發(fā)布時(shí)間：2021-11-24 03:57

　　使用Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)研究了Ti-62A合金在變形溫度為800～950℃、應(yīng)變速率為0.001～10 s-1條件下的熱壓縮變形行為。結(jié)果表明,隨著變形溫度的提高出現(xiàn)Ti-62A合金的動(dòng)態(tài)軟化率降低的反�，F(xiàn)象。（α+β）雙相鈦合金中Mo、Cr等β穩(wěn)定元素的原子活性隨著溫度的升高而逐漸降低和β相比例增大,Jmatpro軟件的熱力學(xué)計(jì)算表明（α+β）雙相鈦合金的這一現(xiàn)象與此有密切關(guān)系。而α鈦合金和β鈦合金出現(xiàn)動(dòng)態(tài)軟化速率降低,與加工溫度升高β相比例增大的關(guān)系更密切。從800℃升高到950℃,Ti-62A合金中β相的比例由32.1%提高到84.3%,Mo、Cr活性的降幅均達(dá)到64%。這些因素使變形過程中Ti-62A合金的晶界遷移速度和動(dòng)態(tài)軟化速率均隨變形溫度升高而降低,其950℃的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線多為典型的動(dòng)態(tài)回復(fù)型。α相的含量隨著變形溫度的提高而降低,且在較高的變形溫度下β相的晶粒尺寸也較為粗大。構(gòu)建的基于應(yīng)變補(bǔ)償?shù)腡i-62A合金Arrhenius變形抗力模型,能較好地預(yù)測(cè)合金的流變應(yīng)力行為,其相關(guān)系數(shù)R達(dá)到0.990,預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的平均相對(duì)誤差為8.983%。 

【文章來源】：材料研究學(xué)報(bào). 2020,34(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)用Ti-62A合金的原始組織

圖5給出了Ti-62A合金在應(yīng)變速率為0.001 s-1、不同溫度下熱壓縮變形后的金相照片。變形溫度為800℃時(shí)，合金的顯微組織由片狀的初生α相和β轉(zhuǎn)變組織組成(圖5a)；變形溫度為850℃時(shí)片狀α相的數(shù)量減少，β轉(zhuǎn)變組織的尺寸增大(圖5b)；變形溫度為900℃時(shí)α相發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶或球化，β相發(fā)生再結(jié)晶，產(chǎn)生新的等軸β晶粒(圖5c)；變形溫度為950℃時(shí)β晶粒完全回復(fù)與再結(jié)晶，出現(xiàn)粗大的等軸β晶粒，α相幾乎消失(圖5d)�？梢钥闯�，隨著變形溫度的升高β晶粒通過晶界遷移粗化，使變形合金中β相的比例增高。這表明，隨著變形溫度的升高更多的α相向β相轉(zhuǎn)變。這個(gè)轉(zhuǎn)變需要能量且隨著變形溫度的升高Ti-62A中主要合金元素Cr、Mo的活性降低，使流變應(yīng)力曲線表現(xiàn)出的應(yīng)變軟化速率隨著變形溫度的升高反而降低。圖4 鈦合金中α相和β相的比例隨溫度的變化

無論應(yīng)變速率多大，Ti-62A合金的動(dòng)態(tài)軟化速率都隨著變形溫度的提高而降低。變形溫度較低(800℃)時(shí)流變應(yīng)力曲線大多為動(dòng)態(tài)軟化型，而變形溫度較高(950℃)時(shí)流變應(yīng)力曲線大多屬于動(dòng)態(tài)回復(fù)型，中間變形溫度(850℃)的流變應(yīng)力曲線大多屬于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶型，如圖2所示。結(jié)果表明[15～18]，隨著變形溫度的提高流變應(yīng)力曲線表現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)軟化速率都是降低的。本文根據(jù)熱力學(xué)理論解釋這種反�，F(xiàn)象。使用JmatPro材料模擬軟件分別計(jì)算了Ti-62A合金、TC11合金[15]、工業(yè)純鈦[19]和TB17合金[23]中關(guān)鍵元素的原子相對(duì)活性，結(jié)果如圖3所示。從圖3a可見，溫度對(duì)Ti-62A合金中Cr和Mo兩種元素的原子活性有顯著的影響。從800℃升高到950℃，Cr和Mo的原子活性都顯著降低。Cr原子的活性從0.206降低到0.074(降幅達(dá)到64.1%),Mo的降幅也達(dá)到64.3%。溫度對(duì)TC11合金中Mo元素的原子活性也有顯著的影響，從300℃升高到950℃元素Mo的原子活性顯著降低(圖3b)，從0.613降低到0.034(降幅達(dá)94.5%)。但是，溫度對(duì)工業(yè)純鈦和TB17合金中各元素的原子活性并沒有顯著的影響(圖3c和3d)。a型鈦合金[19～22]和β型鈦合金[23,24]的熱加工流變應(yīng)力曲線都表明，隨著加工溫度的升高動(dòng)態(tài)軟化速率降低。為此，本文使用JmatPro材料模擬軟件分別計(jì)算了Ti-62A合金、工業(yè)純鈦和TB17合金中α和β相的比例(圖4)�？梢钥闯�，三種合金中β相的含量均隨著變形溫度的升高而提高。溫度由800℃升高到950℃，Ti-62A合金中的β相含量由32.1%提高到84.3%，工業(yè)純鈦和β鈦合金中β相的比例均已提高到100%。在三種鈦合金的高溫變形過程中都可能存在形變誘導(dǎo)α相向β相的轉(zhuǎn)變(存在晶體結(jié)構(gòu)有hcp結(jié)構(gòu)向bcc結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變)，消耗部分變形能使其在較高溫度下變形的動(dòng)態(tài)軟化率較低�？梢酝茰y(cè)，α型鈦合金和β型鈦合金出現(xiàn)動(dòng)態(tài)軟化率隨變形溫度升高而降低的現(xiàn)象和相比例的變化，與β相比例的增大密切相關(guān)；但是，α+β雙相鈦合金的這一現(xiàn)象則可能是主要合金元素Mo、Cr等β穩(wěn)定元素的原子活性隨溫度升高逐漸降低與β相比例增大共同作用的結(jié)果。這表明，合金元素、相比例和變形溫度對(duì)Ti-62A合金的熱變形行為都有顯著的影響。這種合金的a→β相的轉(zhuǎn)變溫度約為965℃，即隨著變形溫度(800～950℃)的提高變形試樣中β相的比例增大。上述兩種元素在β相(bcc結(jié)構(gòu))中的活性較低，導(dǎo)致上述反�，F(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3515186