文档介绍：热变形参数对TA15合金高温变形显微组织的影响
姚彭彭1,宋群超1,李萍1
合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥 230009)
摘要采用热模拟试验机在变形温度为900-1050℃、应变速率为1-10-2s、变形程度为40%和60%的条件下进行TA15合金等温压缩变形实验。利用光学显微镜分析合金热压缩条件和变形组织之间的关系,结果表明:TA15合金高温变形过程中,发生了动态回复和动态再结晶。热变形参数对显微组织的影响:随着变形温度的升高,晶粒的尺寸逐渐变大;以较快速率变形,容易使晶粒细化和等轴化;加大变形量,可以提高再结晶的程度,达到细化组织的目的。
关键词 TA15合金;热变形;显微组织;组织演变
1 前言
金属塑性变形不仅要获得所需产品的外观和尺寸,还需获得组织形态、晶粒大小和分布达到最优的显微组织,以使产品具有良好的使用性能。在金属热变形过程中,坯料变形成为具有某一特定形状的产品,同时,材料还经历一系列显微组织变化,如加工硬化、动态回复、动态再结晶及晶粒长大。对于TA15合金来说,热变形工艺中变形温度、应变速率和变形程度能影响它的动态再结晶和动态回复,而随后的冷却和热处理制度,又能影响其静态回复和再结晶。深入研究显微组织在热变形过程中的演化规律,对于合理选择工艺参数,控制钛合金件的组织和性能,生产出组织和性能都符合设计要求的产品具有重要意义[1,2,3]。TA15合金虽属于近α型钛合金,但也存在双相组织,而关于其热变形行为的研究多集中在单相组织(即α相组织)中,本文进行双相组织(即α+β双相组织)的等温压缩试验,来研究热变形试样显微组织随变形条件(如变形温度、应变速率、变形程度等)的变化规律[4]。
2 试验方案
本试验采用TA15钛合金棒材,其化学成分(质量分数)为:%Al,%V,%Mo,%Zr,%Fe,%Ti,相变点为970-990℃。采用线切割将试样加工成Φ10×15的圆柱体,在Gleeble-3500热模拟试验机上进行轴对称恒应变速率等温压缩试验,,变形温度分别为900℃、950℃、1000℃、1050℃,应变速率分别为1s、10-1s、10-2s,变形程度分别为40%、60%,试样的加热规范为升温速度为10℃/s,升高到相应温度保温3min(1000℃以上温度保温1min),然后进行等温压缩变形实验,变形结束后,迅速对试样进行喷水冷却,以保留高温变形时组织。为减少压头与试样表面的摩擦,在试样两端加上钽片和润滑剂[5,6]。
3 热变形参数对TA15合金显微组织的影响
在热变形过程中,特定的显微组织与特定的流变应力相对应,而流变应力又是热变形参数的函数,因此,在冷却条件相同的情况下,金属变形后的显微组织主要取决于变形温度、变形程度和应变速率等热变形参数[4,7]。
变形温度对形变组织的影响
变形温度对形变组织的影响具有两重性:一方面,变形温度越高,原子的迁移扩散运动越剧烈,回复程度也越大,降低变形金属内储存的畸变能,进而降低再结晶驱动力;另一方面,变形温度越高,晶界迁移能力越强,发生再结晶的时间便越短,再结晶形核速率和长大速度均很快[8]。,可以看出变形温度对TA15合金的形变组织有着明显影响,该合金属于温度敏感型合金,较高的变形温度使得α相的扩