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剖析钛弯头在不同热变形下的流变应力

编辑:潍坊创一新材料科技有限公司时间:2022-04-23

  目前,航空结构材料的设计理念已逐渐从简单的静强度设计转向现代损伤容限设计。钛弯头在一定强度条件下要求具有较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率。TC4-DT钛合金是我国在这一理念下开发的一种新型耐损伤钛合金。目前,对TC4-DT钛合金的研究主要集中在损伤容限性能上,对其热成形行为的研究较少。由于TC4-DT钛合金的显微组织对其损伤容限性能有很大影响,因此研究TC4-DT钛合金的高温变形机理具有重要意义。有学者研究了TC4-DT钛合金热压缩变形过程中变形温度、应变速率和变形程度对流动应力和组织的影响,建立了钛合金Arrhenius型热变形本构方程,分析了动态再结晶行为,为实际生产提供了理论参考。

  通过相关实验,从TC4-DT钛弯头合金在不同热变形条件下的真实应力-应变曲线可以看出,在变形初期,钛合金具有加工硬化效应,流动应力随应变的增加而增大,在很小的应变下,流动应力达到峰值;然后,软化机制占据了主要位置。流变应力的流变软化比低应变速率下越显明,钛合金的变形抗力随温度的升高而降低。在较低温度(如850℃和900℃)下,应力软化随着应变的增加而逐渐减小。此外,在高应变率下,这种现象相当显明。在应力峰值后,流动应力随着应变的增加而减小,当应变达到一定程度时,流动应力的减小趋于缓和;在较高温度(如950~1000℃)下,当应变速率低于10s-1时,流动应力呈稳态之字形波动,呈现连续软化过程;当变形温度为950,应变速率为10s1时,应力随应变的增加而增加,表明加工硬化一直占主导位置。

  实验结果表明,TC4-DT钛弯头合金的热激振力为971.67kjmol-,远大于纯a、B钛合金的自扩散激振力。其原因可能与热变形中的同时相变行为有关。钛合金中很少有滑移系能在低温下启动,位错在晶界等缺陷处积累,不能通过扩散控制的回复机制释放,表明钛合金在这种条件下的热变形受高温扩散以外的过程控制。同时,观察了钛合金的流变应力曲线。结果表明,钛合金在低温下的热变形过程以动态再结晶曲线为特征,表明动态再结晶软化机制在钛合金的热变形过程中占主导位置。因此,认为钛合金在热变形过程中发生了动态再结晶。

  结论:

  TC4-DT钛合金在热压缩变形过程中的流动应力随应变速率的增加而显明增加,低温高应变速率下的流动软化比低应变速率下越显明。在高温下,即使没有软化,加工硬化仍然占主导位置。

剖析钛弯头在不同热变形下的流变应力