【摘要】：鈦合金憑借獨(dú)有的特性,在航空航天,石油能源,生物醫(yī)用等領(lǐng)域的起著重要作用。由于鈦合金加工困難且成本較高,導(dǎo)致了與鈦相關(guān)的產(chǎn)品價(jià)格居高不下。1970年半固態(tài)成形技術(shù)被提出以來(lái),已經(jīng)在鎂鋁及其合金中迅速發(fā)展,鋼鐵材料也在探索中。而鈦銅合金中,除課題組等研究了Ti14,Ti230合金的半固態(tài)變形行為及力學(xué)性能之外,其他人很少涉及。因此,開(kāi)展Ti-7Cu合金的半固態(tài)變形技術(shù)的研究,為鈦合金半固態(tài)成形技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。本文以鑄態(tài)Ti-7Cu合金為研究對(duì)象,在熱模擬試驗(yàn)機(jī)(Gleeble3500)上進(jìn)行了不同工藝參數(shù)條件的半固態(tài)變形試驗(yàn),變形溫度為:1223K,1273K,1373K,1473K。變形速率為:0.005s-1,0.05s-1,0.5s-1,5s-1。變形程度均為50%。通過(guò)獲得不同工藝參數(shù)條件的應(yīng)力應(yīng)變曲線,分析了合金的半固態(tài)變形行為,建立了合金在1223K-1473K區(qū)間的本構(gòu)方程,計(jì)算了不同參數(shù)下合金的變形激活能,結(jié)合不同半固態(tài)溫度,變形速率下的變形組織,探討了合金的變形機(jī)制。通過(guò)繪制合金不同應(yīng)變下的熱加工圖,確定了合金的加工安全區(qū)和加工危險(xiǎn)區(qū)。Ti-7Cu合金的半固態(tài)變形試驗(yàn)結(jié)果表明:半固態(tài)變形過(guò)程中,Ti-7Cu合金的流變應(yīng)力有變形溫度和變形速率的敏感性;流變應(yīng)力隨溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而減小,隨溫度的降低和應(yīng)變速率的升高而增大,在0.5s-1-5s-1范圍內(nèi),流變應(yīng)力增幅最大;在1223K-1473K區(qū)間內(nèi)建立的本構(gòu)方程,較好的符合Arrhenius雙曲正弦關(guān)系;變形激活能的大小主要由變形溫度和流變應(yīng)力的共同決定;當(dāng)溫度高于1273K時(shí),合金晶界處逐步析出液相,變形機(jī)制由固相粒子塑性變形(PDS)轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗔Ｗ踊?SS)或者固液相混合流動(dòng)機(jī)理(FLS),當(dāng)溫度升高至1323K-1373K,變形機(jī)制發(fā)生了較大的變化;不同變形參數(shù)下,各個(gè)變形機(jī)理所占比例不盡相同;通過(guò)合金的熱加工圖,確定出了溫度在(1543K-1598K),應(yīng)變速率在(0.0025s-1-10s-1)區(qū)域會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,屬于加工安全區(qū)域。溫度為(1498K-1583K),應(yīng)變速率為(10s-1-100s-1)屬于加工失穩(wěn)區(qū),溫度為(1473K-1543K),應(yīng)變速率為(3×10-5s-1-10-3s-1)和溫度(1643K-1773K),應(yīng)變速率為(3×10-5s-1-3×10-4s-1)的區(qū)域容易出現(xiàn)超塑性或開(kāi)裂現(xiàn)象。
[Abstract]:Titanium alloys play an important role in aerospace, petroleum energy, biomedical and other fields with their unique characteristics. Because of the difficulty of processing and high cost of titanium alloys, the price of titanium related products is high. Since the semi-solid forming technology was put forward in 1970, it has been developed rapidly in magnesium, aluminum and its alloys, and the iron and steel materials are also being explored. In Ti-Cu alloys, except for the study of semi-solid deformation behavior and mechanical properties of Ti14,Ti230 alloys, few others have been involved. Therefore, the research on semi-solid deformation technology of Ti-7Cu alloy provides theoretical and scientific basis for semi-solid forming technology of titanium alloy. In this paper, the semi-solid deformation test of as-cast Ti-7Cu alloy was carried out on a thermal simulation testing machine (Gleeble3500) with different technological parameters. The deformation temperature was 1223K / 1273K, 1373K / 1373K / 1473K. The deformation rate is 0.005s-1, 0.05s-1, 0.5s-1and 5s-1. The degree of deformation is 50%. By obtaining the stress-strain curves of different process parameters, the semi-solid deformation behavior of the alloy is analyzed, the constitutive equation of the alloy in the 1223K-1473K region is established, and the deformation activation energy of the alloy under different parameters is calculated. The deformation mechanism of the alloy at different semi-solid temperature and deformation rate was discussed. By drawing the hot working diagram of the alloy under different strain, the processing safety zone and the processing dangerous area of the alloy are determined. The results of semi-solid deformation test of Ti-7Cu alloy show that: in the process of semi-solid deformation, The rheological stress of Ti-7Cu alloy is sensitive to deformation temperature and deformation rate. The rheological stress decreases with the increase of temperature and the decrease of strain rate, and increases with the decrease of temperature and strain rate. In the range of 0.5s-1-5s-1, the increase of rheological stress is the largest. The constitutive equation established in the 1223K-1473K region accords well with the Arrhenius hyperbolic sinusoidal relationship, and the magnitude of the deformation activation energy is mainly determined by the deformation temperature and the flow stress. When the temperature is higher than 1273K, the liquid phase is gradually precipitated at the grain boundary, and the deformation mechanism changes from solid particle plastic deformation (PDS) to solid particle slip (SS) or solid-liquid mixture flow mechanism (FLS), when the temperature rises to 1323K-1373K. The deformation mechanism has changed greatly; Under different deformation parameters, the proportion of each deformation mechanism is different. Through the hot working diagram of the alloy, it is determined that dynamic recrystallization occurs in the region of (1543K-1598K) and strain rate (0.0025s-1-10s-1), which belongs to the safe region of processing. The temperature is (1498K-1583K), the strain rate is (10s-1-100s-1) belongs to the processing instability region, the temperature is (1473K-1543K), the strain rate is (3 脳 10-5s-1-10-3s-1) and the temperature (1643K-1773K). The region with strain rate of (3 脳 10-5s-1-3 脳 10-4s-1) is prone to superplasticity or cracking.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.23

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本文編號(hào)：2416899