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鈦及鈦合金行業(yè)

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應(yīng)用加工圖研究Ti-22Al-25Nb合金的熱變形行

   2014-10-21 IP屬地 陜西5790
   Ti-22Al-25Nb(原子分?jǐn)?shù),下同)合金由于具有較高的斷裂韌性、抗蠕變性、塑性和比強(qiáng)度等,而成為可以在航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)上使用的最具潛力的結(jié)構(gòu)材料之一。但是,該合金的顯微組織和力學(xué)性能對(duì)熱加工工藝參數(shù)十分敏感,傳統(tǒng)方法主要是通過(guò)反復(fù)摸索熱成形工藝,從而確定合適的熱變形工藝參數(shù),這樣會(huì)造成該合金工件的試制周期較長(zhǎng)、耗資較大。因此,為了優(yōu)化Ti-22Al-25Nb合金的熱加工工藝路線(xiàn),避免不均勻變形和開(kāi)裂等熱變形缺陷的產(chǎn)生,應(yīng)用加工圖研究了Ti-22Al-25Nb合金在不同熱變形條件下的熱變形行為。
  采用等溫?zé)釅嚎s試驗(yàn)研究了Ti-22Al-25Nb合金在變形溫度為940~1 060 ℃、變形速率為0.001~10 s-1、高度減小量為50%的條件下的熱變形行為。通過(guò)對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)、動(dòng)力學(xué)和熱加工圖的分析,得到了該合金的“加工安全區(qū)”和“塑性失穩(wěn)區(qū)”,從而達(dá)到在熱加工過(guò)程中較好地控制顯微組織演變的目的。研究結(jié)果表明:Ti-22Al-25Nb合金的流變應(yīng)力對(duì)變形溫度和變形速率均較為敏感。在熱變形過(guò)程中,流變應(yīng)力會(huì)隨著變形溫度的升高和變形速率的降低而減小。采用Arrhenius型雙曲正弦函數(shù)建立了Ti-22Al-25Nb合金在α2+β/B2+O三相區(qū)(940~1 000 ℃)以及α2+B2兩相區(qū)(1 000~1 060 ℃)溫度范圍內(nèi)的本構(gòu)方程,并計(jì)算出該合金在α2+β/B2+O三相區(qū)和α2+B2兩相區(qū)的熱變形激活能Q值分別為788.77 kJ/mol和436.23 kJ/mol。基于動(dòng)態(tài)材料模型(DMM)和Murty塑性失穩(wěn)準(zhǔn)則建立了該合金在真應(yīng)變?yōu)?.6的條件下的熱加工圖。從熱加工圖中可以看出,功率耗散率的峰值區(qū)分別出現(xiàn)在1 060 ℃/0.001 s-1和940 ℃/0.001 s-1。前者的峰值效率為56%,變形特性為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;后者的峰值效率為51%,變形特性為片層組織球化。Ti-22Al-25Nb合金在變形溫度為940~1 060 ℃以及較高的變形速率(≥1 s-1)下變形時(shí),會(huì)出現(xiàn)絕熱剪切帶和局部塑性流動(dòng)現(xiàn)象,該區(qū)域在熱加工時(shí)應(yīng)予以避免。
 
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