Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe近β鈦合金的熱變形行為及加工圖研究.pdf

1、鈦及鈦合金由于密度低、比強(qiáng)度高、耐蝕性能好、耐高低溫性能等優(yōu)點(diǎn)已成為鋼、鋁、鎳基合金等重要的替代材料，Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe近β鈦合金是退火態(tài)強(qiáng)度最高的鈦合金之一，可在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中代替高強(qiáng)鋼，用于生產(chǎn)模鍛件。研究Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金的熱變形行為和熱加工組織演變，對(duì)指導(dǎo)近β鈦合金鍛件的熱加工工藝優(yōu)化和微觀組織調(diào)控具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 本文采用Gleeble-3500熱

2、模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)兩種組織狀態(tài)的Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金進(jìn)行高溫壓縮試驗(yàn)，建立了合金高溫變形的本構(gòu)關(guān)系方程，研究了近β鈦合金的熱變形行為;基于動(dòng)態(tài)材料模型(DMM)構(gòu)造了不同應(yīng)變條件下的近β鈦合金熱加工圖，并結(jié)合顯微組織分析，揭示了Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金顯微組織演變規(guī)律與高溫變形機(jī)制;通過(guò)對(duì)比不同組織狀態(tài)的熱變形機(jī)制，分析了α相對(duì)合金高溫塑性變形的影響。為合理優(yōu)化熱變形參數(shù)，指導(dǎo)近β鈦合金的熱模鍛

3、工藝提供了理論依據(jù)。主要研究成果如下:
　　 (1) Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe近β鈦合金高溫壓縮時(shí)，流變應(yīng)力首先隨著應(yīng)變的增加迅速升高，應(yīng)變量進(jìn)一步增加后，應(yīng)力逐漸減小，直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而且穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力隨著變形溫度的升高而降低。真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線呈動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶兩種形式，隨變形溫度升高和應(yīng)變速率降低，合金流變機(jī)制由動(dòng)態(tài)回復(fù)型向動(dòng)態(tài)再結(jié)晶型轉(zhuǎn)變。
　　 (2)通過(guò)回歸分析，分別計(jì)算了純?chǔ)聭B(tài)和片狀α

4、特征態(tài)的熱變形激活能，并獲得相應(yīng)的熱變形本構(gòu)關(guān)系方程，由于α相的強(qiáng)化作用，片狀α特征態(tài)合金較純?chǔ)聭B(tài)合金的變形激活能和峰值應(yīng)力均較大，熱加工圖中片狀α特征態(tài)合金較純?chǔ)聭B(tài)合金的變形失穩(wěn)區(qū)也較大，這都說(shuō)明純?chǔ)聭B(tài)Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金的加工性能優(yōu)于片狀α特征態(tài)。
　　 (3) Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe近β鈦合金熱加工圖的變形失穩(wěn)區(qū)主要出現(xiàn)在低溫、高應(yīng)變速率區(qū)，且隨應(yīng)變?cè)龃蠖龃?功率耗散因子隨變

5、形溫度升高和應(yīng)變速率降低，呈增大趨勢(shì)，純?chǔ)聭B(tài)合金在相變點(diǎn)溫度以下變形會(huì)發(fā)生α相缺陷形核，使功率耗散更復(fù)雜。
　　 (4)純?chǔ)聭B(tài)Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金在750～800℃、應(yīng)變速率0.001～0.01 s-1的條件下;片狀α特征態(tài)合金在800～850℃、應(yīng)變速率0.001～0.01 s-1的條件下均可以獲得細(xì)小的近球形α相在β基體中均勻、彌散分布的優(yōu)質(zhì)組織狀態(tài)。受α相形核和流變的影響，不同組織狀態(tài)合金在變形失