超大规格TA15钛合金棒材锻造工艺研究

《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一摘要：本文针对TA15钛合金热加工过程中的本构关系及微观组织演变进行了深入研究。

通过构建本构模型，探讨了热加工过程中材料流动应力与温度、应变速率及变形程度之间的关系，并利用该模型对微观组织进行了预测。

本文的研究不仅为TA15钛合金的优化热加工工艺提供了理论依据，而且为相关领域的金属材料热加工研究提供了有价值的参考。

一、引言钛合金作为一种轻质高强度的金属材料，因其良好的综合性能被广泛应用于航空、航天等重要领域。

TA15钛合金作为钛合金中的一种，其热加工性能对于产品的最终性能至关重要。

因此，研究TA15钛合金在热加工过程中的本构关系及微观组织演变，对于优化其热加工工艺、提高产品性能具有重要意义。

二、TA15钛合金热加工本构模型构建1. 实验方法与材料准备实验选用TA15钛合金为研究对象，通过单轴压缩实验，测定在不同温度、应变速率及变形程度下的流动应力。

实验材料经过适当的预处理，以保证实验结果的准确性。

2. 本构模型的建立基于实验数据，结合物理本构理论，建立TA15钛合金的热加工本构模型。

该模型能够描述材料流动应力与温度、应变速率及变形程度之间的关系，为后续的微观组织预测提供依据。

三、微观组织预测及分析1. 预测方法利用已建立的本构模型，结合有限元分析方法，对TA15钛合金在热加工过程中的微观组织进行预测。

预测过程中考虑了晶粒尺寸、相变等因素的影响。

2. 预测结果与分析根据预测结果，TA15钛合金在热加工过程中，随着温度的升高和应变速率的降低，晶粒尺寸逐渐增大，相变现象逐渐明显。

这表明在热加工过程中，合理控制加工参数对于获得良好的微观组织具有重要意义。

四、结论本文通过构建TA15钛合金热加工本构模型，探讨了材料流动应力与温度、应变速率及变形程度之间的关系，并利用该模型对微观组织进行了预测。

研究结果表明，本构模型能够较好地描述TA15钛合金的热加工行为，为优化其热加工工艺提供了理论依据。

《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钛合金因其优良的力学性能和耐腐蚀性，在航空、航天、医疗和汽车等领域得到了广泛应用。

TA15钛合金作为一种典型的近α型钛合金，具有高强度、良好的热稳定性和抗疲劳性能，因此备受关注。

然而，其热加工过程中的组织演变和性能控制一直是研究的重点和难点。

因此，本文旨在研究TA15钛合金热加工过程中的本构模型及微观组织预测，为优化其热加工工艺和改善其性能提供理论依据。

二、文献综述近年来，国内外学者对钛合金的热加工行为进行了广泛的研究。

其中，本构模型是描述材料在热加工过程中流变行为的重要工具，对于预测和控制材料的微观组织具有重要意义。

而微观组织的演变则直接关系到材料的力学性能和耐腐蚀性等关键性能。

因此，建立准确的本构模型并预测其微观组织演变是研究钛合金热加工过程的关键。

三、TA15钛合金热加工本构模型研究（一）实验方法采用Gleeble热模拟实验机对TA15钛合金进行热压缩实验，获取不同温度、应变速率和应变量下的流变应力数据。

同时，结合金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段，观察不同条件下的微观组织演变。

（二）本构模型建立基于Arrhenius方程，建立TA15钛合金的热加工本构模型。

通过流变应力数据，确定模型中的相关参数，进而得到描述TA15钛合金流变行为的本构方程。

（三）结果分析通过对比实验数据与本构模型的预测结果，验证了所建立的本构模型的准确性。

同时，分析了不同工艺参数对本构模型的影响，为优化热加工工艺提供了理论依据。

四、微观组织预测研究（一）微观组织演变规律通过金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段，观察TA15钛合金在不同温度、应变速率和应变量下的微观组织演变规律。

重点分析α相、β相的演变过程及相界面行为。

（二）微观组织预测模型结合热加工本构模型和微观组织演变规律，建立TA15钛合金的微观组织预测模型。

ta15钛合金板材高温变形行为及变速率热态气压成形研究ta15钛合金是一种广泛应用于航空航天、汽车和船舶等领域的重要金属材料。

在高温环境下，ta15钛合金的变形行为对于理解其力学性能和优化材料处理过程具有重要意义。

本文将探讨ta15钛合金板材在高温条件下的变形行为，并介绍变速率热态气压成形技术在此过程中的应用和研究。

在开始之前，让我们先了解一下ta15钛合金的基本特性。

ta15钛合金是一种α+β两相结构的钛合金，含有15%的钼和2.5%的铝。

它具有较高的强度、耐腐蚀性和热稳定性，因此被广泛应用于高温和高强度要求的工程领域。

1. 高温变形行为高温是ta15钛合金进行变形加工的常见工作条件之一。

在高温下，钛合金表现出与常温下不同的变形行为。

以ta15钛合金板材为例，其高温变形行为包括塑性变形和热蠕变。

1.1 塑性变形塑性变形是ta15钛合金在高温下的主要变形方式。

在高温条件下，钛合金的晶体结构发生变化，导致其具有较高的塑性和可变形性。

ta15钛合金板材在高温下可以通过压力、拉伸和弯曲等方式进行塑性变形。

1.2 热蠕变热蠕变是ta15钛合金在高温下的另一种变形行为。

热蠕变是指钛合金在高温和恶劣环境条件下受到外力作用而发生的变形。

在高温环境下，钛合金的晶体结构会发生相变和晶界滑移，从而导致材料发生形变。

2. 变速率热态气压成形技术变速率热态气压成形技术是一种应用于ta15钛合金板材的高温变形加工方法。

该技术结合了变速率冷热塑性变形和气压成形的优点，可以在高温下实现钛合金板材的复杂形状加工。

2.1 变速率冷热塑性变形变速率冷热塑性变形是指将钛合金板材在高温下进行快速冷却和加热的塑性变形过程。

通过快速冷却和加热的变形工艺，可以控制钛合金的晶体结构和相变行为，从而实现材料的形状调控和加工优化。

2.2 气压成形气压成形是利用气体压力对材料进行变形加工的一种方法。

在ta15钛合金板材的成形过程中，气压成形可以通过控制气体压力和温度来实现材料的精确变形和形状调控。

锻造工艺对 TA15钛合金大直径棒材的组织与性能影响摘要：本文通过研究TA15钛合金大直径棒材的锻造工艺，探究了不同工艺参数对其组织与性能的影响。

结果表明，在合适的锻造温度、变形量、变形速度和退火工艺下，可获得良好的力学性能和细致均匀的组织结构。

关键词：锻造工艺；TA15钛合金；大直径棒材；组织；性能正文：1.引言钛合金作为一种优秀的结构材料，在航空航天、汽车、船舶、医疗器械等领域中应用广泛。

其中TA15钛合金作为一种中高温钛合金，具有良好的耐高温性能、耐腐蚀性能和高强度等优点。

因此，TA15钛合金在航空航天领域中应用越来越广泛。

大直径棒材作为TA15钛合金的主要形态之一，其制备工艺对于该合金材料的性能起着至关重要的作用。

本文旨在研究不同的锻造工艺参数对TA15钛合金大直径棒材的组织和性能的影响，以挖掘该合金材料的潜在性能和应用价值。

2.实验方法选取TA15钛合金作为实验材料，采用真空锻造工艺对其进行制备。

锻造工艺参数包括锻造温度、变形量、变形速度和退火工艺。

通过SEM、TEM、EDS、XRD等分析手段对锻造后的样品的组织和性能进行研究。

3.结果与分析通过实验结果，我们发现TA15钛合金大直径棒材的锻造温度对其组织结构和力学性能的影响非常显著。

当锻造温度为900℃时，合金棒材的组织出现了一些细小的晶粒和扭曲的晶界。

而当锻造温度为950℃时，合金棒材的晶粒尺寸变大，并出现了一些晶粒边缘的细小析出物。

当锻造温度为1000℃时，合金棒材的晶粒尺寸继续增大，并出现了更多的析出物。

因此，较佳的锻造温度应在950℃左右。

此外，变形量的大小也对TA15钛合金大直径棒材的组织和力学性能产生了很大的影响。

当变形量增大时，合金棒材的晶粒尺寸减小，并且晶界呈现出一些扭曲的形态，这有利于提高合金的强度。

但是当变形量过大时，晶粒的细化效应有所减弱，并且合金棒材的韧性和塑性也受到影响。

另外，退火工艺也是影响TA15钛合金大直径棒材性能的重要因素之一。

《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言钛合金作为一种具有高强度、低密度和优良耐腐蚀性的金属材料，广泛应用于航空、航天、船舶等关键领域。

其中，TA15钛合金因其在高温条件下的良好力学性能，在航空发动机等重要部件制造中具有举足轻重的地位。

因此，对其热加工性能和微观组织的研究具有重要的工程价值和理论意义。

本文旨在研究TA15钛合金热加工过程中的本构模型及微观组织预测，为优化其加工工艺和提升材料性能提供理论支持。

二、TA15钛合金的物理与化学性质TA15钛合金具有优异的力学性能和良好的高温稳定性，主要成分为钛（Ti）和其他合金元素如铝（Al）、钒（V）等。

这些元素的含量决定了其物理和化学性质，尤其是对热加工过程中的流变行为有着重要影响。

在高温环境下，TA15钛合金具有良好的塑性和抗蠕变性能，因此适用于高温、高应力环境下的工作条件。

三、热加工本构模型研究（一）本构模型的建立本构模型是描述材料在热加工过程中应力-应变-温度-时间等参数关系的数学模型。

对于TA15钛合金，我们通过实验方法，结合其流变行为的特点，建立了基于物理基础的Arrhenius型本构模型。

该模型能够有效地描述TA15钛合金在热加工过程中的流变行为，为优化加工工艺提供了理论依据。

（二）本构模型的验证与应用为验证本构模型的准确性，我们通过高温拉伸试验等手段收集了大量实验数据。

将实验数据与本构模型进行对比分析，结果表明，该模型能够较好地预测TA15钛合金在热加工过程中的应力-应变关系。

此外，我们还将本构模型应用于实际生产过程中，通过调整工艺参数，实现了对TA15钛合金性能的优化。

四、微观组织预测研究（一）微观组织的观察与描述微观组织是影响材料性能的重要因素之一。

通过对TA15钛合金在不同热加工条件下的微观组织进行观察，我们发现其微观组织主要由α相和β相组成。

不同温度和应变速率下，α相和β相的分布、大小和形态均有所不同。

这些变化对材料的力学性能和耐腐蚀性等有着重要影响。

锻造工艺对TA15钛合金扁坯组织和力学性能的影响闵新华;纪仁峰【摘要】采用4种不同锻造工艺对TA15钛合金棒材进行热加工锻造，得到规格为80 mm ×150 mm × L的扁坯，对扁坯进行800℃×1 h热处理。

研究了加工工艺对其显微组织和力学性能的影响。

结果表明，采用一次锻造(温度T1)/慢冷+二次锻造(温度T2)/快冷的工艺，锻出的TA15钛合金扁坯组织中初生α相含量约为10%，基体上具有较多的细小针状组织。

用该工艺加工的TA15钛合金，其力学性能较其他工艺的高，横向和纵向性能差异较小，是一种性能比较优良的框锻件生产用坯料。

%TA15 titanium alloy bars were forged by four kinds of different forging processes, and th e 80 mm × 150 mm × L slabs were obtained. The effect of forging process on microstructure and mechanical properties of TA15 titanium alloy slabs after heat treatment of 800 ℃ × 1 h was investigated. The results show that, adopting the first isothermal-forging processing at temperature of T1 with slow cooling plus the second isothermal-forging processing at temperature of T2 with quick cooling, the content of primaryαphase in microstructure of slab is about 10%, and lots of thin aciculate phases are found in the matrix. The mechanical properties of the slab are best among all the forging processes. The difference between transverse properties and longitudinal properties are small. This process is a good way to produce TA15 titanium slab for frame forgings.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2016(033)006【总页数】4页(P36-39)【关键词】TA15钛合金;扁坯;锻造工艺;组织演变【作者】闵新华;纪仁峰【作者单位】宝钢特钢有限公司，上海 200940;宝钢特钢有限公司，上海 200940【正文语种】中文【中图分类】TG316TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金是与前苏联BT20钛合金相似的一种近α型钛合金，具有较高的比强度、抗蠕变性、耐腐蚀性以及良好的焊接性能，广泛应用于航空航天工业中。

TA15钛合金高温变形行为研究TA15钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，属于高Al当量的近α型钛合金。

该合金既具有α型钛合金良好的热强性和可焊性，又具有接近于α+β型钛合金的工艺塑性，是一种综合性能优良的钛合金，被广泛用于制造高性能飞机的重要构件。

对金属热态加工过程进行数值模拟，需要确定材料对热力参数的动态响应特征，即材料的流动应力与热力参数之间的本构关系，这对锻造工艺的合理制定，锻件组织的控制以及成型设备吨位的确定具有科学和实际的指导意义。

中国船舶重工集团公司725所的科研人员以TA15合金的热模拟压缩试验为基础，研究了变形工艺参数对TA15合金高温变形时流动应力的影响，这些研究对制定合理的TA15合金锻造热加工工艺，有效控制产品的性能、提高产品质量提供了借鉴。

热模拟压缩试验所用材料为轧制态Φ55mmTA15合金棒材，相变点为995±5℃，将该棒料切割加工成Φ8mm×12mm的小棒料进行试验。

研究结果表明：（1）TA15合金在高温变形过程中，流动应力首先随应变的增大而增加，达到峰值后再下降，最后趋于稳定值。

同一应变速率下，随着变形温度的升高，合金的流动应力降低；同一变形温度下，随着应变速率的减小，合金的流动应力减小。

（2）TA15合金属于热敏感型和应变速率敏感型材料。

应变速率较小时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小；应变速率较大时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。

变形温度较低时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大；变形温度较高时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较小。

（3）建立了TA15合金高温变形时的流动应力本构方程，经显著性检验和相关系数检验，证明所建立的方程具有较好的曲线拟合特性，方程的计算值与实验数据吻合较好。

《TA15钛合金L型型材轧制模拟》一、引言随着现代工业的快速发展，钛合金因其优良的力学性能和耐腐蚀性，在航空、航天、医疗、化工等领域得到了广泛应用。

TA15钛合金作为一种高强度、低密度的合金材料，其L型型材的轧制工艺对于提高材料性能和满足实际应用需求具有重要意义。

本文将针对TA15钛合金L型型材的轧制过程进行模拟研究，以期为实际生产提供理论支持和优化方案。

二、TA15钛合金的基本特性TA15钛合金具有较高的强度和优良的耐腐蚀性，其密度低、比强度高，且具有良好的加工性能。

这些特性使得TA15钛合金在航空、航天等领域具有广泛的应用前景。

然而，其轧制过程涉及到的材料流动、应力分布、温度变化等复杂因素，需要通过对轧制过程进行模拟来优化工艺参数，提高产品质量。

三、L型型材轧制模拟方法为了准确模拟TA15钛合金L型型材的轧制过程，本文采用有限元法进行数值模拟。

通过建立合理的有限元模型，设置材料参数、边界条件、工艺参数等，对轧制过程中的材料流动、应力分布、温度变化等进行模拟分析。

此外，还采用了实验验证的方法，将模拟结果与实际轧制结果进行对比，以验证模拟方法的准确性和可靠性。

四、轧制模拟结果分析通过对TA15钛合金L型型材的轧制过程进行模拟，我们得到了以下结果：1. 材料流动：在轧制过程中，材料沿着L型型材的弯曲部分发生了一定的流动，这种流动受轧制力、温度、材料性能等因素的影响。

通过优化工艺参数，可以有效地控制材料流动，提高产品的尺寸精度和表面质量。

2. 应力分布：在轧制过程中，材料内部存在复杂的应力分布。

通过对模拟结果进行分析，我们可以了解应力的分布情况和变化规律，从而为优化工艺参数提供依据。

同时，还可以通过调整轧制力、温度等参数来降低应力集中现象，提高产品的力学性能。

3. 温度变化：轧制过程中，由于摩擦和塑性变形等因素，材料温度会发生变化。

这种温度变化对材料的流动性和应力分布有重要影响。

通过模拟分析温度变化规律，可以更好地控制轧制过程，提高产品质量。

基于加工图技术的TA15钛合金α+β两相区锻造工艺加工图能够反映在各种变形温度和应变速率下，材料高温变形时内部微观组织的变化，并且可对材料的可加工性进行评估。

在加工图的基础上对TA15钛合金进行深入了解，对优化钛合金热加工工艺参数、预测及提高钛合金产品性能又具有深远的影响。

标签：TA15钛合金；Prasad判据；加工图0 引言钛是1790年发现的一种化学元素，钛的比重为4.5。

金属钛是一种化学性能很稳定的金属。

钛合金具有良好的耐热性、成形性、耐蚀性和生物相容性，成为钛工业中的王牌合金[1]。

1 TA15钛合金TA15钛合金是通过α稳定元素铝的固溶强化，并加入了少量中性元素锆以及β稳定元素钼和钒强化合金。

该合金兼有α型和（α+β）型钛合金的优点，即具有较高的室温和高温强度、良好的热稳定性和焊接性能。

广泛应用于发动机的各种叶片、飞机的各种钣金件、大型壁板以及焊接承力框等。

2 钛合金热变形时的性能变化钛合金最常用的形变热处理方法是高温形变热处理和低温形变热处理。

形变热处理包括塑性变形和热处理两个工序，塑性变形和热处理通常一起完成。

钛合金形变热处理的基础是其变形强化和热处理强化的能力。

对TA15钛合金热变形行为的研究发现：（1）TA15合金在高温变形过程中，流动应力首先随应变的增大而增加，达到峰值后再下降，最后趋于稳定值。

（2）应变速率较小时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小；应变速率较大时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。

2.1 动态材料模型动态材料模型把工件当作耗散器，加工变形时获得的能量从两个方向消耗：热能和组织演变。

由塑性变形所引起的为功率耗散量（G）；由组织变化所引起的为功率耗散协量（J）[2]。

2.2 塑性失稳判断塑性失稳判断是预测金属材料塑性流动失稳现象的依据。

2.3 Prasad失稳判据3 基于Prasad判据的加工图制作根据Prasad等提出的塑性流动失稳判据，分别利用（1）和（3）绘制出功率耗散图和失稳图，将其叠加得到TA15钛合金的加工图。