TA15钛合金高温压缩变形行为与组织研究

采用圆柱试样在Gleeble3500型热模拟机上对TA15钛合金进行等温热压缩实验研究。通过实验获得了该种材料在不同工艺参数下的真应力-应变曲线以及其变形过程中的微观组织形貌,并采用电子背散射衍射(EBSD)技术对TA15合金的热压缩变形织构进行研究。实验结果表明,TA15钛合金在高温变形时,其他工艺参数相同下,变形温度降低,应变速率升高,流动应力升高。变形过程中,在相变点以下,软化机制以动态再结晶为主,相变点以上软化机制主要以动态回复为主。不同变形条件下分别存在再结晶织构和形变织构。     

Ti-45Al-5Nb-0．3Y合金的等温热变形模拟及包套锻造

采用Gleeble-1500热力模拟机对Ti-45Al-5Nb-0.3Y (at%)合金在不同温度和变形速率下的流变应力进行了实验研究,并对此材料进行了包套锻造,分析了变形组织及压缩性能.结果显示,TiAl合金的真应力-真应变曲线显示典型的动态再结晶软化特征,流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高,在1200℃/0.01s-1条件下变形后试样外观质量好;利用Zener-Hollomon参数计算了此合金的热变形激活能,Q=399.5kJmol-1;在α γ双相区一次包套锻造,总变形量达70%,锻坯质量良好,锻后组织由大量弯曲、破碎的层片,细小的再结晶晶粒及少量平直层片组成,动态再结晶主要发生在原层片晶团的界面处,经1150℃/80min热处理后,合金发生广泛的再结晶形成了大量细小均匀的等轴γ晶粒,平均晶粒尺寸约为10μm,但仍有少量残余层片存在;室温压缩实验表明,锻造后合金的强度和塑性提高,这与锻造后显微组织的细化有关.     

基于神经网络的Haynes 282合金高温流动行为表征及其有限元应用北大核心CSCD

通过在热/力学模拟试验机上开展等温压缩试验获得了Haynes 282合金的真应力-应变数据。Haynes 282合金在高温变形过程中表现出显著的动态再结晶特性,其流动应力对热力参数敏感度较高,且与热力参数呈复杂的非线性关系。为了准确地描述和预测Haynes 282合金的真应力-应变关系,将热变形参数作为输入,将流动应力作为输出构建了反向传播神经网络。对神经网络的评估结果表明所构建的神经网络能够精确地表征Haynes 282合金的高温流动行为。通过将构建的神经网络以材料子程序的形式植入有限元软件中,建立等温压缩试验有限元模型,实现了Haynes 282合金高温流动行为的精确仿真。     

TC4合金等温成形过程模拟与组织预测

在试验研究的基础上，建立了能够反映锻造热力参数对材料成形性能影响的新型本构方程，并采用变形与传热耦合分析的刚塑性有限元数值模拟方法，全面系统地研究了TC4合金的等温成形过程，基于建立的该合金动态再结晶组织的演化模型，定量地预测了等温成形过程中TC4合金微观组织的演变情况，并分析讨论了工艺参数合金微观组织演变过程的影响，从而为TC4合金热成形工艺参数的优化设计和控制提供了基础。     

FGH4096合金的动态再结晶与晶粒细化研究

使用Gleeble-1500D热模拟试验机对热等静压态FGH4096合金进行变形温度1080～1140℃,应变速率0.02～1s-1,变形量15%,35%和50%的等温压缩实验.通过观察微观组织,分析了粉末高温合金动态再结晶的组织演化规律,并通过透射电镜研究了再结晶的形核位置.当变形量在35%及以下时,得到不完全再结晶...     

基于Prasad判据的全片层TA15钛合金塑性流动失稳预测

对全片层TA15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,采用Prasad失稳判据预测合金在750～1100℃,0.001～10s-1热力参数范围内的塑性流动失稳,并对变形后试样进行宏观和微观观察。结果表明,全片层TA15钛合金在试验参数范围内热变形时存在较大区域的流动失稳,且随着变形温度的降低,失稳区范围有从高应变速率向低应变速率逐渐扩展的趋势。在(α+β)两相区变形,失稳缺陷主要有宏观剪切裂纹、原始β晶界裂纹和局部流动三种形式。在β单相变形,失稳主要是原始β晶粒沿着垂直于压缩轴线方向拉长,且在部分晶界附近分布着变形带。     

TC11合金高温变形行为及其机理

采用Gleeble-1500热模拟机研究了TC11合金在800～1 050℃、应变速率0.005～5/s条件下的高温变形行为.根据动力学分析,确定了不同温度区间的热激活能和热变形方程.结合变形微观组织观察确定了TC11合金的高温变形机制.结果显示:TC11合金在(α β)两相区和β相区的热变形激活能分别为285.38和141.98 kJ/mol,表明不同温度区间的热变形机理不同;在两相区变形主要发生片状组织的球化,在β相区变形时低应变速率下(0.005～0.05/s)主要发生β相的动态再结晶,高应变速率下(0.05～5/s)主要发生动态回复.研究结果为确定该合金的最佳变形工艺参数提供了理论依据.     

变形温度和冷却速度对TA15合金组织性能的影响研究

本项目研究了变形温度、冷却速度对原始坯料为片状组织的TA15合金显微组织和性能的影响.随着变形温度(1080-930℃)的降低,及变形后冷却速度(空冷～水冷)的加快,TA15合金的室温抗拉强度、延伸率及断面收缩率均呈上升趋势.β区变形的镦粗试样为片状组织,在大变形区和自由变形区,1080℃变形时β晶粒的动态再结晶程度比1 030℃高.两相区变形镦粗试样的显微组织为过渡型组织,难变形区和大变形区及自由变形区组织差别较大.     

TA15钛合金的动态热压缩行为及其机理研究

为了研究TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金的动态热变形行为,采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟机上进行了恒应变速率压缩变形试验(变形温度550~1000℃,变形速率0.01~1s-1),计算了材料的变形激活能Q并观察了热变形组织。结果表明,材料的流动应力随着变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大。材料的流变行为表现为加工硬化(550~600℃)、动态再结晶(650~900℃)、动态回复(950~1000℃)三种类型。材料在(α+β)相区的热变形激活能为517kJ/mol,β相区为205kJ/mol。流动应力曲线、变形激活能以及变形组织分析表明,在α+β相区动态再结晶是材料的主要软化机制,而在β相区软化机制则以动态回复为主。随着变形速率的降低,在(α+β)双相区动态再结晶进行得更加充分,而在β相区则动态回复的亚晶趋于长大。     

TC4-DT钛合金β锻动态再结晶元胞自动机模拟

通过对TC4-DT钛合金β单相区的等温恒应变速率压缩实验,分析合金的动态再结晶行为,并建立合金的动态再结晶的元胞自动机模型(CA模型)。在DEFORM-3D平台上,采用CA法模拟TC4-DT钛合金压缩过程中的显微组织演变。结果表明:随着应变量的增加动态再结晶的发生越来越充分;试样不同部位发生的动态再结晶程度有所不同,中心区域发生的动态再结晶更充分,很好地细化了原始组织;动态再结晶行为随着应变速率的增大而逐渐被抑制,但晶粒尺寸反而减小;模拟结果与实验结果相当吻合。     

TC11合金热变形特性及变形参数对组织的影响

通过热模拟压缩试验,分析了TC11合金的高温变形特性及不同变形参数下的组织演化规律,用非线性回归方法建立了TC11合金Kumar型材料的本构关系,得出了TC11合金的高温流变曲线基本呈流变软化特征的结论;最后应用MSC,Autoforge软件对TC11合金某型号涡轮盘的等温锻造工艺进行了模拟式工艺设计,验证了TC11合金材料本构关系的工程适用性.     

挤压态喷射成形GH738合金热变形行为及组织研究

在温度950~1150℃、应变速率0.001~1 s–1及工程应变50%条件下,利用Gleeble-3500TM热模拟试验机对挤压态喷射成形GH738合金进行热压缩实验,研究合金的流变应力,建立合金热变形本构关系,利用EBSD分析合金组织演变。结果表明:合金流变应力随温度的升高和应变速率的减小而降低,在相同变形条件下,具有细晶组织特征的挤压态喷射成形GH738合金峰值流变应力低于粗晶组织的铸锻GH738合金;挤压态喷射成形GH738合金热变形激活能为651.08 kJ·mol–1,GH738合金的热变形激活能随着初始平均晶粒尺寸的减小而升高;形变温度的升高使挤压态喷射成形GH738合金初始被拉长的晶粒逐渐演变为等轴再结晶晶粒,在1000℃以上获得完全动态再结晶组织,再结晶组织随形变温度的进一步升高发生长大。     

TC4合金的新型本构关系

通过热态模拟试验 ,系统地研究了主要锻造热力参数 (变形速度、变形温度、变形程度 )与 TC4合金流动应力、微观组织之间的数值关系 ,采用数理统计原理 ,科学地分析并回归出了能综合反映锻造热力参数和微观组织演化过程对材料成形性能影响的本构方程 ,定性地探讨了各热力参数对 TC4合金组织和性能的影响规律 ,为TC4合金锻造过程的数值模拟和锻造热力参数的合理制订与控制提供了基础。     

Hot deformation behavior and microstructure evolution of the laser solid formed TC4 titanium alloy

Hot compressive experiments of the laser solid formed (LSFed) TC4 titanium alloy were conducted at a wide temperature range of 650–950 °C and strain rate of 0.01–10 s⁻¹. The Arrhenius-type constitutive models of the LSFed TC4 alloy were established at the temperature range of 800–950 °C and of 650–800 °C, respectively. The average relative error between the predicted stresses and experimental values in those two temperature ranges are 10.4% and 8.3%, respectively, indicating that the prediction models constructed in this paper are in a good agreement with experimental data. Processing maps were established by the principle of dynamic materials modeling on the basis of the data achieved from the hot compression experiments. The processing parameters corresponding to the stable and unstable regions of material deformation can be determined from the processing maps. The microstructure evolution of the stable and unstable regions of the samples after tests were observed. Finally, the effect of hot compressive parameters on the microstructure were investigated to research the dynamic recrystallization and the texture of the deformed LSFed TC4 alloy.     

Formability enhancement in hot spinning of titanium alloy thin-walled tube via prediction and control of ductile fracture

The damage and fracture in hot spinning of titanium alloy is a very complex process under the combined effects of microstructure evolution and stress state. In this study, their dependences on processing parameters were investigated by an integrated FE model considering microstructure and damage evolution, and revealing the effects of microstructure and stress states on damage evolution. The results show that the inner surface of workpiece with the largest voids volume fraction is the place with...     

一种高硅镍铜合金高温热压缩变形的研究

利用Gleeble-1500热模拟材料实验机,对高硅镍铜合金铸态试样分别在温度为T1,T2,T3,T4,应变速率为S1,S2,S3,S4,S5时进行压缩变形.对该合金的高温塑性变形行为和热压缩后的组织演变规律进行了研究.分析了流变应力与应变速率和温度的关系,计算出了应力指数和变形激活能.结果表明,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而减小,并且该合金在高温变形条件下发生动态再结晶.     

基于组织均匀性目标的TC4合金盘形件等温成形工艺优化

采用有限元数值模拟虚拟试验方法，以终锻件组织均匀性为目标，研究了TC4合金盘形件等温成形过程，为锻造工艺参数的优化提供了一条从虚拟试验—回归模型—优化设计的新思路。根据锻造工艺参数与组织均匀性之间的关系，结合建立的回归模型，采用单纯形优化算法对TC4合金盘形件等温锻造成形工艺参数进行了优化。采用优化后的工艺参数模拟了等温锻造成形过程，结果表明，锻后组织分布均匀，优化效果显著。     

一种基于并联关系模型的TC4合金本构方程

 以 TC4合金流动应力σ为目标函数,通过热态物理模拟试验,系统地研究了主要锻造热力参数 (变形温度、变形速度和变形程度等 )对目标函数的影响,基于数理统计学原理,科学地分析并回归出了能综合反映锻造热力参数对材料成形性能影响的本构方程,得出了 TC4合金变形工艺参数 (变形温度 T、等效应变速率ε、等效应变ε等 )对目标函数的影响规律,从而,为 TC4合金锻造过程的数值模拟和锻造热力参数的合理制订与控制提供了基础。     

铝合金盘型件等温辗压过程中晶粒尺寸演化的数值模拟与实验验证

 为了揭示盘型件双面辗压成形过程中微观组织的演化特征,应用数值模拟方法研究了这一成形过程中所发生的动态再结晶和晶粒长大规律.所研究的盘型件材料为铝合金6061,辗压成形温度为350~500 ℃.晶粒尺寸演化规律的数值模拟结果与实验结果基本符合.与整体锻造不同,双面辗压成形没有变形死区,并且越靠近盘型件表面晶粒细化效果越好;辗压头通过对盘型件厚度方向压缩和表面环向剪切两种方式驱动盘型件变形.计算结果表明,即使压下量零增量辗压也会在沟槽附近产生显著变形和晶粒细化,这说明盘型件变形和组织演化主要源于辗压头对盘型件表面的环向剪切;多遍次辗压过程中,第1遍次辗压对晶粒细化的贡献最大,后续辗压的贡献较小;提高成形温度可能会出现动态晶粒长大区,在这种情况下,盘型件上的点将交替发生动态再结晶和动态晶粒长大,最终晶粒尺寸会有一定程度增加.     

TA15钛合金支臂近等温锻造工艺

TA15钛合金支臂是某机承力构件,采用近等温锻造工艺,将近等温锻造成形技术应用于TA15钛合金支臂难变形合金外形复杂锻件生产,通过控制模具温度在坯料加热温度以下某一范围内,避免锻造过程中温升并使坯料处在较高塑性区,有效降低材料流动抗力,提高锻件组织均匀性、一致性,生产出组织性能合格锻件.