基于极性交互模型的TC20钛合金工艺参数优化及高温变形行为

发布时间：2020-12-26 02:15

　　利用Gleeble-3800热模拟试验机对TC20钛合金进行了等温恒应变速率压缩实验,研究了其在变形温度940～1030℃、应变速率0.001～10 s^-1条件下的高温变形行为。根据实验所获得的数据,建立了包含Z参数的Arrhenius本构模型,并计算了变形激活能。结果表明:TC20钛合金的流动应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大,其变形激活能远高于纯α钛和β钛的自扩散激活能。基于极性交互模型原理,构建了PRM加工图。通过观察变形失稳区和稳定区的显微组织,发现失稳区的变形机制为局部流动,稳定区的变形机制为球化和动态再结晶。经综合分析,确定了TC20钛合金的最佳热加工工艺参数范围为:变形温度955～995℃,应变速率0.032～0.32 s^-1和变形温度1000～1030℃,应变速率0.001～0.018 s^-1。 

【文章来源】：材料热处理学报. 2020年11期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

TC20钛合金的原始组织

如图2(a)所示,当变形温度为970 ℃时,流动应力随应变速率的增加而增大,表明TC20钛合金是速率敏感型材料,这是因为随着应变速率的增加,合金在相同形变程度下的变形时间大幅缩短,单位时间内驱使更多的位错同时运动,位错运动速度的加快和运动位错数目的增加,导致临界切应力的升高,同时动态软化过程的时间缩短,异号位错来不及相互抵消,软化效应减弱,从而促使流动应力增大[10]。如图2(b)所示,当应变速率为10 s-1时,流动应力随变形温度的升高而逐渐减小,表明TC20钛合金同时也是热敏感型材料,这是由于变形温度的升高,原子扩散能力增强,合金的热激活作用增强,内部畸变能降低,此外,由位错的攀移和交滑移产生的软化效应大于加工硬化作用,导致位错密度下降,从而使得流动应力下降[11]。2.2 TC20钛合金本构模型的建立

式中:Smin为材料塑性流动开始到应变为E1时的最小流动应力。当H(EP)=0时,材料发生理想塑性流动。当应力和应变速率之间满足极性交互关系时,则有以下幂律:

【参考文献】：
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本文编号：2938838