- 文档大小:2.08 MB
- 文档格式:pdf
- 约 5页
- 2022-03-25 发布
- 举报
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
- 1、本文档共5页,内容下载后可编辑。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
变形方向对TiAl合金二次热变形行为的影响51变形方向对TiAI合金二次热变形行为的影响EfleetofDirectiononFlowBehaviorofTiA1AlloyinSecondaryHotDeformation司家勇,高帆,张继。(1中南林业科技大学机电工程学院,长沙410004;2钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081)—SIJiayong。GAOFan。。ZHANGJi(1CollegeofMechanical&ElectricalEngineering。CentralSouthUniversityofForestry&Technology,Changsha410004,China;2HighTemperatureMaterialResearchDivision。CentralIronandSteelResearehInstitute,Beiiing100081,China)摘要:通过等温热压缩实验研究变形方向对经一次锻造后的Ti一46.2A1~2.5V一1.0Cr-0.3Ni合金热变形行为的影响,所选定的二次热变形方向垂直或平行于一次锻造应力轴方向,试样初始组织状态分别为锻造态、去应力退火态和双态组织。结果表明:变向二次热变形均加快了三种热处理状态钛铝合金加工硬化率的衰减过程;对于其中具有双态组织的钛铝合金继续施加变向或不变向二次热变形均有利于减小流变软化程度,提高二次热变形后的组织均匀性。进一步的微观组织观察表明,变向二次热变形与不变向二次热变形相比,更有利于合金的残余层片分解和动态再结晶的进行。关键词:钛铝合金;变形方向;二次热变形中图分类号:TG146.2文献标识码:A—文章编号:1()()1-4381(2010)12-005104—Abstract:TheflowbehaviorofalreadyforgedTi一46.2A12.5V一1.OCr一0.3Nialloybytheisothermalcompressionexperimentswasinvestigated.Thedirectionofsecondaryhotdeformationwastakentobeverticalorparalleltotheformerforgingaxis(reversedorunreverseddeformation).Specimens—havethreekindsofstartingmicrostructures,asforged,reliefannealedandduplex.Theresultsshowthatreverseddeformationcanacceleratethedeclineofworkhardeningrate.Andcomparedwithother—tWOmicrostruetures,theduplexmicrostructurehasthelowestsofteningdegreeinreversedorunre—versedsecondaryhotdeformation.Accordingtotheresultsofmicrostructureobservation,thereversedsecondaryhotdeformationcanbefavorabletothebreakdownanddynamicrecrysta11izationofremanentlamellarstructure.Keywords:TiMalloy;direction;secondaryhotdeformation高温锻造能够显著细化合金显微组织,是提高TiAl合金室温延性和工程应用性能的一种重要方法。其高温锻造后的显微组织主要由再结晶后生成的细小等轴晶粒构成,但一般仍分布有较多的残余层片,这些残留层片很难在后续热处理过程中被消除,影响着TiAl合金实际应用的可靠性。因而,需对其进行二次热变形,以增大变形量,进一步破碎一次锻造后的残余层片团,使组织更为细小、均匀,获得更加良好的力学性能水平。本工作以一次锻造锻坯为基础,通过等温热压缩实验研究了TiAl合金不同初始组织状态下变形方向对其二次热变形的变形抗力、加工硬化率和流变软化程度的影响,并初步对比分析了二次热变形后的微观组织变化。1实验方法—实验合金名义成分(原子分数/)为Ti一46.5A12.5V一1.0Cr一0.3Ni,采用自耗+凝壳的双联工艺冶炼而成,经1320 ̄C、150MPa、3h热等静压处理消除铸造缺陷。热等静压后的铸锭加工为q ̄105mm×140mm52材料工程/2010年12期℃℃的圆柱形坯料。坯料经1200预热后,在1100环境下进行近等温锻造开坯,压下量70。在一次锻造锻坯均匀变形区域内分别切取与一次锻造应力轴方向平行和垂直的高温热压缩试样,进行不同制度的热处理,相应热处理工艺和组织状态如表1所示。压缩试样加工尺寸为q,10mm×18mm,端面涂覆玻璃润滑剂后,在Gleeble一1500型热模拟试验机上沿一次锻造应力轴的平行和垂直方向进行等温热压缩实验,分别称为不变向二次热变形和变向二次热变形。热压缩条件为温度℃1000,应变速率0.Is_。,压下量7O。试样变形结束后立即水淬,以保留变形组织。利用电火花线切割将试样沿轴向切开,经机械抛光、腐蚀后,光学金相试样采用2HF+10HNO。+88Ho(体积分数)溶液腐蚀,采用光学金相显微镜进行显微组织观察。表I合金初始热处理制度与组织状态Table1Heattreatmentandstartingmicrostructureoftestalloys2结果与分析℃三种热处理状态的实验合金在1000、0.1s实验条件下,分别进行不变向和变向二次热变形,所获得的典型流变曲线如图1所示。可见,TiA1合金进行二次热压缩变形时,随着应变的增加,开始时应力迅速增加,当应变达到一定值后,真应力达到最大,即峰值应力;以后随着应变的增大,真应力逐渐减小,并最终有可能达到一个相对稳定的值,即稳态应力。显然,这种现象是变形过程中应变硬化和动态软化共同作用的结果。在刚刚开始变形时,主要以应变强化为主,导致真应力增加,随着变形量的增大,动态回复和动态再结晶逐渐增强,在某一变形量处,两者达到平衡,真应力不再继续增加,从而导致峰值应力的出现。当继续进行变形时,动态软化作用大于形变硬化,从而导致真应力的下降;随着变形量的进一步增大,动态软化和应变硬化达到平衡,导致稳态流变抗力的出现。从流变曲线应力一应变数值来看,变形方向对三种组织状态实验合金二次热变形时的变形抗力影响趋势相同,变向二次热变形的峰值应力和稳态流变应力均较不变向二次热变形的稍有升高。这是由于锻造态和去应力退火状态的合金二次热变形前的组织都由粗大j}=图1不同热处理状态不变向和变向二次热变形流变嗌线(a)锻造态;(b)退火态;(c)双态—Fig.1Thetruestressstraincurvesofsecondaryhotdeformationwithdifferentheattreatments—(a)asforged;(b)reliefannealed;(c)duplex的残留层片团和等轴晶粒组成。当合金沿着一次锻造应力轴方向继续进行第二次热变形时,残留层片不会向着另外的方向发生偏转,只是继续碎化和分解,并发生动态再结晶,所需的能量较低,因此对应的变形抗力也较低。但当合金二次热变形的方向与一次锻造应力轴方向垂直时,一次变形时发生倾转的层片团,在继续破碎分解的同时,又要向着垂直的方向再次重新偏转,这个过程需要较高的能量才能完成,因此对应的变形抗力稍高。2.1加工硬化率根据公式一[a/ae];.[】计算了三种组织状态实验合金热压缩曲线达峰值前不同应变阶段的加工硬化率,其中为真应力,e为真应变,为应变速率,T为变形温度,结果如图2所示。对于三种不同热处理状态的实验合金,加工硬化率均随应变量的增加迅速降低,然后逐渐趋于稳定状态。不变向二次热变形时,加工硬变形方向对TiAl合金二次热变形行为的影响53化阶段的初始加工硬化率随着合金热处理制度的不同而发生改变,从锻态、去应力退火态到双态组织,相应的初始加工硬化率在不断升高,且初始应变值也在不断增大;对于变向二次热变形,不同热处理组织状态实验合金的初始加工硬化率数值相近,仅初始应变数值在不断增大。分析变形方向对实验合金二次热变形加工硬化率的影响,变向二次热变形加快了加工硬化率的下降速率,即加速了钛铝合金加工硬化率的衰减过程。、:-__R_eversedTmestrainTruestrain图2不同热处理状态不变向和变向二次热变形加工硬化率(a)锻造态;(b)退火态;(c)双态Fig.2Workhardeningrateofsecondaryhotdeformationwithdifferentheattreatments—(a)asforged;(b)reliefannealed;(c)duplex研究发现,热加工过程中钛铝合金始终受加工硬化和流变软化的影响,而动态再结晶通常是其流变软化的主要机制[1。在真应力一真应变曲线峰值出现前钛铝合金中已发生动态再结晶软化。因而,根据加工硬化率分析结果可以推测,变向二次热变形有利于促进钛铝合金动态再结晶的发生,破碎一次锻造残余层片组织。‘2.2流变软化程度不同热处理状态合金二次变形流变软化程度可用一l的差值来进行计算,其中是真应力一真应变曲线上的峰值应力,dr。为稳态流变应力,均取为真应变量为1.0时所对应的真应力。三种热处理状态实验合金不变向和变向二次热变形计算获得的流变软化程度如图3所示。初始组织为锻造态的实验合金不变向和变向二次热变形的流变软化数值均较退火态和双态组织状态要高,而变向和不变向二次热变形对锻造态初始组织实验合金的流变软化程度影响较大,对双态初始组织的实验合金影响较小。一般合金软化程度越高,发生局部应变的趋势越显著,不利于合金的稳态塑性流变。可见,钛铝合金一次锻造组织经热处理获得双态组织后,继续施加变向或不变向二次热变形均有利于减小流变软化程度,提高二次热变形组织的均匀性。2.3二次热变形组织三种热处理状态合金经变向和不变向二次热变形后的光学显微组织如图4所示。对于锻造态和退火态Startingmicrostructure图3不同热处理状态不变向和变向二次热变形流变软化程度Fig.3Softeningdegreeofsecondaryhotdeformationwithdifferentheattreatments初始组织实验合金,变向二次热变形与不变向二次热变形相比,大量残余层片区域被破碎,等轴晶粒体积分数增加,动态再结晶进行的程度更加完全,组织中已经没有粗大连续的残留层片分布,显微组织得到明显细化;而对于双态初始组织实验合金,变向二次热变形与不变向二次热变形相比,微观组织变化差异较小,仅变向二次热变形后显微组织中的细小层片团和等轴晶粒的边界出现较多的等轴晶粒。综合微观组织观察结果,相对于不变向二次热变形,变向二次热变形有利于合金的层片分解和动态再结晶的进行,有利于合金显微组织的均匀化。瓮.I普Iu0口≥0OOOOOOO加m∞日d\3aQUlua054材料工程/2010年12期3结论图4不同热处理状态不变向和变向二次热变形组织(a)锻造态不变向;(b)锻造态变向;(c)退火态不变向;(d)退火态变向;(e)双态不变向;(f)双态变向Fig.4Microstructureofsecondaryhotdeformationwithdifferentheattreatments——(a)asforgedandunreversed;(b)asforgedandreversed;(c)reliefannealedandunreversed;(d)reliefannealedandreversed;(e)duplexandunreversed;(f)duplexandreversed(1)变向二次热变形加快了三种热处理状态钛铝合金加工硬化率的衰减过程,有利于促进钛铝合金动态再结晶的发生,破碎一次锻造残余层片组织。(2)变向二次热变形有利于降低锻造态组织钛铝合金变形过程中的流变软化程度,对于具有双态组织实验合金,继续施加变向或不变向二次热变形均有利于减小流变软化程度,提高二次热变形组织的均匀性。(3)对于一次锻造变形后经三种热处理状态的钛铝合金,变形方向对其二次热变形后的组织有显著影响,变向二次热变形与不变向二次热变形相比,更有利于合金的层片分解和动态再结晶的进行。[1]E27[3]E43参考文献—SEMIATINSL,SEETHARAMANV,JAINVK.Microstructuredevelopmentduringconventionalandisothermalhotforgingofanear-gammatitaniumaluminide[J].Metall&MaterTrans—A,1994。25(12):27532768.LIUCT,SCHNEIBELJH,MAZIASZPJ.Tensileproperties—andfracturetoughnessofTiAlalloyswithcontrolledmicrostruc—tures[J].Intermetallies,1996,4(6):429440.ⅡSE ̄ATINSL.Wroughtprocessingofingot-metallurgygamma—TiAlalloys ̄A].KIMYW.WAGNERR.YAMAGucHI^疋Gain—maTitaniumAluminides[C].Warrendale:TMS,1995.509524.FURRERD,HOFFMANRR,KIMYW.Fundamentalsofgammatitaniumaluminides[A].KIMYw,WAGNERR,—YAMAGucHIM.GaromaTitaniumAluminides[-C ̄.Warrenda—le:TMS,1995.6l1618.(下转第65页)——非晶态NiPZrO复合镀层的耐磨性能65——(3)非晶态NiPZrO。复合镀层在35o ̄C热处理温度下已转变为晶态结构,镀层具有最高的耐磨性能,其磨损方式为磨粒磨损和脆性剥离。[1][23[3][4][5][6][7][8]参考文献———GUOZhongeheng,XURuidong,ZHUXiaoyun.Studiesonthe———wearresistanceandthestructureofelectrodeDositedRENiWP—SiCPTFEcompositematerials[j].SurfaceandCoatingsTech—nology,2004,187(23):14l一145.梁志杰.现代表面镀覆技术[M].北京:国防工业出版社,2005.—295296.孔晓丽,刘勇兵,杨波.纳米复合材料的研究进展[J].材料科学—与工艺,2002,10(4):436441.—ZHA0Ouogang,ZHOUYuebo.ZHANGHaijun.Sliding—wearbehaviorsofelectr0depositedNicompositecoatingscontainingmicrometerandnanometerCrparticles[J].Transactionsof—NonferrousMetalSocietyofChina,2009,19(2):319323.—CIUB0TARIUAC,BENEALD,MAGEALV,eta1.ElectrochemicalimpedancespectroscopyandcorrosionbehaviourofA12O3一Ninanocompositecoatings[J].ElectrochimicaActa,—2008,53(13):45574563.—WANGChao,ZHONGYunBo,WANGJiang,eta1.Effectof—magneticfieldonelectroplatingNi/nanoAI2O3compositecoating—[J].JournalofE1ectr0ana1yticalChemistry,2009,630(12):—4248.ABDEIAA,KHAIEDMI,ABDELHZ.EnhancementofwearresistanceofductilecastironbyNiSiCcompositecoating—[J].wear,2006,260(910):10701075.VAEZIMR,SADRNEZHAADSK,NIKZADL.Electrodepo一[9][102[11][12][13]———sitionofNiSiCnanotcompositecoatingsandevaluationofwearandcorrosionresistanceandelectroplatingcharacteristics[J].ColloidsandSurfacesA:PhysicochemicalEngineeringAspects,——2008,315(13):l76182.—SPANOUS,PAVIAT0UEA,SPYREILISN.Ni/nanoTiO2compositeelectrodeposits:texturalandstructuralmodifications—[J].ElectrochimicaActa,2009,54(9):25472555.——XIEYibing,HUANGChuanjun,ZHOULirain,eta1.Supercapacitorapplicationofnickeloxidetitaniananocomposite[J].—CompositesScienceandTechnology,2009,69(13):21082114.—TSUB0TAT,TANIIS,ISHIDAT,eta1.Compositeelectro—platingofNiandsurfacemodifieddiamondparticleswithsilanecouplingregent[J].DiamondandRelatedMaterials,2005,14——(37):608612.SHRESTHANK,TAKEBET,SAJIT.Effectofparticlesize———ontheco-depositionofdiamondwithnickelinpresenceofared—oxactivesurfactantandmechanicalpropertyofthecoatings[J].DiamondandRelatedMaterials,2006,15(10):157O一1575.—GULH,KILIEF,ASLANS,eta1.Characterjsticsofelectro———codepositedNiAI203nanoparticlereinforcedmetalmatrix—composite(MC)coatings_J].Wear,2009,267(58):976—990.收稿日期:2010021l;修订日期:201010-06…作者简介:许乔瑜(1955),男,博士,副教授,主要从事材料表面工程研究,联系地址:广州市华南理工大学材料科学与工程学院(510640),—Email:qyxu@scut.edu.cn米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米(上接第54页)—E53KIMYW.StrengthandductilityinTiAialloys_J].Intermetal—lics,1998,6(7):623628.[6]SEMIATINSL,CHESNUTTJC,AUSTINC,eta1.Process—ingofintermetallicalloys[A].NATHAIMV.Structuralinter—metallics[C].Warrendale:TMS,1997.263276.[7]MARTINP1,RHODESCG,MCQUAYPA.ThermomechanicalprocessingeffectsonmicrostructureinalloysbasedonYTiA1[A].DAROLIAR,LEWAND0WSKIJJ,LIUCT,eta1.—StructureIntermatallics[C].Warrendale:TMS,1993.177186.[8]SEMIATINSL,SEETHARAMANV,WEISSI.Hotworking—oftitaniumalloysanoverview[A].WEISSIE,SRINIVASANR,BANIAPJ,eta1.AdvancesintheScienceandTechnologyof—TitaniumAlloyProcessing[C].Warrendale:TMS,1997.373.L9]WURZWALLNERK,CLEMENSH,SCHRETTERP,eta1.FormingofgammaTiAlalloys[A].BAKERI,DAROLIAR,—WHITTENBERGERJD,eta1.HighTemperatureOrderedIntermatallicsAlloysVEC].Pittsburgh:MaterialsResearchSocie—ty,l993.867872.——r1O]SEETHARAMANV,SEMIATINSL.Plasticflowandmicrostructureevolutionduringhotdeformationofagammatitaniumaluminidealloy[J].Metall&MaterTransA,1997,28(11):—23092321基金项目:863国家高技术研究发展计划资助项目(2006AA03A204)——收稿日期:2009101l;修订日期:20100701作者简介:司家勇(1978),男,博士,讲师,研究方向:钛铝合金,联系地址:湖南省长沙市韶山南路498号中南林业科技大学机电工程学院—(410004),Email:sjy98106@163.corn
您可能关注的文档
- “离位”增韧复合材料准静态压入损伤特性研究.pdf
- “神舟七号”飞船舱外航天服防护头盔组件的研制.pdf
- “十二五”复合材料发展重点和方向解读.pdf
- “珠串”堆叠超结构的介孔铁酸锌的制备与表征.pdf
- (001)应变对正交相Ca2 P0.25 Si0.75能带结构及光学性质的影响.pdf
- 0.8设计系数用X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂行为.pdf
- 0.20mm CGO硅钢高温退火Goss晶粒起源及异常长大行为研究.pdf
- 0Cr16Ni5Mo低碳马氏体不锈钢的热变形行为及其热加工图.pdf
- 0Cr17Ni4Cu4Nb钢制螺钉断裂原因分析.pdf
- 1.5MW风机叶片模具加热工艺研究与技术创新.pdf
- 1.5MW风机叶片VARI工艺模拟分析及验证.pdf
- 2.5维机织复合材料低速冲击性能研究.pdf
- 2.25Cr-1Mo钢后续热处理中的磷偏聚行为.pdf
- 2A50锻铝三点弯曲试验与高分辨率CT成像分析.pdf
- 2A12与2A11铝合金超声波焊接工艺与组织研究.pdf
- 2MW风机复合材料叶片材料及工艺研究.pdf
- 3Cr2W8V模具钢激光表面相变硬化层性能的研究.pdf
- 3D打印技术及先进应用研究进展.pdf
- 3D打印技术研究现状和关键技术.pdf
- 5%鱼藤酮悬浮剂的研制.pdf
- 一夕落阳
- 该用户很懒,什么也没介绍
相关文档
- “离位”增韧复合材料准静态压入损伤特性研究.pdf2021-11-235页
- “神舟七号”飞船舱外航天服防护头盔组件的研制.pdf2021-11-233页
- “十二五”复合材料发展重点和方向解读.pdf2021-11-232页
- “珠串”堆叠超结构的介孔铁酸锌的制备与表征.pdf2021-11-235页
- (001)应变对正交相Ca2 P0.25 Si0.75能带结构及光学性质的影响.pdf2021-11-236页
- 0.8设计系数用X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂行为.pdf2021-11-237页
- 0.20mm CGO硅钢高温退火Goss晶粒起源及异常长大行为研究.pdf2021-11-237页
