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应用加工图研究Ti-22Al-25Nb合金的热变形行

   2014-10-21 IP属地 陕西5200
   Ti-22Al-25Nb(原子分数,下同)合金由于具有较高的断裂韧性、抗蠕变性、塑性和比强度等,而成为可以在航空发动机压气机盘上使用的最具潜力的结构材料之一。但是,该合金的显微组织和力学性能对热加工工艺参数十分敏感,传统方法主要是通过反复摸索热成形工艺,从而确定合适的热变形工艺参数,这样会造成该合金工件的试制周期较长、耗资较大。因此,为了优化Ti-22Al-25Nb合金的热加工工艺路线,避免不均匀变形和开裂等热变形缺陷的产生,应用加工图研究了Ti-22Al-25Nb合金在不同热变形条件下的热变形行为。
  采用等温热压缩试验研究了Ti-22Al-25Nb合金在变形温度为940~1 060 ℃、变形速率为0.001~10 s-1、高度减小量为50%的条件下的热变形行为。通过对应力-应变曲线、动力学和热加工图的分析,得到了该合金的“加工安全区”和“塑性失稳区”,从而达到在热加工过程中较好地控制显微组织演变的目的。研究结果表明:Ti-22Al-25Nb合金的流变应力对变形温度和变形速率均较为敏感。在热变形过程中,流变应力会随着变形温度的升高和变形速率的降低而减小。采用Arrhenius型双曲正弦函数建立了Ti-22Al-25Nb合金在α2+β/B2+O三相区(940~1 000 ℃)以及α2+B2两相区(1 000~1 060 ℃)温度范围内的本构方程,并计算出该合金在α2+β/B2+O三相区和α2+B2两相区的热变形激活能Q值分别为788.77 kJ/mol和436.23 kJ/mol。基于动态材料模型(DMM)和Murty塑性失稳准则建立了该合金在真应变为0.6的条件下的热加工图。从热加工图中可以看出,功率耗散率的峰值区分别出现在1 060 ℃/0.001 s-1和940 ℃/0.001 s-1。前者的峰值效率为56%,变形特性为动态再结晶;后者的峰值效率为51%,变形特性为片层组织球化。Ti-22Al-25Nb合金在变形温度为940~1 060 ℃以及较高的变形速率(≥1 s-1)下变形时,会出现绝热剪切带和局部塑性流动现象,该区域在热加工时应予以避免。
 
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