借助Gleeble-3800熱力模擬試驗機對鍛態(tài)TC20鈦合金進行了等溫恒應(yīng)變速率壓縮試驗,研究了該合金在變形溫度為940～1 030℃、應(yīng)變速率為0.001～10s^-1條件下流動應(yīng)力的變化規(guī)律。根據(jù)試驗數(shù)據(jù),計算了不同變形條件下的溫升值,分析了變形熱產(chǎn)生的規(guī)律特征�；趹�(yīng)變速率敏感指數(shù)m等值線圖和失穩(wěn)圖的疊加圖,結(jié)合組織觀察驗證,分析了熱變形參數(shù)對TC20鈦合金局部流動行為的影響。結(jié)果表明,TC20鈦合金的流動應(yīng)力隨變形溫度的升高而減小,隨應(yīng)變速率的增加而增大。變形熱效應(yīng)造成的溫升隨應(yīng)變速率的增加而增大,隨變形溫度的升高而降低。合金在變形溫度為940～990℃,應(yīng)變速率為0.32～10s^-1下變形時,隨著變形溫度的降低和應(yīng)變速率的增加,合金易發(fā)生局部流動。 

【文章來源】：特種鑄造及有色合金. 2020,40(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

TC20鈦合金的原始組織

圖2為TC20鈦合金在變形溫度為940～1 030℃和應(yīng)變速率為0.001～10s-1條件下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線�？梢钥闯�，變形初期，流動應(yīng)力隨著應(yīng)變的增加而急劇增加，直到在很小的應(yīng)變下達到應(yīng)力峰值。在隨后的變形過程中，應(yīng)力逐漸減小直至出現(xiàn)相對穩(wěn)定的應(yīng)力。一般來說，真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線可以揭示流動應(yīng)力與熱力學(xué)行為之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。在熱壓縮開始時，由位錯密度增加引起的加工硬化占主導(dǎo)作用，導(dǎo)致流動應(yīng)力迅速增加，并產(chǎn)生明顯的峰值應(yīng)力[9]。隨著變形繼續(xù)進行，流動應(yīng)力逐漸減小，呈現(xiàn)流動軟化特征。當加工硬化作用和軟化作用達到動態(tài)平衡時，流動應(yīng)力趨于穩(wěn)定。此外，從圖2可以看出，流動應(yīng)力曲線對變形溫度和應(yīng)變速率非常敏感。當應(yīng)變速率恒定時，流動應(yīng)力隨變形溫度升高而減小，說明TC20鈦合金是熱敏感型材料。這是因為隨著變形溫度的升高，合金的熱激活效應(yīng)增強，原子的平均動能增大，晶體發(fā)生滑移的臨界切應(yīng)力減小，削弱了對位錯運動及晶間滑移的阻礙作用；同時，溫度的升高有利于流動軟化的進行，使得位錯密度下降，抵消了熱變形過程中的加工硬化，從而促使流動應(yīng)力減小[10,11]。當變形溫度恒定時，流動應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增加而增大，說明TC20鈦合金還是應(yīng)變速率敏感型材料。這是因為隨著應(yīng)變速率增加，合金在單位時間內(nèi)的形變量增加，位錯增殖速率加快，導(dǎo)致位錯密度增加，位錯運動受阻，臨界切應(yīng)力升高；同時流動軟化過程時間縮短，位錯的攀移與滑移不能充分進行，從而使得流動應(yīng)力增大[12,13]。流動軟化是鈦合金高溫變形過程真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上呈現(xiàn)的典型特征，一般認為流動軟化行為與變形造成的熱效應(yīng)有關(guān)[14]。

利用TC20鈦合金熱壓縮試驗所獲得的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)，根據(jù)式（2）可計算不同變形條件下的溫升值。圖3為不同變形溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)變下所對應(yīng)的溫升曲線�？梢钥闯�，當應(yīng)變速率一定時，變形熱導(dǎo)致的溫升與溫度成反比，即隨變形溫度的升高而降低。這是因為變形溫度越高，試樣與外界環(huán)境中的溫差越大，熱量散失速度加快，熱壓縮產(chǎn)生的變形熱可以迅速散失；高溫變形時變形抗力降低，單位體積變形所需要的能量減少[16,17]。當變形溫度為940℃，應(yīng)變速率為0.001s-1和10s-1時，變形溫升的最大值分別為4.31和21.87℃，相差約5倍，說明變形熱造成的溫升隨著應(yīng)變速率的增加而增大。這是因為在低應(yīng)變速率下，試樣的變形熱大部分能夠通過夾具散失到環(huán)境中，對變形試樣的溫度影響不大；而在高應(yīng)變速率下，變形抗力增大，試樣變形時間較短，單位時間內(nèi)的變形量增大，產(chǎn)生的變形熱在短時間內(nèi)來不及散失而大量存儲于試樣內(nèi)部，導(dǎo)致試樣溫度急劇上升[18]。2.3 局部流動工藝參數(shù)范圍及其分析

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：2976656