国产与进口紧固件用Ti-45Nb合金丝材性能对比研究

对国产与进口紧固件用Ti-45Nb合金丝材的化学成分、拉伸性能和显微组织进行了对比分析。研究结果表明:国产材料在塑性指标方面优于进口材料,但在强度和显微组织方面存在一定程度的差距。为了改善国产Ti-45Nb材料的综合性能,应进一步调节化学成分,增加强度性能,细化晶粒改善显微组织。

Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金的热变形行为及组织演变研究

采用Gleeble-3800动态模拟实验机,研究了亚稳β钛合金Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb在变形温度700~900℃、应变速率0.001~1s^(-1)、变形量10%~50%的热变形行为,分析了该合金在热变形过程中的组织性能演变规律。结果表明:随变形量的增加,合金的流动应力曲线变化不大,主变形区组织畸变程度增大,且变形晶的动态再结晶增加;随变形温度的增加,合金的峰值应力及稳态流变应力呈降低趋势,组织变形趋于均匀分布,动态再结晶程度亦增加,且因应力诱发相变导致组织在稍低于相变点的790℃完全转化为β相;随应变速率增加,合金的峰值应力及稳态流变应力增加,组织变形不均匀程度增加,动态再结晶程度降低。该合金为变形温度、应变速率敏感型材料,其温度敏感性随应变速率的增加而逐渐增强,应变速率敏感性随温度的增加而逐渐减弱。

双时效对Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶、固溶后单时效以及固溶后双时效处理对Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金组织和力学性能的影响。结果表明,820℃下固溶0.5 h后,合金中的α相完全溶解;单/双时效合金的硬度均随时效时间增加先升高后降低;合金经300℃/8 h+500℃/8 h双时效处理后可达到4580 MPa的峰值硬度(HV),1462 MPa抗拉强度以及3.4%延伸率,其强度比原始合金高6%,也高于单时效合金。界面能计算结果表明ω相使α相形核的阻力降低50%,促进了α相的析出并细化α板条,从而提升合金的硬度,强度及塑性。

Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金的热变形行为及热加工图

基于等温恒应变速率热压缩实验,探究了新型Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金在变形温度700~900℃、应变速率0.001~1.000 s;条件下的热变形行为。通过真应力-真应变曲线分析了变形参数对合金力学性能的影响规律,选用修正的Arrhenuis双曲正弦函数模型推导了耦合应变的本构方程,基于动态材料模型及Prassd流变失稳准则构建了热加工图。结果表明:Ti-45651合金为温度、应变速率敏感型材料,其峰值应力及稳态流变应力随变形温度的增加逐渐降低,随应变速率的增大呈增加趋势。流变曲线在两相区呈动态再结晶型,在β单相区为动态回复型。本构方程计算可得两相区平均热变形激活能为280.023 kJ·mol^(-1),远大于纯钛的自激活能,说明两相区的热变形软化机制以动态再结晶为主。β单相区平均热变形激活能为202.564 kJ·mol^(-1),稍大于纯钛的自激活能,说明其软化机制以动态回复为主。该合金的公共失稳区为700~800℃,0.010~1.000 s;和850~870℃,0.320~1.000 s^(-1),该区域的功率耗散效率(η)低至0.15,且有绝热剪切带等失稳组织出现;其公共峰值变形区为700~770℃,0.001~0.010 s;和790~810℃,0.001~0.0032 s^(-1),该区域η值高达0.57,且因动态再结晶的充分进行,其中心主变形区无剧烈变形晶粒。