Ti-6Al-4V合金超塑性变形及微观组织演变.pdf

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1、第41卷第11期稀有金属材料与工程Vo1．41，No．112012生l1月RAREMETALMATERIALSANDENG1NEERINGNovember2012Ti．6AI．4V合金超塑性变形及微观组织演变朱堂葵，李淼泉(西北工业大学，陕西西安710072)摘要：通过高温拉伸试验研究了Ti．6A1．4V合金的高温变形力学行为和超塑性，并对试样断口附近的组织进行了观察。结果表明，随着变形温度的升高或初始应变速率的降低，Ti一6A1—4V合金的流动应力明显减小；Ti一6A1．4V合金的最佳超塑性变形工艺参数为880~C／0．001S。。，最大

2、延伸率为689％，峰值应力仅为3O．03MPa；在超塑性拉伸过程中，试样变形区发生明显的动态再结晶，使片层状的相晶粒破碎、细化和等轴化，促进超塑性的增加；随着变形温度的提高、变形量增大和变形时间的加长，再结晶相发生了聚集长大，从而使显微组织明显粗化。对于双态组织的两相钛合金，最佳超塑性变形温度应低于或等于片层状a一口转变的终了温度。关键词：Ti一6AI．4V合金；超塑性变形；微观组织演变；再结晶中图法分类号：TGI46．23文献标识码：A文章编号：1002—185X(2012)11-1970．05钛合金是20世纪50年代发展起来的新型金属结

3、构变形时，其延伸率高达1881．7％。目前，钛合金超塑性材料，同其他金属材料相比，具有密度小、比强度高、的研究大多集中在超细晶(≤1m)或细晶(≤10m)热强度高、耐腐蚀性强等优点，在航空、航天、造船、上，而对粗晶(>10rtm)的报道较少~5,161。化工、核工业等领域得到越来越广泛的应用[1】。但是在本实验以具有双态组织的粗晶Ti．6Al一4V合金为加工过程中钛合金对变形温度和应变速率很敏感，而且对象，研究了变形温度和初始应变速率对力学行为的变形抗力较大，导致成形复杂形状的零件难度较大，这影响规律，并获得了最佳超塑性变形的工艺参数。另严

4、重阻碍了钛合金的应用。一般认为，超塑性成形技术外，研究了Ti．6A1．4V合金在高温拉伸变形过程中的是解决难变形钛合金材料加工的一种有效的方法。当钛微观组织演变和变形机理，以期为Ti．6A1．4V合金超合金处于超塑性状态时，其流动性好，易于填充，从而塑性变形工艺参数的设计和微观组织的控制提供一定容易成形出形状复杂的零件。目前，国内外对钛合金的的参考。超塑性成形技术进行了大量的研究。1967年，Lee和1实验Backofen[el用拉伸法测定了Ti一6A1—4V合金的流动应力t7，应变速率敏感性指数m值与变形温度、应变速率的实验材料是Ti．6

5、A1．4V合金的锻态棒材，其化学关系。此后Ti．6A1．4V合金超塑性的研究得到了快速发成分如表1所示，其微观组织如图1所示。由图1可展。Patankar等p】分别对晶粒尺寸300nm和3um的见，原材料的组织由等轴状的初生相和片层状的Ti．6AI．4V合金的超塑性进行了研究，表明晶粒尺寸1转变组织组成，其中等轴晶粒的尺寸约为20tam，片um的合金能最好地降低蠕变温度。Sergueeva等【4】通过层晶粒的厚度约为1～2um。利用金相法测定该高压扭转变形获得了具有超细晶组织的Ti．6A1．4V合Ti．6AI．4V合金的转变温度约为990℃

6、。金，可在相对较低的温度和较高的应变速率下获得较好首先将原始棒材加工成直径5mm，标距25mm的超塑性。Yoshimura等【5]利用氢处理技术获得了晶粒尺寸为0．3～0．5m的Ti．6A1—4V合金和高达9000％的延表1Ti．6AI．4V合金的化学成分Table1ChemicalcompositionofTi-6AI一4Valloy／％伸率。王敏等【6】采用形变复合热处理方法对过热组织TC4合金进行了细化处理，得到了晶粒尺寸为2～5LLm的细小组织，在温度870℃，初始应变速率3．3×104S。收稿日期：2011一ll一29基金项目：国

7、家自然科学基金(50371068)：西北工业大学基础研究基金(NPU—FFR一006)作者简介：朱堂葵，男，1981年生，博士生，西北工业大学材料科学与工程学院，陕西西安710072，电话：029．88460465，E-mailzhutangkui@sohu．com第41期朱堂葵等：Ti．6A1—4V合金超塑性变形及微观组织演变图1原始Ti一6A1．4V合金的微观组织Fig．1Microstructuresoftheas·receivedTi一6Al-4Valloy(a)opticalmicrographand(b)SEMimage的标准拉

8、伸试样。然后在Quasar．10型金属万能材料试验机上进行高温拉伸试验，变形温度为760、800、840、880、920℃，初始应变速率为0．001、0．O1S～。为了防止拉伸试