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TC20钛合金的变形热效应和局部流动行为

发布时间:2021-01-14 09:30
  借助Gleeble-3800热力模拟试验机对锻态TC20钛合金进行了等温恒应变速率压缩试验,研究了该合金在变形温度为940~1 030℃、应变速率为0.001~10s-1条件下流动应力的变化规律。根据试验数据,计算了不同变形条件下的温升值,分析了变形热产生的规律特征。基于应变速率敏感指数m等值线图和失稳图的叠加图,结合组织观察验证,分析了热变形参数对TC20钛合金局部流动行为的影响。结果表明,TC20钛合金的流动应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大。变形热效应造成的温升随应变速率的增加而增大,随变形温度的升高而降低。合金在变形温度为940~990℃,应变速率为0.32~10s-1下变形时,随着变形温度的降低和应变速率的增加,合金易发生局部流动。 

【文章来源】:特种铸造及有色合金. 2020,40(10)北大核心

【文章页数】:5 页

【部分图文】:

TC20钛合金的变形热效应和局部流动行为


TC20钛合金的原始组织

曲线,钛合金,应力,流动应力


图2为TC20钛合金在变形温度为940~1 030℃和应变速率为0.001~10s-1条件下的真应力-真应变曲线。可以看出,变形初期,流动应力随着应变的增加而急剧增加,直到在很小的应变下达到应力峰值。在随后的变形过程中,应力逐渐减小直至出现相对稳定的应力。一般来说,真应力-真应变曲线可以揭示流动应力与热力学行为之间的内在关联。在热压缩开始时,由位错密度增加引起的加工硬化占主导作用,导致流动应力迅速增加,并产生明显的峰值应力[9]。随着变形继续进行,流动应力逐渐减小,呈现流动软化特征。当加工硬化作用和软化作用达到动态平衡时,流动应力趋于稳定。此外,从图2可以看出,流动应力曲线对变形温度和应变速率非常敏感。当应变速率恒定时,流动应力随变形温度升高而减小,说明TC20钛合金是热敏感型材料。这是因为随着变形温度的升高,合金的热激活效应增强,原子的平均动能增大,晶体发生滑移的临界切应力减小,削弱了对位错运动及晶间滑移的阻碍作用;同时,温度的升高有利于流动软化的进行,使得位错密度下降,抵消了热变形过程中的加工硬化,从而促使流动应力减小[10,11]。当变形温度恒定时,流动应力随应变速率的增加而增大,说明TC20钛合金还是应变速率敏感型材料。这是因为随着应变速率增加,合金在单位时间内的形变量增加,位错增殖速率加快,导致位错密度增加,位错运动受阻,临界切应力升高;同时流动软化过程时间缩短,位错的攀移与滑移不能充分进行,从而使得流动应力增大[12,13]。流动软化是钛合金高温变形过程真应力-真应变曲线上呈现的典型特征,一般认为流动软化行为与变形造成的热效应有关[14]。

温升曲线,应变速率,温升曲线,钛合金


利用TC20钛合金热压缩试验所获得的真应力-真应变曲线数据,根据式(2)可计算不同变形条件下的温升值。图3为不同变形温度、应变速率和应变下所对应的温升曲线。可以看出,当应变速率一定时,变形热导致的温升与温度成反比,即随变形温度的升高而降低。这是因为变形温度越高,试样与外界环境中的温差越大,热量散失速度加快,热压缩产生的变形热可以迅速散失;高温变形时变形抗力降低,单位体积变形所需要的能量减少[16,17]。当变形温度为940℃,应变速率为0.001s-1和10s-1时,变形温升的最大值分别为4.31和21.87℃,相差约5倍,说明变形热造成的温升随着应变速率的增加而增大。这是因为在低应变速率下,试样的变形热大部分能够通过夹具散失到环境中,对变形试样的温度影响不大;而在高应变速率下,变形抗力增大,试样变形时间较短,单位时间内的变形量增大,产生的变形热在短时间内来不及散失而大量存储于试样内部,导致试样温度急剧上升[18]。2.3 局部流动工艺参数范围及其分析

【参考文献】:
期刊论文
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博士论文
[1]损伤容限型TC4-DT合金锻件组织性能控制研究[D]. 彭小娜.西北工业大学 2014



本文编号:2976656

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