Ti-1300 合金的热变形行为研究 - 西北有色金属研究院.PDF

第 38 卷 第 1 期 稀有金属材料与工程 Vol.38, No.1 2009 年 1 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING January 2009 Ti-1300 合金的热变形行为研究 1,2 2 2 2 2 赵映辉 ，葛 鹏 , 赵永庆 ，杨冠军 ，汶建宏 (1. 东北大学，辽宁 沈阳 110004) (2. 西北有色金属研究院，陕西 西安 710016) 摘 要: 采用 Gleeble-1500 型热模拟试验机对 Ti-1300 近 β 钛合金进行了等温恒应变速率压缩试验。变形温度范围为： 920~1010 ℃，应变速率范围为：0.01~10 s-1 ，最大变形量为 80% 。根据试验数据建立了 Ti-1300 合金高温热变形行为的 流变应力模型，得出该合金的变形激活能为 177.59 kJ/mol 。结合样品的显微组织分析可知，该合金在低应变速率下发 生了动态再结晶，且随着温度的升高，再结晶晶粒呈现长大的趋势；在高应变速率下以动态回复为主。结果表明，为 获得细小的再结晶组织，Ti-1300 钛合金宜在相变点以上 50~150 ℃的温度范围内采用较低的变形速率进行锻造。 关键词: 钛合金；高温压缩；流变应力模型；变形激活能 + 中图法分类号：TG 146.2 3 文献标识码： A 文章编号：1002-185X(2009)01-0046-04 Ti-1300 合金是西北有色金属研究院自主开发的 2.1 真应力-真应变曲线 一种新型高强近 β 钛合金，该合金具有良好的可锻性 图 1 为 Ti-1300 合金的在 920~1010 ℃下，不同应 和高淬透性，在 1300 MPa 强度级别下具有良好的塑 变速率下的真应力-应变曲线。可知，在变形初期(达 性和韧性匹配。该合金同近 β 钛合金 BT22 和 Ti-1023 到峰值前) ，应力应变曲线几乎成直线，且斜率很大， 相比具有更加优良的力学性能，可以应用于高强度航 这是因为材料在变形初期，应变速率从零开始，一直 [1,2] 空结构件中 。 增大到试验所采用的应变速率为止。在这个阶段，材 本工作以 Ti-1300 合金的热模拟压缩试验结果为 料的位错密度不断增大，应力增加很快，几乎成直线 基础，研究了变形工艺参数对 Ti-1300 合金高温变形 上升。当应力达到峰值后随应变增加逐步减小，当应 时流动应力的影响，建立了该合金流变应力同应变速 变超过一定值后，流变应力不再随着应变的变化而发 率、变形温度以及变形程度之间的关系，分析了不同 生明显的变化，这是由于动态回复和动态再结晶引起 变形条件下该合金的组织演化规律，为该合金加工工 的流变软化与应变硬化达到动态平衡，从而使变形进 艺的研究和优化提供了理论基础。 入稳态流变阶段。 当应变速率为 1 s-1 和 10 s-1 时，在真应变量为 1 实验材料及方法 0.01~0.03 的范围内出现一个明显的应力峰值，随后突 将所用材料经 3 次真空自耗炉熔炼制备出的 然下降，出现应力不连续屈服现象[3~5] 。动态理论认为 Φ160 mm 的Ti-1300 钛合金铸锭，开坯锻造成 Φ50 mm 这种现象是