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分类号: +3 学号:090080503010

南昌航空大学
硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文
(学位研究生)

变形态 Ti40 合金的热变形行为
及其变形组织演变规律研究

硕士研究生:王方
导师:鲁世强教授
申请学位级别:硕士
学科、专业:材料加工工程
所在单位:航空制造工程学院
答辩日期:2012 年 6 月
授予学位单位:南昌航空大学
Study on hot deformation behavior and
evolution of deformation microstructure
of deformed Ti40 alloy

A Dissertation
Submitted for the Degree of Master
On Materials Processing and Engineering

By Wang Fang

Under the Supervision of
Prof. Lu Shi-qiang

School of Aeronautical Manufacturing Engineering
Nanchang Hangkong University, Nanchang, China

June, 2012
摘要
以经过环轧变形后的 Ti40 合金为研究对象,通过在温度 950~1100℃、应变
速率 ~ -1 和真应变 ~ 范围内的等温恒应变速率压缩实验,研
究了 Ti40 合金的热变形行为并构建出精度较高的本构方程,获得了实验变形组织
随变形参数的演变规律。研究结果可为该材料的热变形工艺的制定提供理论指导。
流动应力曲线的分析表明,在不同的变形条件下,流动应力随应变的增加快
速到达峰值,然后大体上均呈稳态流动。流动应力对变形温度和应变速率都比较
敏感,其随变形温度的增加和应变速率的减小而降低。通过对流动应力曲线和数
据的进一步分析可知,该材料的本构关系适宜采用双曲正弦型 Arrhenius 方程进行
构建,并通过向双曲正弦型 Arrhenius 方程中添加 Z 参数构建出了精度较高的本构
关系。误差分析表明,所建本构关系误差小于 10 %的数据点占总数据点的
%,可较好地描述材料的热变形行为。
研究了变形程度为 60% 时变形温度和应变速率对变形组织演变规律的影响。
结果表明,不同变形参数下的变形组织均发生了不同程度的动态再结晶,随着变
形温度的增大和应变速率的降低,动态再结晶逐渐由晶界处向晶粒内部扩展。相
同应变速率时,动态再结晶体积分数及其晶粒尺寸随着变形温度(950~1100℃)
的增加而增大,当应变速率为 -1 时,分别约在 % ~% 和 µm ~
µm ;当应变速率为 -1 时,分别约在 % ~% 和 µm ~µm ;
当应变速率为 -1 时,分别约在 % ~% 和 µm ~µm ;当应变
速率为 -1 时,分别约在 74% ~100% 和 µm ~µm 。相同变形温度时,
当应变速率从 s -1 降低至 s -1,动态再结晶体积分数及其晶粒尺寸略有减小,
最大的变化幅度分别约为 % 和 µm ;但是当应变速率从 -1 降低至
-1 时,动态再结晶体积分数及其晶粒尺寸显著增大,最大变化幅度分别约为
% 和 µm 。从提高加工性能的角度考虑,当温度<1050 ℃时,应变速率以
≤ -1 为宜;当温度≥1050 ℃时,应变速率可放宽到 -1~ -1。
通过系统研究相同变形温度和应变速率下不同变形程度时的变形组织发现,
大多数变形参数下的原β晶粒沿垂直于压缩方向被拉长压扁的迹象随着应变的增
加越来越明显。变形温度为 950 ~1100 ℃,应变速率为 -1 时,发生动态再结
晶所需的临界应变最小(约为 ),而在应变速率大于 -1 时,发生动态再
结晶所需的临界应变随应变速率的增加而增大。另外,在相同变形温度和应变速
率下,应变越大,动态再结晶体积分数及其晶粒尺寸越大。例如 1000 ℃、