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应变速率对铸态Ti40全β型阻燃钛合金航空航天钛合金AlloyC热变形行为的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-07-30
航空发动机向着高推重比的发展使得工作环境变得越来越苛刻，普通钛合金零件很难满足这种条件下的力学性能要求，且容易起火，为此各国开展了阻燃钛合金的研究。Ti40(Ti-25V-15Cr-0.2Si)合金是西北有色金属研究院研制的一种全β型阻燃钛合金，和美国的阻燃钛合金AlloyC(Ti-35V-15Cr)相比，Ti40合金减少了V元素的含量，增加了Si元素，降低了生产成本，是较有发展前景的阻燃钛合金。该合金具有良好的阻燃性能和高温性能，但在开坯时容易产生裂纹，使高温变形变得困难。另外，钛合金在热变形过程中，内部的显微组织会经历一系列动态变化，这会影响其加工性能和力学性能，而热力参数(应变速率、变形温度等)的选择，会对变形组织产生重大的影响。为此，本文拟通过压缩试验，研究应变速率对铸态Ti40合金的流动应力及变形组织的影响，并分析其变形机制，研究结果可对其锻造工艺的制定和组织性能的控制提供理论指导。
实验材料为铸态Ti40合金，其原始组织为粗大等轴的β晶粒。把铸态Ti40来料加工成Φ8mm×12mm的圆柱体，在Gleeble热模拟试验机上进行等温恒应变速率压缩试验。应变速率分别为0.001、0.01、0.1和1.0s-1；变形温度分别为950、1000、1050和1100℃；变形程度60%。采用电阻加热，由焊接在试样侧表面中部的热电偶实时测量温度，控温精度±5℃。试样的升温速率为10℃/s，保温时间为5min，压缩至设定的变形程度后空冷至室温。
在不同的温度下，流动应力随应变速率的增大而增大。在所有应变速率下，真应力-真应变曲线均呈稳态流动型。在不同的温度下，温度越低，发生动态再结晶的应变速率越小，随温度的升高，发生动态再结晶的应变速率向高应变速率扩展。在不同的温度下，动态再结晶晶粒的体积分数和平均尺寸均随应变速率的减小而增大。动态再结晶程度总体上比较低，最大的体积分数在20%左右，平均尺寸为19.2～47.0μm。从降低能耗、提高加工性能和力学性能等角度考虑，在950～1000℃，应变速率以小于0.1s-1为宜；在1050℃附近，应变速率以小于1.0s-1为宜；在1100℃附近，应变速率在1.0～0.001s-1均是适宜的。
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