【2017年整理】TC4合金中温变形绝热剪切带的研究-1.docVIP

TC4合金中温变形℃，应变速率为50.0 s-1。结果表明，变形初期材料加工硬化起主导作用，变形后期软化效果加剧，导致流动应力持续下降，最终变形失稳形成绝热剪切带。TC4合金失稳时对应的临界应变随着变形温度的升高而增大。绝热剪切带宽度随着变形程度的增大而增加。绝热剪切带附近的晶粒沿着剪切方向严重拉长和扭转。’an 710072, China) Abstract: The formation of adiabatic shear band and microstructure evolution in TC4 titanium alloy during warm deformation were studied based on isothermal compression test. The deformation temperatures were ranging from 560℃ to 660℃ and strain rate is 50.0 s-1. The results show that at the initial stage of deformation, the strain hardening plays an important role in the deformation. Then thermal softening dominates the deformation process, decreasing the flow stress. Finally the deformation instability and adiabatic shear band occur. The critical strain increases with the increasing of deformation temperature. The shear band width increases with the increasing of and height reduction. The microstructure in the adiabatic shear band and adjacent areas is elongated and distorted along the shear direction. Key words: TC4 alloy; adiabatic shear band; warm deformation 钛合金因为其具有低密度、比强度高、耐腐性好等优点，因此广泛应用于航空航天、化工能源等领域[1]。随着航空工业的不断发展，复合材料在飞机上的应用越来越多。因为钛合金与复合材料的电极电位相近，在许多服役环境下并不需要保护涂层，所以钛合金紧固件成为复合材料的主要连接材料[2]。复合材料的大量应用对于钛合金紧固件加工制造起到了积极的影响。 TC4合金是一种α+β两相钛合金，广泛应用于航空紧固件制造。TC4合金在制造过程中采用中温变形(温度区间为0.3~0.5Tm，Tm是材料熔点)，具有效率高、能耗低的特点[3]。但是由于TC4合金导热性能差，在中温变形时易于产生绝热剪切带，会严重影响紧固件的服役性能，甚至导致紧固件失效。因此研究TC4合金在中温变形过程中绝热剪切带的形成与扩展对于合理制定变形工艺参数、提高TC4合金紧固件质量有着十分重要的意义。 1 实验材料与方法 实验Ф12 mmTC4钛合金冷拉棒材，其化学成分α相和少量的晶间β相组成，初生α相平均晶粒尺寸为5 μm。热模拟压缩Gleeble 3500热模拟压缩试验机本试验的压缩试样为Ф8 mm×12 mm的圆柱体。时，由摩擦引起的、侧翻等现象。验方案如下：变形温度：560℃，580℃，600℃，620℃，640℃，660℃；应变速率：50 s-1；程度：70%。试样加热升温速度为5℃/s，试样加热至变形温度后保温3 min，然后以恒定应变速率压缩，压缩完成后变形时的微观组织。H2O＝3:1:3，在Olympus GX71大型多功能金相显微镜和Zeiss Supra 55场发射扫描电子显微镜上完成显微组织的观察与分析，其中扫描电子显微镜的操作电压为15 kV。 2 实验结果与分析 流动应力-应变曲线反映了材料变形过程中的力学响应，与变形参数密切相关，是变形过程中材料内部微观组织演变的宏观表现。热模拟压缩试验获得的TC4合金的流动应力-应变曲线如图所示。可以看出，TC4合金具有以下特征： 图1 (a)TC4合金在应变速率为50 s-1时不同变形温度下的流动应力应变曲线 (b)TC4合金在变形温度为580的流动应力-时间曲线 Flow stress-time curves of TC4 alloy at the temperatu