和模片间距对波纹管液压成形的影响规律,并获得了优化的工艺参数。针对管材外径为Φ21.5 mm,壁厚为0.16 mm,成形后最大直径为Φ31.5 mm的钛合金管材,液压成形波纹管的最佳模片圆角半径为4t(t为管材壁厚)、液压大小为42 MPa、模片间距为8 mm。将仿真结果和实验结果进行对比发现,最大减薄率波峰处有2%~3%的差异,管端部有1%~2%的差异,这是由于假设仿真过程中全部采用润滑而实验过程中未必全部润滑,摩擦系数越大减薄率越大造成的,实验验证了仿真的准确性。     

基于热加工图的双相不锈钢热成形机制及工艺优化

采用Gleelbe-3500热力模拟试验机对2507双相不锈钢在900～1 150℃,以0.01～10 s^-1的应变速率进行了单向热压缩试验,以研究热变形参数对其热加工行为的影响。根据热压缩变形时的真应力-真应变曲线获得双相不锈钢基于动态材料模型理论的热加工图,并通过金相检验对热加工图进行验证。结果表明：2507双相不锈钢的真应力-真应变曲线有两个特征,即高温或应变速率较大时的动态回复和低温或应变速率较小时的动态再结晶。根据热变形方程计算得到该双相不锈钢的热变形激活能Q为473.01 kJ/mol,并构建了峰值应力本构方程。结合不同变形条件下的应力-应变曲线和显微组织,建立了2507双相不锈钢的热加工图,并确定了其最佳的热加工工艺区间为变形温度950～1 100℃,应变速率0.01～0.85 s^-1,该区域的功率耗散系数均大于0.3,发生了明显的奥氏体动态再结晶。     

TC17钛合金中空构件连接成形工艺参数优化

合理的连接成形工艺参数是保证中空构件连接质量与结构完整性的关键.采用中心复合实验设计方法与有限元模拟技术,实现了TC17钛合金中空构件连接成形过程的数值模拟,基于响应面模型实现了工艺参数的优化.研究结果表明:温度升高对中空构件连接成形过程中FPⅠ的塑性应变的增大作用和FPⅡ的塑性应变的减小作用显著;变形量增大提高了FP...     

TC4钛合金筒形件的热旋成形工艺研究

轻质、高强、耐热、耐蚀钛合金零部件在航空航天、兵器等发动机领域中具有重要的应用前景。针对一端带内法兰的TC4钛合金筒形件开展了加热旋压成形工艺研究,分析了加热温度、旋轮形状、旋压道次、旋轮进给比、壁厚减薄率等工艺参数对TC4钛合金旋压成形的影响规律,研究了旋压过程中材料出现的破裂、起皱、扭曲、扩径等现象并提出了解决措施,辅以后续精密整形和热处理工艺,制造了几何尺寸和机械性能均满足要求的TC4钛合金筒形件,为类似钛合金筒形件旋压成形提供了参考。     

工艺参数对激光快速成形TC4钛合金组织及成形质量的影响

通过改变激光快速成形过程中激光功率、扫描速度、搭接率、Z轴增量AZ等工艺参数，研究了各工艺参数对Ti-6Al-4V合金组织及成形质量的影响规律。结果表明：随着激光功率尸的提高，柱状晶的长度逐渐变短并转变为类似等轴晶的不规则晶粒；在相同的激光功率下，柱状晶的尺度随着激光扫描速度矿的增加变得细且长；当P／V值大于933W·s／mm时，晶粒呈现等轴晶形态。存在一个临界搭接率，当搭接率为30％时，成形件内部组织基本质量良好，只是在靠近基材区域有少量的熔合不良；如搭接率小于30％，两相邻熔覆道之间的搭接区将出现形状不规则的熔合不良现象。另外，△Z过小会造成重熔深度变大，层与层的结合处组织粗大；△Z过大时会造成层间熔合不良。     

TC4-DT钛合金SH-CCT曲线的测定

通过金相法进行了TC4-DT钛合金相变点温度T_β测定,并利用热膨胀法进行了验证。对不同冷却速度下TC4-DT钛合金的热膨胀量曲线进行测绘,结合显微组织分析和硬度测试,绘制了TC4-DT钛合金的SH-CCT曲线。结果表明,TC4-DT钛合金的相变温度为(945±5) ℃。当冷速小于10 ℃/s时,由β相转变的α相呈不同取向的集束状,同时,晶内出现网篮状α相;当冷速大于10 ℃/s后,组织为马氏体α′相+块状α_m相;当冷速超过100 ℃/s后,组织为马氏体α′相。TC4-DT钛合金发生马氏体转变的开始温度为836 ℃,终了温度为760 ℃。     

TC4-DT钛合金喷丸残余应力场及其热松弛行为

采用不同喷丸工艺对TC4-DT钛合金试样进行喷丸强化.使用X射线衍射仪分析了表层压应力场特征,研究了150 ℃和300℃保温过程中的残余应力热松弛规律.结果表明,喷丸后材料表面形成一定深度的残余压应力场,材料表面粗糙度增加.在时效过程中温度和保温时间对残余应力松弛的影响由热激活过程控制,应用Zener-Werft-Avrami公式分析了热松弛过程.     

热压缩变形及热处理对TC4-DT钛合金组织演变影响

研究了不同热压缩变形条件及多重热处理对TC4-DT钛合金显微组织演变的影响。结果表明,随热压缩变形温度升高,组织中初生α相逐渐减少,水淬析出针状马氏体逐渐增多。在相对较低变形温度(920、950℃)下,三重热处理后合金组织分布更为均匀紧密,同时随着应变速率提高,析出的针状α相更细小。此外,还发现第一重热处理温度为920℃时形成双态组织,940℃和960℃时均形成网篮组织,但后者晶内析出针状α相交织的网篮组织更好。当第二重热处理温度低于900℃时,析出的针状α相较为细长,并且随温度升高而有所长大,但观察整体形貌发现,交织形成的网篮组织不均匀。对比发现,在第二重热处理温度为920℃时,合金组织中形成的网篮组织更为紧密,并且发现更为细小的针状α相交错其中。     

热处理工艺对TC4-DT钛合金厚板组织和性能的影响

研究了不同热处理制度对TC4-DT合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,TC4-DT合金在α+β两相区固溶处理时,随着固溶温度的降低,初生α相含量逐渐增多,强度降低,塑性增加;固溶冷却速率越慢,获得的α’马氏体越少,随后的时效强化效果越小。随着时效温度的提高及时效时间的延长,析出的次生α相数量增多,晶粒粗化,屈服强度出现先增加后下降趋势,塑性变化不大。因此,最佳热处理工艺为955℃×1 h,AC+550℃×8 h,AC,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。     

TC4钛合金锻造工艺参数的分析及优化

为了解决TC4在锻造过程中易出现裂纹的问题,采用数值模拟对不同锻造工艺参数下变形速率、变形温度以及变形量对锻件损伤值的影响进行研究.结果 表明,在变形温度1000℃和变形量50％时,变形速率低于或高于2 mm/s都有助于减小锻件损伤值.通过正交试验中的方差和极差分析,确定了工艺参数对锻件的显著性影响程度,并得出较优的锻...     

TC11钛合金应变率相关的拉伸行为（英文）

为了获取TC11钛合金拉伸性能随应变率的变化规律,对该材料开展了宽应变率范围下的单轴拉伸试验。结果表明,随着应变率从准静态增加到动态,TC11钛合金的屈服强度略有上升,而应变硬化模量下降。此外,在准静态和动态拉伸下,TC11钛合金均发生了剪切断裂,但动态断裂面上韧窝尺寸小于准静态断面上韧窝尺寸。进一步对材料在变形过程中的温升进行了分析,结果发现,高应变率下材料断裂面上更小尺寸的韧窝和材料更容易发生应变软化归因于动态加载情况下材料中产生了更高的温升。     

TC18钛合金热压缩本构方程及热加工图

在温度为750～950℃、应变速率为0.01～10 s-1、变形程度为60%的条件下对TC18钛合金的高温流变应力变化规律进行热模拟实验研究。采用Arrhenius双曲正弦函数推导出TC18本构方程。以热模拟压缩实验为基础建立了真应变0.3、0.5时TC18钛合金热加工图。结果表明:TC18钛合金流变应力随着变形温度升高而降低,随着应变速率的升高而升高;在本实验条件下TC18钛合金表现出动态回复和动态再结晶两种软化机制;Arrhenius双曲正弦函数能够很好地描述TC18钛合金本构方程。热加工图结果表明:在真应变为0.3时存在3个非稳定区域,在应变为0.5时存在2个非稳定区域。结合热加工图,较佳的热加工区间在温度为830～920℃,应变速率为0.01～0.32 s-1区域内。