TA15钛合金高温变形行为研究
TA15钛合金高温氧化行为
TA15钛合金高温氧化行为王琪;文智;易丹青;王斌;王福晶;肖东东;陈振湘【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2012(017)005【摘要】研究TA15钛合金在750～950℃,空气中氧化1～150 h的氧化动力学规律,采用SEM、XRD及EPMA测试技术分析该合金氧化层的显微组织形貌、相组成和复合结构,并对氧化膜的生成机理进行探讨.结果表明:合金在750、850和950℃温度下的氧化行为均符合抛物线规律,但在950℃以上随氧化温度的升高和保温时间的延长,氧化质量增加值持续升高,并远大于750℃和850℃时的氧化质量增加.750℃和850℃下氧化150 h后,合金氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/基体；950℃下氧化150 h后合金的氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/Al2O3/TiO2/Ti3Al/基体.【总页数】8页(P571-578)【作者】王琪;文智;易丹青;王斌;王福晶;肖东东;陈振湘【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG117.7【相关文献】1.新型镍基高温合金GH4282的高温氧化行为 [J], 石照夏; 颜晓峰; 段春华2.单晶高温合金NiCoCrAlYTa涂层高温氧化行为研究 [J], 李佩;云海涛;姜嫄嫄;刘建明3.镍基铸造高温合金Mar-M247的高温氧化行为 [J], 潘苗苗;高振桓;巩秀芳;隆彬;杨功显;宋小龙4.铸造镍基高温合金K35的高温力学和高温氧化行为 [J], 袁超;郭建亭;李云;李谷松;周兰章;王勇5.不同打磨下内燃机用GH4169镍基高温合金的高温氧化行为 [J], 刘义付;郑健新;孙瑞霞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一摘要：本文针对TA15钛合金热加工过程中的本构关系及微观组织演变进行了深入研究。
通过构建本构模型，探讨了热加工过程中材料流动应力与温度、应变速率及变形程度之间的关系，并利用该模型对微观组织进行了预测。
本文的研究不仅为TA15钛合金的优化热加工工艺提供了理论依据，而且为相关领域的金属材料热加工研究提供了有价值的参考。
一、引言钛合金作为一种轻质高强度的金属材料，因其良好的综合性能被广泛应用于航空、航天等重要领域。
TA15钛合金作为钛合金中的一种，其热加工性能对于产品的最终性能至关重要。
因此，研究TA15钛合金在热加工过程中的本构关系及微观组织演变，对于优化其热加工工艺、提高产品性能具有重要意义。
二、TA15钛合金热加工本构模型构建1. 实验方法与材料准备实验选用TA15钛合金为研究对象，通过单轴压缩实验，测定在不同温度、应变速率及变形程度下的流动应力。
实验材料经过适当的预处理，以保证实验结果的准确性。
2. 本构模型的建立基于实验数据，结合物理本构理论，建立TA15钛合金的热加工本构模型。
该模型能够描述材料流动应力与温度、应变速率及变形程度之间的关系，为后续的微观组织预测提供依据。
三、微观组织预测及分析1. 预测方法利用已建立的本构模型，结合有限元分析方法，对TA15钛合金在热加工过程中的微观组织进行预测。
预测过程中考虑了晶粒尺寸、相变等因素的影响。
2. 预测结果与分析根据预测结果，TA15钛合金在热加工过程中，随着温度的升高和应变速率的降低，晶粒尺寸逐渐增大，相变现象逐渐明显。
这表明在热加工过程中，合理控制加工参数对于获得良好的微观组织具有重要意义。
四、结论本文通过构建TA15钛合金热加工本构模型，探讨了材料流动应力与温度、应变速率及变形程度之间的关系，并利用该模型对微观组织进行了预测。
研究结果表明，本构模型能够较好地描述TA15钛合金的热加工行为，为优化其热加工工艺提供了理论依据。
《2024年TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》范文
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，TA15钛合金因其优良的力学性能和加工性能，在航空、航天及其他高技术领域得到了广泛应用。
然而，其热加工过程中的本构行为及微观组织演变对产品的最终性能具有重要影响。
因此，对TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测进行研究，对于优化其加工工艺、提高产品性能具有重要意义。
二、TA15钛合金热加工本构模型研究1. 本构模型概述本构模型是描述材料在热加工过程中应力、应变、温度和变形速率等参数之间关系的数学模型。
对于TA15钛合金，其热加工本构模型主要涉及应力-应变关系、流变行为及变形机制等方面的研究。
2. 实验方法通过高温拉伸实验、压缩实验等手段，获取TA15钛合金在不同温度、应变速率下的应力-应变数据。
同时，结合金相显微镜、电子背散射衍射等技术，观察其微观组织演变。
3. 本构模型建立与验证基于实验数据，建立TA15钛合金的热加工本构模型。
该模型应能准确反映其在不同热加工条件下的应力-应变关系、流变行为及变形机制。
通过与实验数据的对比，验证模型的准确性和可靠性。
三、微观组织预测研究1. 微观组织演变机制TA15钛合金在热加工过程中，其微观组织会发生明显的演变，包括相变、晶粒长大、析出相等。
这些演变机制对材料的最终性能具有重要影响。
2. 预测模型建立基于热力学理论、相图及实验数据，建立TA15钛合金的微观组织预测模型。
该模型应能反映其在不同热加工条件下的微观组织演变规律。
3. 预测结果分析通过对比预测结果与实际微观组织，分析模型的准确性和可靠性。
同时，探讨不同热加工参数对微观组织的影响，为优化加工工艺提供指导。
四、结论通过对TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测的研究，我们得到了以下结论：1. 建立了TA15钛合金的热加工本构模型，该模型能准确反映其在不同热加工条件下的应力-应变关系、流变行为及变形机制。
2. 建立了TA15钛合金的微观组织预测模型，该模型能反映其在不同热加工条件下的微观组织演变规律。
ta15钛合金板材高温变形行为及变速率热态气压成形研究
ta15钛合金板材高温变形行为及变速率热态气压成形研究ta15钛合金是一种广泛应用于航空航天、汽车和船舶等领域的重要金属材料。
在高温环境下，ta15钛合金的变形行为对于理解其力学性能和优化材料处理过程具有重要意义。
本文将探讨ta15钛合金板材在高温条件下的变形行为，并介绍变速率热态气压成形技术在此过程中的应用和研究。
在开始之前，让我们先了解一下ta15钛合金的基本特性。
ta15钛合金是一种α+β两相结构的钛合金，含有15%的钼和2.5%的铝。
它具有较高的强度、耐腐蚀性和热稳定性，因此被广泛应用于高温和高强度要求的工程领域。
1. 高温变形行为高温是ta15钛合金进行变形加工的常见工作条件之一。
在高温下，钛合金表现出与常温下不同的变形行为。
以ta15钛合金板材为例，其高温变形行为包括塑性变形和热蠕变。
1.1 塑性变形塑性变形是ta15钛合金在高温下的主要变形方式。
在高温条件下，钛合金的晶体结构发生变化，导致其具有较高的塑性和可变形性。
ta15钛合金板材在高温下可以通过压力、拉伸和弯曲等方式进行塑性变形。
1.2 热蠕变热蠕变是ta15钛合金在高温下的另一种变形行为。
热蠕变是指钛合金在高温和恶劣环境条件下受到外力作用而发生的变形。
在高温环境下，钛合金的晶体结构会发生相变和晶界滑移，从而导致材料发生形变。
2. 变速率热态气压成形技术变速率热态气压成形技术是一种应用于ta15钛合金板材的高温变形加工方法。
该技术结合了变速率冷热塑性变形和气压成形的优点，可以在高温下实现钛合金板材的复杂形状加工。
2.1 变速率冷热塑性变形变速率冷热塑性变形是指将钛合金板材在高温下进行快速冷却和加热的塑性变形过程。
通过快速冷却和加热的变形工艺，可以控制钛合金的晶体结构和相变行为，从而实现材料的形状调控和加工优化。
2.2 气压成形气压成形是利用气体压力对材料进行变形加工的一种方法。
在ta15钛合金板材的成形过程中，气压成形可以通过控制气体压力和温度来实现材料的精确变形和形状调控。
TA15钛合金高温变形行为研究
TA15钛合金高温变形行为研究TA15钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，属于高Al当量的近α型钛合金。
该合金既具有α型钛合金良好的热强性和可焊性，又具有接近于α+β型钛合金的工艺塑性，是一种综合性能优良的钛合金，被广泛用于制造高性能飞机的重要构件。
对金属热态加工过程进行数值模拟，需要确定材料对热力参数的动态响应特征，即材料的流动应力与热力参数之间的本构关系，这对锻造工艺的合理制定，锻件组织的控制以及成型设备吨位的确定具有科学和实际的指导意义。
中国船舶重工集团公司725所的科研人员以TA15合金的热模拟压缩试验为基础，研究了变形工艺参数对TA15合金高温变形时流动应力的影响，这些研究对制定合理的TA15合金锻造热加工工艺，有效控制产品的性能、提高产品质量提供了借鉴。
热模拟压缩试验所用材料为轧制态Φ55mmTA15合金棒材，相变点为995±5℃，将该棒料切割加工成Φ8mm×12mm的小棒料进行试验。
研究结果表明：（1）TA15合金在高温变形过程中，流动应力首先随应变的增大而增加，达到峰值后再下降，最后趋于稳定值。
同一应变速率下，随着变形温度的升高，合金的流动应力降低；同一变形温度下，随着应变速率的减小，合金的流动应力减小。
（2）TA15合金属于热敏感型和应变速率敏感型材料。
应变速率较小时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小；应变速率较大时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。
变形温度较低时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大；变形温度较高时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较小。
（3）建立了TA15合金高温变形时的流动应力本构方程，经显著性检验和相关系数检验，证明所建立的方程具有较好的曲线拟合特性，方程的计算值与实验数据吻合较好。
TA15钛合金电子束焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展行为研究
除焊缝 的头 部和尾 部 ， 取 其 中间部位 作 为疲劳试 样 ， 试 样 规格如 图 １所 示 。将疲 劳试 验 打 磨抛 光 ， 用腐
蚀剂 （ Ｈ Ｆ ： Ｈ Ｎ Ｏ ： Ｈ ０：１ ： ３ ： ７ ） 腐 蚀 焊接 接 头部 位 ， 利用 线 切 割 加 工 分 别 在 熔 凝 区 （ Ｆ ｚ） 和 热 影 响 区
空气 状态 ， 施 加最大应 力 为 ３ ８ ０ ＭＰ ａ ，采用 载荷 控 制
收 稿 日期 ： ２ ０ ０ ９ — １ ０ — １ ２ ； 修 订 日期 ： ２ ０ ０ ９ － １ ２ － ０ ８ 作 者 简介 ： 李行 志 （ １ ９ ７ ６ 一） ， 男， 博 士 研究 生 ， （ Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ） ｌ ｉ —
文 献 标识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１ ０ ０ ５ — ５ ０ ５ ３ （ ２ ０ １ ０ ） Ｏ １ － ０ ０ ５ ２ — ０ ５
钛合 金 以其 低密度 、 高 的 比强度 、 耐腐蚀 性 以及 可焊接性 等优异 的性能 在航空 航天 、 生物 医学 、 船 舶 制造等 领域 得 到 了 广泛 的应 用 － ３ ］ 。Ｔ Ａ １ ５是一 种
高铝含 量 的近 型钛合 金 ， 具 有 良好 的综 合力 学 性
能、 热稳 定性 能 以及焊 接和加 工性能 ， 在航 空航天 结
构件 中有大量 应 用 。电子 束 焊 接具 有 能量 密 度 大 、
热输入 小 、 焊 接速 度快 ， 变 形 小 等优 点 ， 特 别是 具 有 较大 的焊缝深 宽 比 ， 非常适 合于厚 板 钛合金 的焊 接
沿 垂 直于 焊接 方 向截取 疲 劳试 样 板材 ， 然 后 去 不 同 区域 的 疲 劳 裂 纹 扩 展 速 率 及 扩 展 特 点 的研 究 尚
基于加工图技术的TA15钛合金α+β两相区锻造工艺
基于加工图技术的TA15钛合金α+β两相区锻造工艺加工图能够反映在各种变形温度和应变速率下，材料高温变形时内部微观组织的变化，并且可对材料的可加工性进行评估。
在加工图的基础上对TA15钛合金进行深入了解，对优化钛合金热加工工艺参数、预测及提高钛合金产品性能又具有深远的影响。
标签：TA15钛合金；Prasad判据；加工图0 引言钛是1790年发现的一种化学元素，钛的比重为4.5。
金属钛是一种化学性能很稳定的金属。
钛合金具有良好的耐热性、成形性、耐蚀性和生物相容性，成为钛工业中的王牌合金[1]。
1 TA15钛合金TA15钛合金是通过α稳定元素铝的固溶强化，并加入了少量中性元素锆以及β稳定元素钼和钒强化合金。
该合金兼有α型和（α+β）型钛合金的优点，即具有较高的室温和高温强度、良好的热稳定性和焊接性能。
广泛应用于发动机的各种叶片、飞机的各种钣金件、大型壁板以及焊接承力框等。
2 钛合金热变形时的性能变化钛合金最常用的形变热处理方法是高温形变热处理和低温形变热处理。
形变热处理包括塑性变形和热处理两个工序，塑性变形和热处理通常一起完成。
钛合金形变热处理的基础是其变形强化和热处理强化的能力。
对TA15钛合金热变形行为的研究发现：（1）TA15合金在高温变形过程中，流动应力首先随应变的增大而增加，达到峰值后再下降，最后趋于稳定值。
（2）应变速率较小时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小；应变速率较大时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。
2.1 动态材料模型动态材料模型把工件当作耗散器，加工变形时获得的能量从两个方向消耗：热能和组织演变。
由塑性变形所引起的为功率耗散量（G）；由组织变化所引起的为功率耗散协量（J）[2]。
2.2 塑性失稳判断塑性失稳判断是预测金属材料塑性流动失稳现象的依据。
2.3 Prasad失稳判据3 基于Prasad判据的加工图制作根据Prasad等提出的塑性流动失稳判据，分别利用（1）和（3）绘制出功率耗散图和失稳图，将其叠加得到TA15钛合金的加工图。
TA15钛合金高温压缩变形行为与组织研究
， 因此 ，
本工作探究 了 Ｔ Ａ １ ５钛 合 金 在 高 温 下 变 形 过 程 中 应力． 应 变 特 点 和 组 织 演 化 的规 律 ， 并 研 究 了 变 形 量、 温度 和应 变 速 率对 Ｔ Ａ １ ５钛 合 金 高 温 变形 行 为
的影 响 。
晶粒 过 度长 大 ， 变形 过 程 采用 Ｂ型 热 电偶 对温 度进 行实 时测 量 以保证试 样 温度 能够 准确反 馈并 对其 进 行 有 效控 制 。在变形 后立 即喷雾水 淬 以保持 高温 变
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — ５ ０ ５ ３ ． ２ ０１ ３ ． ３ ． ０ ０ ５
中图分类号 ： Ｔ Ｇ １ ４ ６ ． ２ ３
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ５ ． ５ ０ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ２ ５ — ０ ５
圆柱 体 ， 实验 材料经差 热分析法 （ Ｄ Ｓ Ｃ） 测定 （ ＋
Ｂ ） ／ １ ３ 相变 点在 ９ ７ ０～ ９ ８ ０ ｏ Ｃ之 间 。在 Ｇ ｌ ｅ ｅ ｂ ｌ ｅ 一 ３ ５ ０ ０
Ｔ Ａ １ ５钛 合 金 具 有 高 比强 度 、 抗 蠕 变 性 和 耐 腐 蚀性 及 良好 的 焊 接 性 能 ， 在航 空领域应用广泛 ， 如
Ｔ Ａ １ ５是一 种 高 Ａ ｌ 当量 近 钛合 金 ， 其 名 义 化
学 成分 （ 质量 分数／ ％） 为 Ａ １ ６ ． ９ ６ ， Ｖ ２ ． ３ １ ， Ｚ ｎ ２， Ｍ ￣ ｂ ｌ Ｏ ｍｍ×１ ５ ａ ｒ ｍ 的
量４ ０ ％和 ６ ０ ％； 变形 温 度 ９ ０ ０～１ ０ ５ ０ ℃ 。在 １ ０ ０ ０ ｏ Ｃ
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言钛合金作为一种具有重要工业应用价值的金属材料，因其优良的力学性能和耐腐蚀性而备受关注。
TA15钛合金作为其中的一种典型代表，其热加工性能及微观组织预测研究对于优化其加工工艺、提高材料性能具有重要意义。
本文旨在通过建立TA15钛合金热加工本构模型，以及对其微观组织进行预测研究，为TA15钛合金的加工工艺优化和性能提升提供理论支持。
二、TA15钛合金热加工本构模型1. 材料与实验方法实验材料选用TA15钛合金，通过热模拟实验，获取不同温度、应变速率及应变条件下的流变行为数据。
实验过程中，采用先进的测控设备记录相关数据，确保数据的准确性和可靠性。
2. 本构方程的建立基于实验数据，通过数学方法建立TA15钛合金的热加工本构方程。
本构方程描述了材料在热加工过程中的流变应力、温度、应变速率及应变之间的关系，是预测材料热加工行为的重要依据。
3. 本构模型的验证与应用通过将本构模型预测结果与实际实验数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。
同时，将本构模型应用于TA15钛合金的实际热加工过程，为优化加工工艺提供理论支持。
三、微观组织预测研究1. 微观组织观察通过金相显微镜、扫描电子显微镜等手段，观察TA15钛合金在不同热加工条件下的微观组织变化。
这些变化包括晶粒大小、形状、分布以及相的变化等。
2. 微观组织预测模型的建立基于微观组织观察结果，结合热力学和相变理论，建立TA15钛合金的微观组织预测模型。
该模型能够预测不同热加工条件下TA15钛合金的微观组织演变规律。
3. 预测结果的分析与讨论通过对预测结果的分析，揭示TA15钛合金微观组织演变与热加工条件之间的关系。
同时，结合实际加工过程中的问题，讨论如何通过调整热加工条件来优化TA15钛合金的微观组织，进而提高其力学性能和耐腐蚀性。
四、结论本文通过建立TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究，得出以下结论：1. 建立的TA15钛合金热加工本构模型能够较好地描述材料在热加工过程中的流变行为，为优化加工工艺提供理论支持。
TA15_钛合金高温摩擦磨损性能研究
第52卷第10期表面技术2023年10月SURFACE TECHNOLOGY·151·TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究刘彬1，李晟1，毛玉刚1，李鹏飞1*，李亮亮2,3，孟宪凯1，王赛兰1，吴嘉诚1（1.江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013；2.吉林大学 机械与航空航天工程学院，长春 130025；3.沈阳飞机工业（集团）有限公司 创新研究院，沈阳 110000）摘要：目的为探究TA15钛合金高温耐磨性能的潜力，研究了TA15钛合金在室温~800 ℃下的摩擦磨损性能。
方法利用Rtec摩擦磨损试验机（Rtec，San Jose，USA）进行TA15钛合金的摩擦磨损性能测试，通过激光共聚焦显微镜、JSM-7800F扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）等手段，分析了TA15钛合金在不同温度下的磨痕形貌、成分变化以及磨损机理。
结果在不同试验温度下，微观组织没有出现明显变化，主要为等轴α相和β相；不同温度下的摩擦因数波动不大，从室温的0.279下降到600 ℃的0.224，而在800 ℃时，表面严重氧化导致摩擦因数增大到0.309；在室温~400 ℃时，试样表面磨痕不断变窄变浅，犁沟和磨屑不断减少，而到400 ℃以上时磨痕逐渐变宽，比磨损率也大幅增大，且在600 ℃时的磨损量最大；在600 ℃时，以氧化磨损为主，并伴随着磨粒磨损和黏着磨损，且表面磨痕形貌和宽度比较均匀；在800 ℃时磨损表面以黏着磨损和氧化磨损为主，并伴随着高温焊接的发生。
结论TA15合金表面的O元素含量随温度的升高而逐渐升高，并且氧化反应主要发生在β相内。
随着试验温度的升高，TA15钛合金磨损表面的氧化磨损现象也更加明显。
关键词：TA15钛合金；高温性能；磨损机理；氧化磨损；摩擦因数中图分类号：TG147 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)10-0151-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.10.011Tribological Properties of TA15 Titanium Alloyat Different High TemperaturesLIU Bin1, LI Sheng1, MAO Yu-gang1, LI Peng-fei1*, LI Liang-liang2,3,MENG Xian-kai1, WANG Sai-lan1, WU Jia-cheng1(1. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China;2. School of Mechanical and Aerospace Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China;3. Innovation Research Institute, Shenyang Aircraft Corporation, Shenyang 110000, China)收稿日期：2022-09-15；修订日期：2023-03-31Received：2022-09-15；Revised：2023-03-31基金项目：国家科技重大专项（2017ZX04001001）；江苏省自然科学基金青年基金（BK20210758）；中国博士后科学基金面上一等资助项目（2022M710060）；航空动力装备振动及控制教育部重点实验室开放基金（VCAME202208）；江苏省研究生实践创新计划（SJCX22_1849，KYCX22_3626）Fund：National Science and Technology Major Project (2017ZX04001001); Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20210758); China Postdoctoral Science Foundation Funded Project (2022M710060); Open Fund for the Key Laboratory of Vibration and Control of Aviation Power Equipment, Ministry of Education (VCAME202208); Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province (SJCX22_1849, KYCX22_3626)引文格式：刘彬, 李晟, 毛玉刚, 等. TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究[J]. 表面技术, 2023, 52(10): 151-159.LIU Bin, LI Sheng, MAO Yu-gang, et al. Tribological Properties of TA15 Titanium Alloy at Different High Temperatures[J]. Surface Technology, 2023, 52(10): 151-159.*通信作者（Corresponding author）·152·表面技术 2023年10月ABSTRACT: To investigate the high-temperature wear resistance potential of the TA15 titanium alloy, its tribological properties were studied at various temperatures, ranging from room temperature to 800 ℃. The Rtec Universal Tribometer (Rtec, San Jose, USA) equipped with a high-temperature furnace capable of reaching 1 000 ℃, with a heating rate of 100 ℃/min, was used to conduct friction and wear property tests on the TA15 titanium alloy. The impact of temperature on the friction coefficient and wear rate was analyzed. The wear morphology, composition changes, and wear mechanism of the TA15 titanium alloy at different temperatures were analyzed with a laser confocal microscope, a JSM-7800F scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrum (EDS), and X-ray diffraction (XRD). The study showed that there were no significant changes in the microstructure at different test temperatures, and the microstructure was primarily composed of equiaxed α and β phases. As the test temperature increased, the O element content on the surface of the TA15 titanium alloy continuously increased, and the oxidation wear phenomenon on the wear surface became more apparent. The wear width varied significantly at 200 ℃ and 400 ℃, owing to the small average width and depth at these temperatures. Although the wear width error was the smallest at 600 ℃, the wear depth error was the highest due to too deep partial scratches, indicating that abrasive wear was the primary factor. At 800 ℃, the specimen was extruded and deformed, resulting in a significantly increased wear width (about 2 300 μm).Furthermore, increased adhesive wear caused noticeable local tearing. At temperatures below the service temperature of 500 ℃, wear losses only slightly varied from 0.005 1 g to 0.004 3 g. However, at 600 ℃, the wear loss abruptly increased to 0.019 1 g, which was mainly due to TA15's excellent plasticity at that temperature. Additionally, the high temperature microhardness affected the wear loss and mechanism. Unexpectedly, at a test temperature of 800 ℃, the total mass increased by 0.019 4 g due to the softened TA15's compaction and obvious adhesive wear. The wear mechanism of TA15 at room temperature was primarily abrasive wear. At 200 ℃ and 400 ℃, the wear was mainly stripping wear and adhesive wear, accompanied by minor abrasive wear and oxidation wear. At 600 ℃, the wear was primarily oxidized, accompanied by abrasive wear and adhesive wear, with uniform surface wear morphology and width. At 800 ℃, the wear surface was mainly affected by adhesive wear and oxidation wear, accompanied by high temperature welding. At high temperatures, TA15's surface wear is mainly influenced by high temperature softening and surface oxidation. Worn surfaces are distributed with various particles of different morphologies, with Ti as the main element and N element detected at various spots, indicating that grinding ball particles are embedded in the substrate regardless of test temperature. Owing to Ti's high chemical activity, oxidation is inevitable, and the content of O element increases gradually with the rise in test temperature.KEY WORDS: TA15 titanium alloy; high-temperature properties; wear mechanism; oxidation wear; friction coefficientTA15（Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V）合金是典型的近α型中强度钛合金，具有高比强度、良好的热稳定性、较好的耐腐蚀性及焊接性能等优点，广泛应用于航空航天、船舶等领域[1]，因其优异的综合力学性能，成为承载复杂载荷结构件的重要材料之一，也是燃气轮机压气机叶片和压气机盘的重要材料[2-3]。
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》范文
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钛合金因其优异的力学性能和良好的耐腐蚀性，广泛应用于航空、航天、海洋工程等高技术领域。
其中，TA15钛合金作为一种高强度、低密度的金属材料，在许多应用领域表现出了显著的优势。
为了进一步探索TA15钛合金的性能特点及其应用潜力，本文将对其热加工本构模型及微观组织预测进行研究。
二、TA15钛合金热加工本构模型研究（一）本构模型概述本构模型是描述材料在热加工过程中应力、应变、温度和速度等参数之间关系的数学模型。
对于TA15钛合金而言，建立准确的热加工本构模型，有助于更好地掌握其热加工过程中的力学行为和工艺特点。
（二）模型建立与验证本研究通过实验方法获取了TA15钛合金在不同温度、应变速率和变形程度下的力学性能数据。
基于这些数据，建立了TA15钛合金的热加工本构模型。
同时，通过与实际生产过程中的数据进行对比，验证了模型的准确性和可靠性。
（三）模型应用TA15钛合金热加工本构模型的应用，主要包括优化工艺参数、预测材料性能和指导生产实践等方面。
通过该模型，可以更好地掌握TA15钛合金在热加工过程中的力学行为，从而为优化工艺参数和预测材料性能提供有力支持。
同时，该模型还可以为指导生产实践提供重要依据，提高生产效率和产品质量。
三、微观组织预测研究（一）微观组织概述微观组织是材料性能的重要决定因素之一。
对于TA15钛合金而言，其微观组织主要包括晶粒大小、相组成和分布等。
通过研究这些微观组织的演变规律，可以更好地掌握TA15钛合金的性能特点和应用潜力。
（二）预测方法本研究采用先进的计算机模拟技术，结合TA15钛合金的热加工本构模型和微观组织演变规律，建立了微观组织预测模型。
该模型可以有效地预测TA15钛合金在不同热加工条件下的微观组织演变情况。
（三）预测结果与分析通过微观组织预测模型，我们可以预测TA15钛合金在不同热加工条件下的晶粒大小、相组成和分布等情况。
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》范文
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言TA15钛合金因其良好的机械性能、高强度以及优秀的耐腐蚀性等优点，被广泛应用于航空、航天和造船等领域。
热加工过程对钛合金的微观组织和性能具有重要影响，因此，建立准确的热加工本构模型和预测微观组织变化，对于优化钛合金的加工工艺、提高产品性能具有重要意义。
本文将就TA15钛合金的热加工本构模型及微观组织预测进行深入研究。
二、TA15钛合金热加工本构模型研究（一）模型建立热加工本构模型是描述材料在热加工过程中应力、应变、温度和时间等因素关系的数学模型。
本文采用基于物理基础的Arrhenius型本构方程，通过引入应力和应变速率敏感因子，建立TA15钛合金的热加工本构模型。
（二）模型验证为了验证模型的准确性，我们进行了多组不同温度、应变速率和应力的热模拟实验。
通过将实验结果与模型预测结果进行对比，发现模型能够较好地反映TA15钛合金在热加工过程中的应力应变行为。
三、微观组织预测研究（一）预测方法微观组织的演变受多种因素影响，包括合金成分、热加工工艺等。
本文采用基于相场理论的微观组织模拟方法，结合TA15钛合金的热加工本构模型，预测其在不同热加工条件下的微观组织演变。
（二）预测结果分析通过模拟不同温度、应变速率和变形程度等工艺参数下的微观组织演变，我们发现TA15钛合金在高温低应变速率条件下，有利于获得均匀细小的微观组织；而在低温高应变速率条件下，则容易出现粗大晶粒和第二相粒子聚集等现象。
这些结果为优化TA15钛合金的热加工工艺提供了重要依据。
四、结论本文建立了TA15钛合金的热加工本构模型，并通过实验验证了模型的准确性。
同时，采用基于相场理论的微观组织模拟方法，预测了TA15钛合金在不同热加工条件下的微观组织演变。
研究结果表明，合理的热加工工艺参数对于获得优良的TA15钛合金微观组织和性能具有重要意义。
五、展望未来，我们将进一步深入研究TA15钛合金的热加工性能和微观组织演变规律，优化热加工工艺参数，以提高TA15钛合金的性能和降低成本。
TA15钛合金激光焊接温度场的测量与焊缝特征研究的开题报告
TA15钛合金激光焊接温度场的测量与焊缝特征研究
的开题报告
一、选题的背景和意义
TA15钛合金作为一种重要的结构材料，广泛用于航空、航天、汽车、船舶等领域。
由于其高强度、良好的延展性和抗腐蚀性，其制造难度和
加工难度较高。
激光焊接作为一种高效、精度高的加工方式，得到了广
泛的应用。
但是，激光焊接过程中涉及的温度场复杂多变，焊接参数的
选取对焊缝质量有很大的影响。
因此，本课题旨在研究TA15钛合金在激光焊接过程中的温度场及其对焊缝形态和性能的影响，为TA15钛合金激光焊接工艺的优化和提高焊接质量提供理论依据。
二、研究内容和方法
1. 利用热偶和红外热像仪等测试设备测量TA15钛合金激光焊接过
程中的温度场，并绘制出温度场图像。
2. 对实验结果进行数据分析和处理，分析激光焊接过程中的温度变
化及其对焊缝形态和性能的影响。
3. 制备TA15钛合金激光焊接试样，对焊缝进行显微结构观察和拉
伸试验等，分析焊缝的形态和性能，并与温度场进行相关性分析。
4. 针对实验结果与分析，优化TA15钛合金激光焊接工艺，提高焊
接质量。
三、预期结果和研究意义
预期研究结果将深入了解TA15钛合金激光焊接过程中的温度场，了解焊接参数的选取对焊缝形态和性能的影响，提高焊接质量。
本研究对
TA15钛合金激光焊接的优化和改进具有重要的理论指导意义和应用前景。
TA15钛合金高温氧化行为
［］ 李祖德， ９ 李松林， 慕岳， 赵 等． Ｏ ２ 世纪 中， 期的粉末冶金新 后
王 斌． ＡＩ Ｔ ５钛合金等温锻造工艺参数优化研究【］ 陕西： Ｄ．
西北工业大学，０６卜３ ２０：
Ｗ ＡＮＧ ｎ． ｔ ｙ ｏ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｏ ｈｅｍ ａ ｏ ｇ ｎ ｒ ｅ ｓ Ｂｉ Ｓｕｄ ｎ ｏ ｔ ｍｉ ａ ｉ ｆｉ ｔ ｒ ｌｆ ｒ ｉ ｇ ｐ ｏｃ ｓ ｏ ｓ
Ｆ ｇ９ Ｓ ｈ ｍａ ｉ ｌ ｓ ｌ ｎ ｅｏ ｉ ￣ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ Ａ １ ｌ ｙ ｂ ｔ ｅ ５ ５ ｉ ． ｃ ｅ ｔ ｉ ｕ 仃｛ｉ ｇ ｔ ｘ ｄ ｏ ｃ ａ ｉｍ ｆ ｃｌ ｔ ｈ Ｔ ａ ｌ ｅｗｅ ｎ ７ ０ ｔ ９ ０℃ ５ ｏ ｏ
ＲＥＦＥＲＥＮＣ ＥＳ
进展［ ． Ｊ 粉末冶金材料科 学与工程， ０ ３ ８３：０ — ０ ． 】 ２ ０ ， （） １ ２ ８ ２
ＣＨＥ Ｓｈ — ｉ ＨＵＡＮＧ — ｕ ． ｅ ｓ ａ ｓ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ Ｎ ｉ ， ｑ Ｂｏ ｙ ｎ Ｔｈ ｔ ｔ ｎ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｏ ｕ
ｇ ｓａｏ ｚｔ ｎｆｒ ｒｄｃｉｎｏ ｔｌ ｏ ｅｓ［ ． ｔｒ ｌ ａ ｔｍｉａｉ ｏ ｏ ｕ ｔ ｆＭｅ ｗｄｒ Ｊ Ｍａ ｉ ｓ ｏ Ｐ ｏ ａＰ 】 ｅ ａ
Ｓ ｉ ｃ ｄ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｏ ｏ ｅ ｔｌ ｒ ｙ ０ ３ （ ） ｃｅ ｅ ａ ｎ ｉｅ ｒ ｆ ｐ ｗｄ ｒ Ｍｅａｌ ｇ ，２ ０ ，８ ３ ： ｎ ｎ ｎ ｕ
ｆｍ－Ｓ ） Ａ１ ｃ ４ 。Ｔ ５合金在 ９ ０ ℃下 的氧化质量增加速 ． ５
率 远 远 大 于 ７ ０ ８０℃下 的质 量 增 加速 率 。 ５和 ５
不同热处理温度对TA15钛合金组织和力学性能的影响
不同热处理温度对TA15钛合金组织和力学性能的影响田 程，张雪敏，段晓辉，刘宇舟，王少阳（宝鸡钛业股份有限公司，陕西 宝鸡 ７２１０００）摘 要：本文研究了退火温度在７５０℃～９８０℃范围内ＴＡ１５钛合金大规格棒材的室温拉伸性能、冲击性能及其初生α含量的变化规律。
研究表明：在两相区内退火，随着退火温度的升高，其强度呈现先升高后降低的趋势，在８４０℃抗拉强度及屈服强度达到峰值，其塑性总体变化较小，与强度呈相反规律。
在８５０℃以下退火，随着温度的升高，初生α含量变化不大，其等轴化程度提高。
在８５０℃以上退火，随着退火温度的升高，其初生α含量发生骤降，次生α相逐渐粗化并长大，且冲击功和室温拉伸面缩Ｚ明显有所提升，强度变化不大。
关键词：ＴＡ１５钛合金；退火温度；显微组织；力学性能中图分类号：ＴＧ１５６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１９－０１６０－２Effects of Different Heat Treatment Temperatures on Microstructure and Mechanical Propertiesof TA15 Titanium AlloyTIAN Cheng, ZHANG Xue-min, DUAN Xiao-hui, LIU Yu-zhou, WANG Shao-yang（Ｂａｏ Ｊｉ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．ＬＴＤ， Ｂａｏｊｉ ７２１０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ， ｉｍｐａｃｔ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＴＡ１５ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｂａｒ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ７５０℃－９８０℃．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｚｏｎｅ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｆｉｒｓｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｐｅａｋ ａｔ ８４０℃． Ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｈａｎｇｅ ｉｓ ｓｍａｌｌ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｎｔｒａｒｙ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｗｈｅｎ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｂｅｌｏｗ ８５０℃， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｃｈａｎｇｅ ｍｕｃｈ， ｂｕｔ ｉｔｓ ｅｑｕｉａｘｉａｌ ｄｅｇｒｅｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ａｆｔｅｒ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ａｂｏｖｅ ８５０℃， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｄｒｏｐｓ ｓｈａｒｐｌｙ， ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｐｈａｓｅ ｃｏａｒｓｅｎｓ ａｎｄ ｇｒｏｗｓ ｕｐ ｇｒａｄｕａｌｌｙ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ Ｚ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ， ｂｕｔ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｃｈａｎｇｅ ｍｕｃｈ．Keywords: ＴＡ１５ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ； ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓTA15钛合金属于中强度钛合金，是一种通用型高Al 当量近α型钛合金，其名义成分为Ti-6AL-2Zr-1Mo-1V。
TA15钛合金的热变形微观组织与织构
TA15钛合金的热变形微观组织与织构李成铭;李萍;赵蒙;甘国强;薛克敏【摘要】The microstructures and textures of TA15 titanium alloy after hot deformation under different process parameters were investigated byXray diffractometry (XRD) and electron back scattering diffractometry (EBSD). The results indicate that microstructures of TA15 alloy appear obvious acicular martensiteα′phase after hot deformation and quenching. The plastic deformation is going to occur in the slip systems of (101) and (002) slip planes by first reaching the critical resolved shear stress. The strong recrystallization textures are achieved at low deformation temperature and low strain rate, which will be weakened with increasing the strain rate and temperature.%采用X 线衍射仪和EBSD分析研究近α型TA15钛合金在不同工艺参数下的热压缩变形组织和织构演变规律。
结果表明：TA15合金热变形后淬火组织中存在针状马氏体α′相；晶粒在(101)和(002)滑移面上的滑移率先达到临界分切应力，发生塑性变形，使组织细化，并最终导致变形组织的择优取向；在小应变速率(0.01 s-1)和低变形温度(950℃)条件下，动态再结晶分数较高，产生较强的再结晶织构；随着变形温度和应变速率的升高，材料晶粒取向性减弱。
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》范文
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一摘要：本文针对TA15钛合金热加工过程中的本构关系及微观组织演变进行了深入研究。
通过构建本构模型，预测了材料在热加工过程中的流变行为，并结合微观组织观察，分析了加工参数对微观组织的影响。
本文的研究对于优化TA15钛合金的热加工工艺，提高材料性能具有重要意义。
一、引言TA15钛合金作为一种高性能的金属材料，在航空、航天等领域有着广泛的应用。
其热加工过程中的本构关系及微观组织演变对于材料的性能具有决定性影响。
因此，研究TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测，对于优化加工工艺、提高材料性能具有重要意义。
二、TA15钛合金热加工本构模型构建1. 实验材料与方法采用TA15钛合金作为研究对象，通过热模拟实验，获取不同温度、应变速率下的流变数据。
利用金相显微镜、电子背散射衍射等技术手段，观察材料的微观组织变化。
2. 本构模型构建基于流变数据，采用合适的本构方程描述TA15钛合金的流变行为。
通过引入温度、应变速率等参数，构建出能够反映材料热加工过程中流变特性的本构模型。
3. 模型验证通过与实际流变数据的对比，验证所构建的本构模型的准确性。
结果表明，本构模型能够较好地反映TA15钛合金的热加工流变行为。
三、微观组织观察与分析1. 微观组织观察通过金相显微镜、电子背散射衍射等技术手段，观察TA15钛合金在热加工过程中的微观组织变化。
包括晶粒形态、晶界特征、相组成等方面的变化。
2. 加工参数对微观组织的影响分析不同热加工参数（如温度、应变速率等）对TA15钛合金微观组织的影响。
结果表明，加工参数对微观组织具有显著影响，适当的加工参数有利于获得良好的微观组织。
四、结果与讨论1. 本构模型预测结果利用构建的本构模型，预测TA15钛合金在不同热加工条件下的流变行为。
结果表明，本构模型能够较好地预测材料的流变行为，为实际生产过程中的工艺优化提供指导。
2. 微观组织预测及验证结合本构模型，预测TA15钛合金在不同热加工条件下的微观组织变化。
【国家自然科学基金】_ta15钛合金_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
科研热词 推荐指数 ta15钛合金 5 组织 2 电子束毛化技术 2 显微组织 2 显微硬度 2 力学性能 2 预锻成形 1 钛合金 1 近β 锻造 1 超塑性 1 自熔钎焊 1 组织特征参数 1 真空吸铸 1 热处理 1 激光技术 1 激光快速成形 1 溶质原子拖拽效应 1 晶粒粗化 1 晶界迁移各向异性 1 微观组织演化 1 应变速率 1 大型复杂整体构件 1 叶轮铸件 1 变形参数 1 动态再结晶 1 充型能力 1 元胞自动机模型 1 tal5钛合金 1 ta15合金 1 ta15 1 qcr0.8 1 electron beam surfi-sculpt, ta15 1 ti alloy, micros bp人工神经网络模型 1
推荐1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
2014年 科研热词 ta15钛合金 织构 组织 热变形 激光快速成形 扫描方式 微观组织 力学性能 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
科研热词 ta15钛合金 预测 钛合金 组织 热剪切旋压 性能 微观组织 强旋 平面压缩 难变形合金 边界条件 脉冲电流处理 经验模型 织构 组织形态 等轴α 相 等温近β 变形 电子束焊和钎焊复合焊 热力耦合 流动应力 晶粒细化 显微组织 损伤治愈 拉长α 相 弯曲性能 变形行为 压缩性能 力学性能 几何精度 两相区热加工 tal5钛合金
TA15钛合金的显微组织和力能性能
TA15钛合金的显微组织和力能性能在旋压变形下的效应摘要: TA15合金的管状工件在CNC旋压机上进行热旋压，对其显微构和力学性能在热旋压和热处理过程中进行观察和纺管测试。
结果显示：伴随旋压道次的增加，纤维的微观组织逐渐形成轴向方向，周围的微观组织也明显沿圆周方向伸长。
同时，抗拉强度增加但其伸长率不但在轴向方向而且在圆周方向减少。
当壁厚的变薄率升至接近或超过40%时，其抗拉强度增加和伸长率减少的速度越来越快，这意味着钛合金的管状工件通过强力旋压能被双向强化。
TA15合金旋压件的塑性能够通过用轻度减小抗拉强度的方法在不高于再结晶温度时退火处理提高。
关键字：TA15合金；热旋压；显微结构的变化；力学性能；退火1．引言随着航空航天工业的发展，对结构部件的高强度和低质量的要求越来越高，例如大型薄壁钛合金旋转工件有高的比强度，良好的耐腐蚀和适中的热稳定性[1-4]。
目前，这种工件主要通过板料的滚焊生产,焊缝存在于轴向方向可能减小筒形工件径向方向的强度。
强力旋压是其中生产筒形工件最有效的工艺之一,这种工艺的成形精度不小于筒形工件机械加工,材料利用率和机械性能也优于机械加工[5-8]。
此外,如同金属在强力旋压过程的轧制变形作用下一样,钛合金的微观组织和机械性能被明显的改善[9-13]。
CHANG[9-10]研究了2024和7075铝合金在旋压过程中微观组织的演化和其在微可纺性下显微结构的效应，获得了合理的包括用旋压和高韧性热处理制作薄壁管的工艺方法。
RAJAN[11]进行AISI 4130钢管的强力旋压实验和建立了纺成工件,筒形毛坯和旋压工艺参数之间机械性能的关系,并且通过控制管坯的初始结构明显提高了压力室的机械性能。
然而并没有系统地研究钛合金筒形工件在热旋压过程中的微观结构和组织性能。
在当前工作中,TA15合金筒形工件的热旋压实验在CNC旋压机上进行,同时旋压件在热旋压和退火处理过程中的微观结构和机械性能进行研究。
钛合金高温变形实验报告
一、实验目的1. 研究钛合金在高温下的变形行为。
2. 探究不同温度、不同变形速度对钛合金变形性能的影响。
3. 分析钛合金高温变形过程中的组织演变规律。
二、实验材料及设备1. 实验材料：某型号钛合金板材。
2. 实验设备：高温炉、万能试验机、金相显微镜、扫描电镜等。
三、实验方法1. 实验步骤：（1）将钛合金板材切割成所需尺寸。
（2）将钛合金板材放入高温炉中，按照预定的温度和时间进行加热。
（3）将加热后的钛合金板材取出，迅速放入万能试验机中进行压缩变形实验。
（4）观察钛合金板材的变形行为，记录变形量。
（5）对变形后的钛合金板材进行金相显微镜和扫描电镜观察，分析组织演变规律。
2. 实验参数：（1）实验温度：900℃、1000℃、1100℃。
（2）变形速度：1mm/min、2mm/min、3mm/min。
四、实验结果与分析1. 钛合金在高温下的变形行为（1）随着温度的升高，钛合金的变形抗力逐渐降低，变形量逐渐增大。
（2）在900℃时，钛合金的变形抗力较高，变形量较小；在1100℃时，钛合金的变形抗力较低，变形量较大。
（3）在相同温度下，随着变形速度的增加，钛合金的变形抗力逐渐增大，变形量逐渐减小。
2. 钛合金高温变形过程中的组织演变规律（1）在900℃时，钛合金板材经过压缩变形后，组织以等轴晶为主，晶粒尺寸较小。
（2）在1000℃时，钛合金板材经过压缩变形后，组织以等轴晶和细长晶为主，晶粒尺寸有所增大。
（3）在1100℃时，钛合金板材经过压缩变形后，组织以细长晶为主，晶粒尺寸较大。
五、结论1. 钛合金在高温下具有良好的变形性能，随着温度的升高，变形抗力逐渐降低，变形量逐渐增大。
2. 钛合金高温变形过程中的组织演变规律：在900℃时，以等轴晶为主；在1000℃时，以等轴晶和细长晶为主；在1100℃时，以细长晶为主。
3. 实验结果表明，高温变形对钛合金的组织和性能具有重要影响，为钛合金高温成形工艺的优化提供了理论依据。
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系 , 对应关系如图 6所示。 在高温条件下, 等效应变 !在塑性变形过程 中也是一个不可忽略的路径变量。许多研究实 验证实 , 累积塑性应变是决定材料显微组织演变 的主要参数 , 在本构方程中显示塑性应变项极为 有用。所以 , 考虑到应变 对流动应力的影响, 通 析
[ 7]
方程 ( 8)中的 D 1、 D 2、 D 3、 D 4 为待定系数。 采用最小二乘法对方程 ( 8)进行多元回归分 , 即可确定式中的待定系数。由于 TA15 合 金是应变速率敏感型合金, 考虑应变速率的显著 影响 , 拟合过程中对应变速率进 行分段拟合, 各
收稿日期 : 2010- 04- 20
[ 2~ 4]
主要为 : 在
应变速率较大 的情况 下, 合 金内部 原子扩 散受 阻, 变形产生的位错塞积来不及通过动态回复松 弛, 所以随着变形量的增加 , 位错蓄积越来越严 重, 并在一定情况下产生孪晶变 形, 改变晶粒取
选择如下:
向, 使合金在有利的方向上继续 变形, 如此反复
-1 -1
10692 02 10188 01
> 0 1s- 1
将表中回归系数代入方程 ( 8)并转化为指数 形式, 得到 TA15 合金的本构方程为 : . 02 ∀ exp 10692 T -1 0 . 18 -0 . 17 . 01 !> 0 . 1s : ∀ = 0 . 024! ∀ ! ∀ exp 10188 T !# 0 . 1s : ∀ = 0 . 016! ∀ !
[ 1]
( 1)变形温度: 1078K, 1128K, 1178K, 1228K, 1248K, 1268K, 1308K, 1358K; ( 2 ) 应 变 速 率 : 0 001s , 0 01 , 0 1 , 0 5s , 1 0s , 10 0s ; ( 3)变形程度: 最大变形程度 85 %; ( 4)冷却方式: 空冷。
稳态应力和峰值应力的影响较小 ; 应变速率较大时 , 变形温度对稳态应力和 峰值应力的影响较 大。变形 温度较 低时 , 应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大 ; 变形温度较高时 , 应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较 小。同时 , 还建立了 TA 15 钛合金高温变形时的流动应力本构方程 , 方程的计算值与实验数据吻合较好。 关键词 : TA15 钛合金 ; 流动应力 ; 本构方程 中图分类号 : TG166. 5 文献标识码 : A
- 1 - 1 - 1 -1 - 1 - 1
, 被广泛用于制造高性
2 试验结果分析
变形温度、 应变速率和应变对 TA15合金高温变 形时流动应力的影响分别如图 1 、 图 2和图 3所示。 从图 1 中可以看出, TA15 合金在高温变形 过程中, 流动应力首先随应变的 增大而增加, 达 到峰值后再下降, 最后趋于稳定值。同一应变速 率下 , 随着变形温度的升高 , 合金的流动应力降 低; 同一变形温度下 , 随着应变速率的减小 , 合金 的流动应力减小。 图 1( a) 与图 1 中的其它图有一处明显不同, 即随着应变的增加 , 应力迅速出现一个明显的应 力峰值, 随后发生应力振荡 , 出现不连续的屈服 现象。不连续屈服现象的产生原因
图 2 TA 15 合金高温变形过程中的稳态应 力
图 3 TA15 合金高温变形过程中的峰值应力
型关系, 即指数函数型、 幂函数型和双曲正弦型
3 本构方程的建立与检验
3 1 本构方程的建立 对于一般金属材料, 其稳态流动应力与应变 速率、 变形温 度之间的 关系遵从 三种 A rrhen iu s
关系 : !exp Q = A 1 exp ( n1 ∀ ) RT
图 6 对数应力与对数应变的关系 ( != 0 5s- 1 )
由图 6 可知, 对数应力与对数应变成线性关 系, 用方程可表示为: ∀ = q!
k
( 6)
式 ( 6) 中的 q 为常数 , k 为与材料有关的常 数, 此方程即为 f ( !) 的表达式。 将式 ( 6) 和式 ( 4) 代入式 ( 5) , 得到 TA15 合
-1 0 . 22 -0 . 25
!> 0 . 1s : R = 0 . 983385 以上结果说明自变量与因变量高度相关, 进 一步证明了回归方程具有很好的曲线拟合特性。 图 7 为本文建立的 本构方程的计算结果与 实验数据的对比情况。对图中数据进行误差分 析, !# 0 . 1s 的平 均 相对 误差 为 8 16 % , !> -1 0 1 s 的平均相对误差为 9 00 % 。此结果表明, 本文建立的本构方程的计算值与实验数据吻合 较好 , 可以较好地表征 TA15 合金在高温变形过 程中热力参数对流动应力的影响。
TA15 钛 合金 的 名义 成 分为 T i 6 5A l 2Z r 1M o 1V, 属于高 A l当量的近 型钛合金。该合 金既具有 型钛合金良好的热强性和可焊性, 又 具有接近于 + 型钛合金的工艺塑性, 是一种 综合性能优良的钛合金 能飞机的重要构件。 对金属热态加工过程进行数值模拟, 需要确定 材料对热力参数的动态响应特征, 即材料的流动应 力与热力参数之间的本构关系, 这对锻造工艺的合 理制定, 锻件组织的控制以及成型设备吨位的确定 具有科学和实际的指导意义。本文以 TA15 合金的 热模拟压缩试验为基础, 研究了变形工艺参数对 TA15合金高温变形时流动应力的影响, 这些研究对 制定合理的 TA15 合金锻造热加工工艺, 有效控制 产品的性能、 提高产品质量提供了借鉴。
n !exp Q = A 2 ( ∀ ) 2 RT
( 1) ( 2)
∀ 30∀
材
n !exp Q = A 3 sinh ( ∀ ) 3 RT
料
开
发
与
应
用
[ 6]
2010 年 8 月
( 3)
- 1
常用以下方程
来表示流动应力与变形温度、 应 ( 5)
以上 3 个式子中 , !为真实应变速率 ( s ) , Q 为变形激 活能 ( kJ∀ m o l ) , R 为普适气体常
[ 5]
1 试验方法及步骤
1 1 试样制备 热模 拟 压 缩 试 验 所 用 材 料 为 轧 制 态 55mmTA15 合金棒材 , 相变点为 995 5 , 主要 化学成分 ( 质量分数 ) A : l 6 40 % , V: 2 17 %, Zr : 2 09 %, M o : 1 67 % 。将 该 棒 料 切 割 加 工 成 8mm ! 12mm 的小棒料进行试验。 1 2 试验方案 热模拟压缩试验方案的参数
∀ 28∀
材
料
开
发
与
应
用
2010 年 8 月 文章编号 : 1003 1545( 2010) 04 0028 05
TA15钛合金高温变形行为研究
吕逸帆, 孟祥军, 李士凯
( 中国船舶重工 集团公司第七二五研究所 , 河南 洛阳 摘 471039)
要 : 通过热模拟压缩试验, 研究 了 TA15 钛 合金的高温变形行 为。结果表 明: 应变速率较 小时 , 变形温 度对
D2 D3 0 22 0 18 D4 - 0 25 - 0 17
D1 - 4 15 - 3 74
!> 0 . 1s : F = 3482 . 34 > F 0. 01 ( 3 , 360) = 3 . 85 以上检验结果证明回归方程高度显著。 为了检验回归效果 , 可利用相关系数 R 来检 验自变量与因变量的相关性。 R = S r /S l ( 10) 式 ( 10) 中 , S l 为总偏差平方和, S l = S r + S e。 根据式 ( 10) , 相关系数 R 检验结果为: !# 0 . 1s : R = 0 . 992084
第 25 卷第 4 期
吕逸帆等 : TA 15 钛合金高温变形行为研究
-1 -1
∀ 31∀
系数的拟合结果见表 1 。 表 1 TA15 合金本构方程回归系数值
应变速率 ( !) # 0 1s
- 1
!# 0 . 1s : F = 7406 . 59 > F 0. 01 ( 3 , 360) = 3 . 85
- 1
3 2 本构方程的检验 对回归方程进行显著性检验 ( F 检验 ), 以判 断所建立的流动应力本构方程是否合理。 S r /p F = S e / (N - p - 1 ) ( 9)
式 ( 9)中 , S r 为回归平方 和, S e 为剩余平方 和 , p 为自变量个数, N 为实验观测数据总数。 取显著水平 = 0 01 , 则 F 检验的结果为 :
力和峰值应力的影响较小; 应变速率 较大时, 变 形温度对稳态应力和峰值应力的 影响较大。变 形温度较低时 , 应变速率对稳态应力和峰值应力 的影响较大; 变形温度较高时 , 应变速率对稳态 应力和峰值 应力的 影响较小。由此可 见, TA15 [ 6] 合金属于热敏感型和应变速率敏感型材料 。
图 1 TA 15 合金高温变形时的应力应变曲线
图 7 TA 15 合金本构方程计算结果 ( 线 ) 与实验数据 ( 点 ) 对比
最后趋于稳定值。同一应变速率下, 随着变形温
4 结论
( 1) TA15合金在高温变形过程中 , 流动应力 首先随应变的增大而增加 , 达到峰值后再下降 ,
度的升高 , 合金的流动应力降低 ; 同一变形温度 下, 随着应变速率的减小 , 合金的流动应力减小。 ( 2) TA15 合金属于热敏感型和应变速率敏 感型材料。应变速率较小时, 变形温度对稳态应
图 4 对数应力 与对数应变速率的关系 ( != 0 6)
金本构方程:
k ∀ = q! exp A + B ln! + C T
此外, 通过 对试验 数据作 图分析 , 发 现 ln∀ 不仅与 ln !和 1 成线性关系, 还与 ln!成线性关 T