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應(yīng)變速率對鑄態(tài)Ti40全β型阻燃鈦合金航空航天鈦合金AlloyC熱變形行為的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-07-30
航空發(fā)動機向著高推重比的發(fā)展使得工作環(huán)境變得越來越苛刻，普通鈦合金零件很難滿足這種條件下的力學性能要求，且容易起火，為此各國開展了阻燃鈦合金的研究。Ti40(Ti-25V-15Cr-0.2Si)合金是西北有色金屬研究院研制的一種全β型阻燃鈦合金，和美國的阻燃鈦合金AlloyC(Ti-35V-15Cr)相比，Ti40合金減少了V元素的含量，增加了Si元素，降低了生產(chǎn)成本，是較有發(fā)展前景的阻燃鈦合金。該合金具有良好的阻燃性能和高溫性能，但在開坯時容易產(chǎn)生裂紋，使高溫變形變得困難。另外，鈦合金在熱變形過程中，內(nèi)部的顯微組織會經(jīng)歷一系列動態(tài)變化，這會影響其加工性能和力學性能，而熱力參數(shù)(應(yīng)變速率、變形溫度等)的選擇，會對變形組織產(chǎn)生重大的影響。為此，本文擬通過壓縮試驗，研究應(yīng)變速率對鑄態(tài)Ti40合金的流動應(yīng)力及變形組織的影響，并分析其變形機制，研究結(jié)果可對其鍛造工藝的制定和組織性能的控制提供理論指導。
實驗材料為鑄態(tài)Ti40合金，其原始組織為粗大等軸的β晶粒。把鑄態(tài)Ti40來料加工成Φ8mm×12mm的圓柱體，在Gleeble熱模擬試驗機上進行等溫恒應(yīng)變速率壓縮試驗。應(yīng)變速率分別為0.001、0.01、0.1和1.0s-1；變形溫度分別為950、1000、1050和1100℃；變形程度60%。采用電阻加熱，由焊接在試樣側(cè)表面中部的熱電偶實時測量溫度，控溫精度±5℃。試樣的升溫速率為10℃/s，保溫時間為5min，壓縮至設(shè)定的變形程度后空冷至室溫。
在不同的溫度下，流動應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增大而增大。在所有應(yīng)變速率下，真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線均呈穩(wěn)態(tài)流動型。在不同的溫度下，溫度越低，發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)變速率越小，隨溫度的升高，發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)變速率向高應(yīng)變速率擴展。在不同的溫度下，動態(tài)再結(jié)晶晶粒的體積分數(shù)和平均尺寸均隨應(yīng)變速率的減小而增大。動態(tài)再結(jié)晶程度總體上比較低，最大的體積分數(shù)在20%左右，平均尺寸為19.2～47.0μm。從降低能耗、提高加工性能和力學性能等角度考慮，在950～1000℃，應(yīng)變速率以小于0.1s-1為宜；在1050℃附近，應(yīng)變速率以小于1.0s-1為宜；在1100℃附近，應(yīng)變速率在1.0～0.001s-1均是適宜的。
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