Ti-62A合金热变形过程中的流变应力特性及组织演变

通过Gleeble-3800热模拟试验机的热压缩实验,研究了Ti-62A合金在800、850、900和950℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1s^-1下的热变形行为和动态再结晶(DRX)规律。结果表明:Ti-62A合金的流变应力受应变速率和变形温度的影响显著;流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低;在900~950℃、应变速率0.01~1 s^-1条件下,Ti-62A合金的热变形应力-应变曲线属于动态回复型;该合金的热变形机制主要由位错运动控制,其动态软化机制包括晶界滑动和位错对消、攀移机制;Ti-62A合金在热变形过程中,动态再结晶更有可能发生在较高的温度和较低的应变速率下,即950℃和0.001 s^-1;基于经典位错密度理论和DRX动力学理论,建立了加工硬化一动态回复和DRX软化效应的两阶段本构模型。DEFORM-3D软件的仿真模拟结果证实,基于DRX软化效应的本构模型对Ti-62A合金在动态再结晶阶段的热变形行为的预测具有较高的准确性,能够为实际生产工艺的制定提供技术参考。

Ti-62A合金动态软化速率异常的热力学解释及其应变补偿本构方程

使用Gleeble-3800热模拟试验机研究了Ti-62A合金在变形温度为800~950℃、应变速率为0.001~10 s^-1条件下的热压缩变形行为。结果表明,随着变形温度的提高出现Ti-62A合金的动态软化率降低的反常现象。(α+β)双相钛合金中Mo、Cr等β稳定元素的原子活性随着温度的升高而逐渐降低和β相比例增大,Jmatpro软件的热力学计算表明(α+β)双相钛合金的这一现象与此有密切关系。而α钛合金和β钛合金出现动态软化速率降低,与加工温度升高β相比例增大的关系更密切。从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活性的降幅均达到64%。这些因素使变形过程中Ti-62A合金的晶界迁移速度和动态软化速率均随变形温度升高而降低,其950℃的真应力-应变曲线多为典型的动态回复型。α相的含量随着变形温度的提高而降低,且在较高的变形温度下β相的晶粒尺寸也较为粗大。构建的基于应变补偿的Ti-62A合金Arrhenius变形抗力模型,能较好地预测合金的流变应力行为,其相关系数R达到0.990,预测值与实测值的平均相对误差为8.983%。

Ti-62A钛合金多道次降温热变形行为研究

在Gleeble-3800型热模拟机上对Ti-62A合金进行了不同变形参数的多道次热模拟试验,利用金相显微镜和透射电子显微镜观察了Ti-62A合金多道次降温条件下材料的变形及微观组织演化行为。结果表明:流变应力随着变形温度的降低呈阶梯升高,变形温度对Ti-62A合金的弹性模量几乎没有影响;β单相区变形过程中动态回复为主要软化机制,α+β双相区变形,主要的软化机制为次生α相的部分动态再结晶和形变诱导的β→α相的转变;微观组织均由β基体和不同取向的次生α相构成。随着压缩道次的增加,次生α相从细小致密的针状变为粗大的片层状,并与晶界成一定角度。次生针状α相在晶界处形核,向晶粒内部生长,使原β晶界破碎。随着变形道次增加和变形温度降低,合金中次生α相分布规律性变差。经1050-1010℃温度区间变形,β相基体内部的针状α相呈相互垂直关系,构成网格形态;而经1050-930℃温度区间变形,晶内仅出现一种相互平行的片层状α相变体。