钛合金热变形行为研究

关键词 ：钛合金 ；热变形 ；流变应力 ；组织演变
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变 形 晶界处 观 察 到再 结 晶 晶粒 … 。在 高温 高应 变 速 率下 变 形 ，流 变 曲线 出现一 个 明显 应力 峰值 ，然 后 急剧 下 降 ，或 者 出现 明显 的上 下屈 服点 ，即 出现 应力 不 连 续屈 服 现象 。温度 及 应 变速 率越 高 时 ，这 种 应 力 不 连 续 屈 服 现 象 越 明 显 Ｊ 。根 据 动 态 理
论 ，在 高应 变 速率 的变形 过 程 中 ，晶界 处 产 生 的大
钛合 金具 有 比强 度 高 、断裂 韧性 高 、耐 高 温 和 抗腐 蚀性 好 的特 点 ，在 航 空航 天 、能 源 、化 工 等领 域被广 泛应 用 。钛合 金 可 以通 过 热 机 械处 理 获 得 不 同类 型的组 织 ，比如 断 裂 韧性 高 、抗 蠕变 性 良好 的 网篮组 织 ，塑性 、低 周 疲 劳 性 能 优 良的 等轴 组 织 和 综 合性 能好 的混 合 组 织 。多年 来 ，众 多 学 者 为 改 善 钛合金 的组 织 ，提 高 钛 合 金 半 成 品及 成 品 的性 能 ， 优 化成型 工艺 设计 ，对 钛合 金 的热 变 形 特 征 及 变形
收稿 日期 ：２ ０ ０ ９—１ ２ １— ６
减小 ，出现软化现象。该过程中，除了动态 回复 和 动 态再 结 晶软化 机 制外 ，还有 变 形热 软 化 ，由于 钛 合金的热传导率低 （． ・ ｍ～ ・ ） ０ ３Ｗ ｃ ℃ ，在变形
基金项 目： 国家“７ ” ９ ３ 计划项 目（ ０７ Ｂ １８７ ；国家科技支撑计划项 目（０ ７ Ａ Ｏ Ｂ １ ２０ Ｃ ６３ ０ ） ２０ Ｂ Ｅ ７ ０ ）
机 制 、热 变形 中组 织 演 化 的规 律 、热 变 形 条 件对 组
量 位 错 由 于 晶界 阻 碍 而发 生塞 积 ，位 错 密度 增 大 ， 导 致 流变 应 力急 剧 升 高 ，当位 错 密度 达 到某 一 临界 值 时 ， 相 中的动 态 回复 迅 速 增 加 ，导 致 流 变 应 力 大 幅度 下 降 ，出现不 连 续屈 服 。温度 越 高 ，动 态 回
大 ，弯 曲 ，而析 出的 相 细小 ，平直 。 “
化 。高 温低 应变 速 率 条件 下 ，随着 应变 的增 大 ，流
变应 力 逐渐 趋 向稳 定状 态 ，加工 硬 化 和软 化 作 用 达
到动态平衡 。 型钛合金在 相区热变形流变曲线
是 典 型 动 态 回复 型 ，形 成 稳 定 的 亚 结 构 。在 高 温 （ Ｔ＞０ ８ ） 件 下 ，流 变 曲线 出 现 软 化 现 象 ，在 ． 条
２
及 近 钛 合 金 的热 变 形
Ｏ型 钛合 金 通 常 分 为 工 业 纯 钛 （ 具 有 良好 生 ｔ 如
在相变点温度 以下变形 ，工业纯钛和 钛百度文库金
是 在 相 区 ，近 钛 合 金 是 在 ＋ 相 区变 形 。在 变形 开 始 阶段 ，位错 密 度 随变 形 而升 高 ，应 力 应 变 曲线 表 现 为加 工 硬化 ，到达 峰值 应力 后 ，应 力 应 变 曲线 逐 渐趋 于 稳 态 ，应力 值 基 本保 持 恒定 ，这 是 典 型 的动 态 回复 曲线 。峰值 流 变 应力 随 着铝 当量 的增 加 而 增 大 。在低 温 高应 变 速 率 下 ，应 变达 到一 定 程 度 ，即 流变 应力 出现 峰值 后 ，随应 变增 加 应力 逐 步
西安 ７ ０ １ ） １０ ６
摘
要 ：综述 了国内外钛合金热变形行为的研究进展 ，分析了几种 典型的 钛合金 、近 钛合金 、 ＋ 钛合 金及 Ｊ Ｂ
钛合金 的在不 同的热变形条件下的流变应力的行为特征 ，软化机制 ，表 观激活能及组织 演变规律 。介绍 了氧、氢元
素和不 同的组织状态对钛合金热变形的影响。
第 ２ 卷 第 ３期 ７
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钛 合 金 热 变 形 行 为 研 究
王 震 ，洪 权 ，赵 永 庆
沈阳 １００ ） １０ ６
（． １ 东北大学材料与冶金学 院，辽宁
（． ２ 西北有色金属研究 院钛合金研究所 ，陕西
复 的驱 动 力 越 大 ，不 连 续 屈 服 现 象 越 明显 Ｈ ６。 －］ 型钛 合 金 在 相 区 热 变 形 ，表 观 激 活 能 在 １ ０～ ８
织及后 续加 工 的影 响等 进 行 了大 量 研究 。 这 些研 究 对实 际生产 工作具 有重要 的指导意 义 。
２ ０ｋ ｍｏ 之 间 ，接近 钛 合 金 的 自扩散 激 活能 ２ Ｊ・ ｌ １３ｋ ５ Ｊ・ｍｏ～。不 同初 始 状 态 也 影 响 着 变 形 激 活 ｌ 能 ，加 工 态 的变 形 激 活能 比铸态 条件 下 的高 ¨。
物 相容 性 的 Ｃ ｉｒｄ ） 钛 合 金 （ ＰＴ ａｅ２ 、 ｇ 如在 低 温 领
域 应 用 最 普 遍 的 Ｔ 一５ １ ． Ｓ ） 近 Ｏ 钛 合 金 ｉ Ａ —２ ５ ｎ 及 ／ （ 中高 强 度 的 Ｔ ５和 具 有 优 异 抗 蠕 变 性 能 的高 如 Ａ１ 温 钛合 金 Ｉ Ｉ３ Ｍ ８ ４，Ｔ 一１ ０ ｉ １０等 ） 型 钛 合 金 在 。 相 区热 变形 过 程 中 ，屈 服过 后 产生 了一 定程 度 的硬
作者简介 ： 王 震 （９ ５） １８ － ，男 ，硕士研 究生 ，Ｅ ｍ ｉ ｈｎ ． ｎ ６ ．ｏ — ａ ：ｚｅｗ ｃ＠１３ ｔｍ。 ｌ
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锻 工 业 道 鹱
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过 程 中局 部 区域 形成 绝热 剪 切带 。与 相 区变 形 比