Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金热加工性能研究

目的基于应变速率敏感系数、温度敏感系数,研究Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al(Ti-6554)合金的热加工性能。方法通过Gleeble-3500热模拟实验机,在温度为953~1043 K、应变速率为0.001~10 s^(−1)时,对Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金进行高温压缩实验。建立不同应变下的应变速率敏感系数图、温度敏感系数图,分析不同变形条件下的微观组织。结果随着应变速率的增加,应变速率敏感系数逐渐下降,而低温度敏感系数区域主要集中在低应变速率区域。基于微观组织表征,发现变形过程中存在明显的动态相变和动态再结晶过程。结论确定Ti-6554合金的合理加工条件为953~964 K、0.001 s^(−1)和1037~1043 K、0.001 s^(−1)。

热处理制度对Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金力学性能的影响研究

研究了铬含量对Ti-5Mo-5V-3Al-Cr系合金相变点和锻造抗力的影响规律,采用不同的固溶温度、冷却方式和时效处理制度对Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金显微组织和力学性能的影响进行了研究。结果表明:降低Ti-5Mo-5V-3Al-Cr系合金中的铬含量可以提高相变点和降低锻造抗力。Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金经800℃×30 min水冷固溶处理后的综合力学性能较热锻后优良;经800℃×30 min水冷+580℃×4 h空冷时效处理后,合金棒材具有优良的综合力学性能,可以作为锻造机加工成品的最终热处理强化工艺,可以满足不同用户对合金的使用要求。

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。

时效时间对高压气瓶用Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金冷轧管显微组织与力学性能的影响

研究了时效时间对高强高韧Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al合金冷轧管显微组织与力学性能的影响。结果表明:560℃保温,在1h之内,冷轧管内α析出相尺寸和相含量迅速增大,冷轧管的抗拉强度受α析出相含量和大小以及位错与孪晶等畸变能的影响,先升高后下降,塑性仅受α析出相的含量和大小的影响,迅速升高;1～4h之间,α析出相长大速度变缓,α析出相含量增加速度显著变慢,抗拉强度仅受α析出相含量和大小的影响,先升高后下降,塑性继续升高到峰值;4～24h之间,α析出相含量增加速度非常缓慢,α析出相长大速度更加缓慢,α析出相粗化,抗拉强度下降,塑性下降,发生过时效。

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。