双相钛合金高温变形协调性的CPFEM研究

第52卷第8期表面技术2023年8月SURFACE TECHNOLOGY·151·钛合金靶材颗粒冲蚀磨损及能量转化特性数值研究侯燕芳，蔡柳溪，姚佳伟，贺尧，李云（西安交通大学 化学工程与技术学院，西安 710049）摘要：目的解决钛合金材料固体颗粒磨损问题。

方法采用显式动力学有限元分析手段，结合Johnson-cook 材料模型和应变累积失效模型，对多颗粒连续冲击Ti-6Al-4V钛合金靶材的冲蚀特性和能量转化特性进行数值模拟。

结果在颗粒以倾斜角度连续冲击靶材时，最大冲蚀应力呈现一定波动性。

当颗粒在法向连续冲击时，靶材会快速进入稳定冲蚀阶段。

在不同入射角度下，多颗粒连续冲击靶材的最大应力均位于靶材产生材料堆积的位置。

在入射角90°和入射速度130 m/s下，当颗粒尺寸从50 μm增至150 μm时，最大冲击坑深度从3.124 μm增至8.997 μm。

当颗粒尺寸超过100 μm后，由于加工硬化机制的影响，后续颗粒冲击产生的应力比第1次冲击产生的应力降低了30%~60%。

在冲角为30°下，当摩擦因数从0增至0.2时，颗粒动能损失增大了22.69%。

随着入射角度的增加，摩擦因数对颗粒动能损失的影响逐渐减弱。

结论从微观机制上解释了入射角度和颗粒粒径对多颗粒连续冲蚀行为的影响，明确了摩擦因数对颗粒冲蚀过程中能量转化特性的影响。

关键词：钛合金；冲蚀磨损；能量转化；摩擦因数；数值模拟中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)08-0151-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.08.010Numerical Study on Particle Erosion and Energy ConversionCharacteristics of Titanium Alloy TargetHOU Yan-fang, CAI Liu-xi, YAO Jia-wei, HE Yao, LI Yun(School of Chemical Engineering and Technology, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)ABSTRACT: Aiming at the problem of solid particle erosion of titanium alloy materials, the nonlinear dynamic numerical simulation based on the finite element method is an important tool to study the high temperature erosion and failure mechanism of materials, which can effectively make up for the lack of detailed description in erosion experiments.In this paper, a systematical numerical simulation study on the erosion characteristics and energy conversion收稿日期：2022-07-29；修订日期：2022-11-22Received：2022-07-29；Revised：2022-11-22基金项目：国家自然科学基金（52076173）；中国博士后科学基金（2020M680157）Fund：National Natural Science Foundation of China (52076173) ; China Postdoctoral Science Foundation (2020M680157)作者简介：侯燕芳（1999—），女，硕士生，主要研究方向为材料冲蚀磨损。

装备制造与教育第三十三卷二O 一九年第三期︵总第一百一十五期︶装备制造与互联网主持：杨洪富周杰EQUIPMENT MANUFACTURING AND EDUCATION钛合金为同素异构体合金,有密排六方晶格的结构的α钛和体心立方结构的β钛。

随着钛合金的温度改变,组织结构发生变化,会形成α相和β相钛,在一定温度下形成α+β相组织钛合金,也称双相钛合金,我国用TC表示。

TC4钛合金属于Ti-Al-V系合金,其具有密度小、比强度高和良好的耐腐蚀性能等优点,广泛应用于航空航天、汽车、化工和船舶等行业[1-9]。

近几年国内对TC4钛合金热处理工艺研究取得了较大成果,但鲜有总结近几年TC4钛合金热处理工艺的研究现状的文章,因此作者将对TC4钛合金热处理工艺的研究现状及未来发展方向做出阐述。

1固溶处理TC4钛合金在固溶处理前是典型的α+β型钛合金但具有冷轧成型加工困难和耐磨性差等缺点[10],对其进行固溶处理是为了获得稳定的等轴α相,TC4钛合金热处理工艺的研究现状及进展※孟宪伟,赵锦秀,程建雄,简勇,刘世铎(四川工程职业技术学院材料系,四川德阳618000)[摘要]阐述了TC4钛合金热处理工艺研究现状,分析固溶处理中固溶温度和冷却速率、时效处理中时效温度和时效时间对TC4钛合金的综合力学性能的影响,并针对深冷处理减少残余奥氏体的方法进行总结。

最后,提出TC4钛合金热处理工艺未来研究方向。

[关键词]TC4钛合金;热处理工艺;固溶;时效;深冷处理中图分类号:TG146.1+3文献标志码:AThe Research Status and Progress of Heat-treatmentProcess for TC4Titanium AlloyMeng Xianwei,Zhao Jinxiu,Cheng Jianxiong,Jian Yong,Liu Shiduo(Sichuan Engineering Technical College,Deyang,Sichuan,618000,China)Abstract:The research status of heat treatment process of TC4titanium alloy was expounded,and the effectsof solution temperature and cooling rate,aging temperature and aging time on the comprehensive mechanicalproperties of TC4titanium alloy were analyzed,and the methods of cryogenic treatment to reduce residualaustenite were summarized.Finally,the future research direction of TC4titanium alloy heat treatment processis proposed.Key Words:TC4titanium alloy;heat-treatment process;solid solution;aging;cryogenic treatment[收稿日期]2019-07-20[作者简介]孟宪伟(1989-)男,硕士研究生,四川工程职业技术学院材料系助教;研究方向:新材料的制备及性能探究。

西北工业大学硕士学位论文Ti-B19钛合金时效过程中的相变研究姓名：罗媛媛申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：曾卫东20060301第一章绪论次对称关系。

这样各个柱面的指数分别为（１０ｉｏ），（０１ｉＯ），（ｉｌＯＯ），（ｉＯｌＯ），（０１１０）和（１１００），都是由１，ｌ，０，０四个数字依不同排列组成。

常用（ｈｋｉ１）代表，叫做密勒～布喇菲指数。

四指数中，有ｈ十ｋ＝ｉ的关系（图１＿３）。

图１－２ａ－Ｔｉ和§－Ｔｉ晶体结构圈六方晶体结构的侧面和基面各有三个滑移系。

但是，只有四个独立的滑移系。

在棱锥面上的滑移是由一个侧面和一个基面组成，不能看作是一个独立的滑移系，并不增加滑移系的数目。

因此，多晶的六方伐．Ｔｉ是很难变形的。

其有的塑性是次滑移系的开动和可能的机械孪晶造成的。

０Ｌ．Ｔｉ中的三个滑移系，如图１—３所示。

Ｃ图１－３（ｂｅｅ）ａ．ｎ原予的滑移系图体心立方的Ｂ－Ｔｉ晶胞内有两个原子，分别位于坐标（０，０，０）７西北工业大学工学硕士学位论文点上，其晶格常数ａ为０．３３０６ｎｍ。

ｂｍ。

／ａ（最小的滑移组成）＝１／２√３。

ｏ．８７。

在立方体系中，同样用密勒（Ｍｉｌｌｅｒ）指数来表示。

用晶向指数和晶面指数来分别表示不同的晶向和晶面。

体心立方配位数为８，立方点阵具有６个ｆ１１０｝平面为滑移面，其中每个平面又有２个《１１１）方向为滑移方向，所以共有１２个独立的滑移系。

由于纯钛有同素异构转变，所以钛合金～‘般都有这一转变，只是转变温度随合金元素种类和含量的不同而不同。

钛合金中的同素异构转变温度对合金成分极为敏感。

同一合金，由于炉次不同，甚至同一炉次的合会，由于成分上的波动（包括所含氧、氮等杂质元素的差异），其Ｂ转变温度可能相差５～７０。

Ｃ，ｒ一般相差４０℃左右。

在制定钛合金热加工工艺时，必须考虑这一一特点。

图１．４根据Ｂｕｒｇｅｒｓ位向关系的Ｂ／ｎ转变示意图具有同素异构转变的合金往往可以利用其同素异构转变使晶粒细化。

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金热加工图及其组织演变祖利国;张晓泳;李超;周科朝;唐仁波【摘要】采用热模拟试验机对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金进行等温压缩试验,获得变形温度为750～900℃和应变速率为0.001～1 s-1时的真应力真应变曲线,并运用修正后的试验数据建立真应变为0.7的热加工图.通过显微组织观察,分析合金的变形机理,确定热变形失稳区.研究结果表明:Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金加工温度范围较宽,当加工温度低于800℃且变形速率大于0.1s-1时易发生绝热剪切,造成流变失稳;随着变形温度升高,功率耗散因子n有增大趋势,合金的流动软化机制由动态回复逐渐变为动态再结晶,显微组织也随之细化、均匀.%The hot deformation characteristics of Ti-5Al-5Mo-5V-lCr-lFe alloy were investigated between 750-900 ℃ and strain rate range of 0.01-1 s~' through hot compression tests. The processing map at strain of 07 was given according to the corrected data of true stress-strain curves, and the microstructures of deformed specimens were observed. The region of deformation instability and deformation mechanism was abtained from the map. The results show that Ti-5Al-5Mo-5V-lCr-lFe alloy can be processed in a large temperature range, while adiabatic shear appears at re latively low temperature (<800 ℃) and high strain rate (>0.1 s-1). The power dissipation factor increases with the increase of the temperature, the deformation mechanism transforms from dynamic recovery to dynamic recrystallization, and the microscopic structure of the alloy is more uniform.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)008【总页数】8页(P2943-2950)【关键词】Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金;高温变形;加工图;显微组织【作者】祖利国;张晓泳;李超;周科朝;唐仁波【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙,410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙,410083;湖南金天钛业科技有限公司,湖南常德,415001【正文语种】中文【中图分类】TG146.2近β钛合金作为一类新型航空结构材料，具有强度高、韧性好、抗腐蚀性强、疲劳性能优良等优点，可通过改变合金成分和微观组织来调控其性能，满足飞机不同部位的服役条件[1-4]。

基于平面应变压缩模型的TA15钛合金热强旋组织性能预测研究徐文臣;陈勇;王春晓;单德彬;郭斌【摘要】针对热强旋过程的变形特点,本文研究了基于平面应变压缩的物理模拟模型对钛合金热强旋过程的组织性能演变预测的可行性.为此本文对TA15钛合金平面应变压缩变形的组织和热强旋过程进行了对比分析,并以平面应变压缩的组织性能演变模型为基础,采用BP神经网络对TA15钛合金热强旋旋过程的组织性能进行了预测.研究结果表明,TA15钛合金平面压缩变形和热强旋过程的组织性能演变规律基本一致,采用平面应变压缩的组织性能模型可有效预测钛合金热强旋过程的组织演变.但是,由于强力旋压的多道次累积变形较平面压缩的单道次变形更为均匀充分,使得大减薄率时的预测误差略有增大趋势.【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2013(021)004【总页数】6页(P65-70)【关键词】TA15钛合金;平面压缩;强旋;组织;性能;预测【作者】徐文臣;陈勇;王春晓;单德彬;郭斌【作者单位】哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TG302钛合金以其密度低、比强度高、耐热耐蚀等优点在航空航天中得到日益广泛的应用，其薄壁回转体构件越来越多采用旋压技术成形［1-4］.然而，由于钛合金室温强度高、塑性低，大多数钛合金需热旋成形，但钛合金的导热性极差，使得其热旋成形难度较大.目前钛合金的热旋压技术的研究多集中于如何提高成形的精度，而对热旋过程的组织和性能控制研究缺乏有效理论指导，制约着钛合金旋压性能的提高［5-6］.相关旋压变形规律的研究认为，旋压变形主要是轴向伸长和径向压缩，切向变形较小，即旋压变形可近似认为是平面变形［7-9］.因此，本文通过建立与热旋变形相近的简单的平面应变热压缩物理模拟模型，研究变形参数对钛合金平面压缩过程中的组织性能演变的影响规律，并以此为基础采用BP神经网络对旋压过程组织性能演变进行预测，为钛合金热旋过程的组织性能精确控制提供指导.1 实验本试验材料选用TA15钛合金(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)热锻棒材，其相变点大约是995℃，再结晶开始温度是800℃，结束温度是950℃，棒材的化学成分见下表1.该合金的原始组织如图1，由等轴状的初生α相和转变β相组成.为模拟以轴向流动为主的旋压变形，本文建立如图2的平面应变压缩模型来模拟旋压变形.平面应变热压缩试验在Instron5569电子万能试验机上进行TA15合金的.钛合金热压缩温度取值为650～800℃，变形速率采用0.01～1.0/s，压缩变形程度为20～80%.采用线切割将试样加工成5mm×5mm×10 mm的长方体.为减小模具和试样之间的摩擦，在试样表面涂抹高温玻璃润滑剂.为保证变形过程中温度均匀，变形前将试样保温5～10s后再进行热压缩，保压5s钟再取出试样.表1 TA15合金棒材的化学成分图1 TA15合金的原始组织形貌旋压试验采用的TA15钛合金锻棒机加而成，内径100 mm，厚8 mm.旋压前芯轴预热到400～500℃，坯料表面喷涂玻璃润滑/保护剂，旋压800℃.旋压进给比为0.6～0.8 mm/r，旋压实际变形量如表1所示.图2 平面应变压缩模型本文利用Image-Pro Plus 6.0图像分析软件自动判断测量目标，并对再结晶的体积分数、初生α相的尺寸等参数进行定量的表征.借助显微硬度测试仪进行显微硬度的测量，试验力是500 g，加载时间10～15s，.为保证平行，在测量显微硬度试验前必须将其上下面磨平，这样可以避免压痕出现倾斜，引起测量的误差.每个试样上沿平行于压缩的方向进行10个显微硬度的测试，然后取其平均值作为最终的数据.表2 旋压道次变形量分布 %2 平面压缩和旋压过程组织演变的相似性分析TA15钛合金热强旋和平面应变热压缩微观组织的演变如图3所示，其变形温度在800℃左右，变形速率为1.0/s左右.从图中可以看出，在减薄率为20%时，原始组织中部分晶粒开始沿轴向被拉长，但仍有一些晶粒并没有发生变化，与相同条件下热压缩组织相似.当减薄率接近50%时旋压组织与经过50%变形量的平面热压缩组织均发生了较明显的变化，原始的组织形态已经很难观察到，大部分晶粒都被沿着轴向拉长成为纤维状.当总减薄率达到80%时旋压组织的条状纤维更加明显，微观组织细小均匀，而变形程度为80%时热压缩试验得到的微观组织也形成明显细小的纤维状组织，但是不如热强旋组织均匀.然而总体来说，在相同的变形程度下热压缩试验得到的微观组织和热强旋试验得到的微观组织是相似的.3 平面应变热压缩过程微观组织演变图4为不同变形条件下平面压缩后微观组织的演变情况.从图中可以看出，在平面压缩变形过程中，金属主要轴向流动.随着压缩量的增加，显微组织逐渐细化，并沿轴向出现纤维组织.随着变形温度的升高，微观组织发生动态软化，到800℃产生明显的动态再结晶.随着变形速率的增加，初生α相逐步减少，β转变组织逐渐增多.图3 T=800℃和ε·=1/s时，不同的变形程度下热强旋和热压缩试验的微观组织图4 不同变形条件下的平面热压缩组织图5～7为基于Image-Pro Plus 6.0图像分析软对经830℃，1 h退火后的平面压缩组织进行定量分析，测得不同变形条件下的初生α相尺寸、再结晶分数和显微硬度的变化情况.从图5～6可以看出，随着变形程度的增大、变形温度的升高、变形速率的增加，初生α相尺寸逐步减小，再结晶分数逐渐增加.这是因为变形程度增加使得材料的畸变能较大，温度越高则原子的扩撒和迁移加快，再结晶更容易发生，使得α相的尺寸减小，再结晶体积分数增加.而变形速率增大，变形的时间相应的较短，位错密度较高，畸变能较大.此外，变形速率的增加使得变形过程中产生显著的变形热，由于钛合金本身的导热性很差使得变形热难以迅速散失，导致材料内部由于变形热产生显著温升，从而导致再结晶比例增加，α→β转变加快.图5 恒定变形速率下，变形温度和压缩量对初生α相尺寸的影响图6 恒定变形速率下，变形温度和压缩量对再结晶体积分数的影响图7 恒定变形速率下，变形温度和压缩量对显微硬度的影响由图7可知，随着变形程度的增大、变形温度的降低、变形速率的增加，显微硬度也呈增大趋势.由于钛合金在变形过程中产生加工硬化，变形程度越大，加工硬化效应越明显，使得显微组织的硬度升高.值得注意的是，当变形温度为650℃和700℃、变形程度为20%时，在各个变形速率下显微硬度的变化不大.这是因为变形程度较低并且变形温度也相对较低，材料中塑性变形较小且不均匀，变形速率对钛合金力学性能的影响较小，所以显微硬度差别不大.当变形程度达到50%和80%时或者温度达到750℃和800℃时，塑性变形比较充分，由于钛合金是应变速率敏感材料，此时其显微硬度随着变形速率的增加而逐渐增大.4 TA15钛合金热旋变形组织性能预测本文采用MATLAB软件，利用BP人工神经网络方法，以变形温度、变形量和变形速率为输入变量、以TA15钛合金中初生α相晶粒尺寸、再结晶体积分数以及显微硬度为输出变量，建立了3×7×3的三层BP神经网络，来对旋压过程的组织性能演变进行预测.本文以平面应变压缩试验数据为训练样本，对BP网络进行训练，并以7道次旋压数据作为非样本数据对该BP网络进行测试，以分析基于平面应变压缩模型预测旋压过程组织性能预测的可行性.图8为采用该BP网络对各道次旋压组织性能预测结果与实测值的比较曲线.由图可知，BP网络预测的初生α相尺寸、再结晶分数及硬度变化与实测值变化趋势一致，其中对初生α相尺寸预测值和实测值之间的相对误差大都在9%以内，只有第4号样本的误差在14%左右;对再结晶分数的预测值和测试样本值之间的最大相对误差约12%之内;对显微硬度的预测值和测试样本值之间的相对误差约在7%以内.结果表明本文所建立的BP神经网络预测模型的预测误差较小(在15%以内)，说明采用平面热压缩试验来预测钛合金热旋压过程的组织性能演变具有较好的可行性.需要指出的是，随着变形量的增大，采用该模型对旋压过程的组织性能演变预测值和实测值得偏差有增大趋势，这可能与旋压过程中大减薄率为多道次累积实现的，比平面压缩中的单次变形微观组织变形更均匀有关，因此有必要继续研究多道次变形对组织均匀性的影响规律.图8 测试样本的实测值和预测值比较(1-7号样本相应于第1到第7道次的旋压试样)5 结论1)平面应变压缩和旋压变形的显微组织演变是比较相似的，均发生轴向流动为主的变形，随着变形程度的增大微观组织逐渐拉长成为细小的纤维组织.稍有不同的是平面压缩变形的微观组织不如多道次强旋变形组织均匀.2)在平面应变压缩变形时，随着变形程度的增大、变形温度的升高、变形速率的增加，初生α相尺寸逐步减小，再结晶分数逐渐增加.随着变形程度的增大、变形温度的降低、变形速率的增加，显微硬度也呈增大趋势.由于钛合金的应变速率敏感性材料，应变速率对显微组织和硬度的影响在高温和大变形量时表现更为显著. 3)采用MATLAB软件，利用BP人工神经网络，以变形温度、变形量和变形速率为输入变量、以TA15钛合金中初生α相晶粒尺寸、再结晶体积分数以及显微硬度为输出变量，建立了3×7×3的三层BP神经网络预测模型，对旋压过程的组织性能演变进行了预测.结果表明，本文所建立的BP神经网络预测模型的预测误差在15%以内，证明平面热压缩试验来模拟和预测钛合金热旋压过程的组织性能演变具有较好的可行性.但是，采用该模型对旋压组织性能预测误差有随着减薄率增大而增大趋势，这与旋压多道次变形较平面压缩的单道次变形更为均匀有关.参考文献:［1］BOYER R.R.An overview on the use of titanium in the aerospace industry［J］.Mater.Sci.Eng.1996，213:103-114.［2］GORYNIN I.V.Titanium alloys for marine application［J］.Mater.Sci.Eng.1999，263:112-116.［3］李兴无，沙爱学，张旺峰，等.TA15钛合金及其在飞机结构中的应用前景［J］.钛工业进展.2003，20:4-5.LI Xing-wu，SHA Ai-xue，ZHANG Wang-feng.TA15 Titanium Alloy and Its Applying Prospects on Airframe［J］.Titanium Industry Progress，2003，20:4-5.［4］XU Wen-chen，SHAN De-bin，WANG Zhen-long.The effect of spinning deformation on microstructure evolution and mechanical property of TA15 titanium alloy［J］.Trans.Nonferrous Met.Soc.China，2007，17(6):1205-1211.［5］杨英丽，郭获子，赵永庆，赵恒张，苏航标.钛旋压技术研究进展［J］.稀有金属材料与工程.2008，37(A04):625-629.YANG Ying-li，GUO Huo-zi，ZHAO Yong-qing，ZHAO Heng-zhang，SU Hang-biao.Progress on the Spin-Forming Technology of Titanium in China［J］.Rare Metal Materials and Engineering，2008，37(A04):625-629.［6］毛柏平，汪发春，赵云豪，等.钛合金旋压性能的试验研究［J］.稀有金属.2004，28(1):271-273.MAO Bai-ping，WANG Fa-chun，ZHAO Yun-hao，et al.Study on Spinning Properties of Titanium Alloy［J］.Rare Metals，2004，28(1):271-273.［7］KALPAKJIAN S.Maximum reduction in power spinning in of tubes ［J］.Journal of Engineering for Industry，Transactions of the ASME，1964，86(2):49-54.［8］RAMMOHAN T，MISHRA R.Studies on power spinning of tubes ［J］.Trans.ASME.Eng.Ind，1964，86(2):49-54.［9］XU Y，ZHANG S H，LI P，et al.3D rigid-plastic FEM numerical simulation on tube spinning［J］.J.Mater.Process.Technol，2001，113:710-713.。

《AerMet100超高强度钢高温变形行为研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，对于材料的高温力学性能要求越来越高。

AerMet100作为一种超高强度钢，因其良好的高温力学性能和优异的抗腐蚀性，在航空航天、汽车制造以及能源工程等领域得到了广泛应用。

然而，其高温变形行为复杂，对材料的高温性能有着重要影响。

因此，研究AerMet100超高强度钢在高温下的变形行为，对于提高其使用性能和延长使用寿命具有重要意义。

二、文献综述过去的研究中，针对AerMet100钢的高温变形行为已经进行了一定的探索。

学者们通过实验和模拟手段，对材料的热变形行为、流变应力以及组织演变等方面进行了深入研究。

然而，由于AerMet100钢的成分复杂、组织结构特殊，其高温变形行为的机理仍需进一步研究。

此外，关于AerMet100钢在不同温度、不同应变速率下的高温变形行为的研究还较为有限。

三、研究内容（一）实验方法本研究采用热模拟压缩实验方法，对AerMet100钢的高温变形行为进行研究。

通过改变实验温度和应变速率，探讨不同条件下材料的变形行为。

同时，结合金相显微镜、扫描电镜等手段，观察材料的组织结构变化。

（二）实验结果1. 高温流变应力：随着温度的升高和应变速率的降低，AerMet100钢的流变应力呈现降低趋势。

在高温低应变速率条件下，材料表现出较好的塑性变形能力。

2. 组织结构变化：在高温变形过程中，AerMet100钢的组织结构发生明显变化，主要表现为晶粒的长大和亚结构的演变。

随着温度的升高和应变速率的降低，晶粒长大趋势加剧。

（三）结果分析结合实验结果和理论分析，我们发现AerMet100钢的高温变形行为受温度和应变速率的影响显著。

在高温低应变速率条件下，材料具有较好的塑性变形能力，有利于提高材料的成形性能。

然而，过高的温度和过低的应变速率会导致晶粒长大，降低材料的力学性能。

因此，在实际应用中需要合理控制材料的加工温度和应变速率。

TC4-DT钛合金热变形机制及加工图雷文光;韩栋;张永强;毛小南;李金山;杨冠军【摘要】用Gleeble-1500型热模拟机研究TC4-DT钛合金在850～1100℃、应变速率0.001～10 s－1、变形量70％条件下的高温压缩热变形行为，分析了该合金的流变应力行为以及显微组织演变规律，建立了该合金的本构关系模型以及热加工图。

研究结果表明， TC4-DT 钛合金在两相区和β相区的热变形激活能分别为544.03 kJ· mol－1和264.32 kJ· mol－1 ，分别大于纯α相和纯β相的自扩散激活能，表明TC4-DT钛合金热变形由高温扩散以外的过程控制。

在两相区热变形时，原始组织发生了不同程度的球化，且变形温度越低球化效果越好。

在β相区热变形时，低应变速率下（0.001～0.1 s－1）主要发生动态再结晶，而高应变速率（1～10 s－1）下主要发生动态回复，动态再结晶行为受到抑制。

TC4-DT钛合金的失稳区主要分布在低温高应变速率区域，变形温度主要在850～940℃，应变速率主要在0.1～10 s－1，功率耗散率η值小于28％。

%Hot compressive deformation of TC4-DT titanium alloy was carried out with the hot-simulation machine of Gleeble-1500 at the deformation degree of 0.7, over the range of deformation temperature from 850 ℃ to 1 100 ℃, strain rate from 0.001 s-1 to 10 s-1 .The deformation behavior and microstructure evolution were analyzed, meanwhile the constitutive model and hot processing map were set up.The results reveal that the deformation activation energy of TC4-DT titanium alloy are 544.03 kJ · mol-1 in two-phase region and 264.32 k J · mol-1 in βphase region respectively, larger than self diffusion activation energy of pureαandβphase, which shows the thermal deformation of TC4-DT titanium alloy is controlled by hightemperature diffusion process.When the alloy is deformed in two-phase region, the globularization intensity increases obviously with temperature decreasing.In the βphase region, the dynamic recrystallization occurs at low strain rate ( 0.001 s -1 to 0.1 s-1 ) and the dynamic recovery occurs at high strain rate (1 s-1 to 10 s-1 ) .Furthermore, the instability zone of TC4-DT titanium alloy is mainly distributed in the low temperature and high strain rate region where the deformation temperature range from 850℃to 940℃, the strain rate range from 0.1 s-1 to 10 s-1 , and the power dissipation rate (η) is lesser than 28%.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P20-25)【关键词】TC4-DT钛合金;热变形;本构关系;加工图【作者】雷文光;韩栋;张永强;毛小南;李金山;杨冠军【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安 710072; 西北有色金属研究院，陕西西安 710016;西北有色金属研究院，陕西西安 710016;西北有色金属研究院，陕西西安 710016;西北有色金属研究院，陕西西安 710016;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安 710072【正文语种】中文随着损伤容限设计准则在结构材料设计中的广泛应用，开发损伤容限型钛合金已成为各国钛合金研究重点[1-2]。

变形温度对不锈钢复合近界面特征和协调变形的影响 帅美荣;郭星星;王辉绵;张宇航;王建梅;李海斌 【期刊名称】《重型机械》 【年(卷),期】2023()1 【摘 要】为适应混凝土结构以提高建筑物长寿命要求,迫切需要制备一种具有耐蚀性、耐候性的建筑用材。不锈钢/碳钢复合材料完全满足复杂腐蚀环境的苛刻要求,还可以有效降低经济成本。本文基于Gleeble-3800热模拟机对不锈钢/碳钢复合材料进行高温压缩实验,研究温度950~1150℃,应变速率0.1 s^(-1)、1 s^(-1)条件下近界面微观组织演变规律、近界面孔洞及过渡层特征;基于电子背散射衍射技术(EBSD),对不同温度和应变速率条件下的双金属变形协调性进行了研究。结果表明,当应变速率为1 s^(-1),温度为1100℃,近界面不锈钢侧和碳钢侧晶粒计算平均尺寸分别为11.38μm和13.54μm,再结晶晶粒体积分数分别为31.2%和39.3%;界面两侧晶粒发生动态再结晶比例相当,协调变形最佳。

【总页数】7页(P1-7) 【作 者】帅美荣;郭星星;王辉绵;张宇航;王建梅;李海斌 【作者单位】太原科技大学重型机械教育部工程研究中心;山西太钢不锈钢股份有限公司

【正文语种】中 文 【中图分类】TG335 【相关文献】 1.变形温度对SiCW/6061Al复合材料压缩变形期间基体金属流动和晶须重新取向的影响2.不锈钢-碳钢复合板多道次小变形轧制温度场的数值模拟3.不同变形温度和变形速率对SUS316L不锈钢流变应力及金相组织的影响4.温度和拉伸变形对双相不锈钢析出相的影响5.变形温度对碳化硅颗粒增强铝基复合材料超塑变形的影响

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首钢热轧双相钢热轧工艺与组织性能分析一、引言介绍首钢热轧双相钢的发展背景和重要性，概述本文的研究内容和目的。

二、首钢热轧双相钢的工艺流程阐述首钢热轧双相钢的工艺流程包括原材料选择、钢种设计、热轧工艺和组织调控等步骤。

三、首钢热轧双相钢的组织性能分析分析首钢热轧双相钢的微观组织特征和宏观力学性能，包括相结构、晶粒尺寸、硬度、延展性、强度等方面的性能。

四、影响首钢热轧双相钢制备的关键因素探讨影响首钢热轧双相钢制备的关键因素，如热轧温度、保温时间、压下量、冷却速率等因素，并分析其对钢材机械性能和组织性能的影响。

五、未来发展方向总结首钢热轧双相钢的制备工艺和组织性能分析研究，探讨该材料的未来发展方向和研究方向。

六、结论总结研究内容，强调首钢热轧双相钢的重要性和应用前景，并提出未来研究的建议和展望。

第一章：引言随着工业化进程的加速，汽车、航空、建筑等领域的应用需求不断增长，对结构性能高、形变加工性能好的材料提出了新的要求。

金属材料作为重要的工程材料之一，在工业应用中起到了不可替代的作用。

例如，高速列车、飞机和大型机械设备等领域都需要使用高强度、高韧性、高延展性的金属材料。

因此，针对这些应用需求，双相钢在工业制造过程中的应用越来越受到关注。

首钢热轧双相钢是一种具有高强度、优异韧性和良好延展性的金属材料，已经成为目前国内外应用广泛的一种材料。

双相钢的关键特点在于它具有不同的组织结构，即含有相似或不同的珠光体相和铁素体相。

这使双相钢有着更高的强度和韧性，同时也具有较好的延展性，能够满足结构安全性和产品质量的需求。

然而，要想使这种材料具有最佳的性能和应用效果，需要与其制备工艺和组织性能相结合的深入分析。

因此，本文旨在对首钢热轧双相钢的制备工艺和组织性能进行分析，并总结其未来发展的方向。

本文的研究内容涵盖了首钢热轧双相钢的工艺流程、组织性能分析、影响制备工艺的关键因素以及未来的发展方向。

这些研究内容将为双相钢的制备和应用提供重要参考，为推动材料技术的进步做出贡献。

TA15钛合金的热变形微观组织与织构李成铭;李萍;赵蒙;甘国强;薛克敏【摘要】The microstructures and textures of TA15 titanium alloy after hot deformation under different process parameters were investigated byX­ray diffractometry (XRD) and electron back scattering diffractometry (EBSD). The results indicate that microstructures of TA15 alloy appear obvious acicular martensiteα′phase after hot deformation and quenching. The plastic deformation is going to occur in the slip systems of (101) and (002) slip planes by first reaching the critical resolved shear stress. The strong recrystallization textures are achieved at low deformation temperature and low strain rate, which will be weakened with increasing the strain rate and temperature.%采用X 线衍射仪和EBSD分析研究近α型TA15钛合金在不同工艺参数下的热压缩变形组织和织构演变规律。

结果表明：TA15合金热变形后淬火组织中存在针状马氏体α′相；晶粒在(101)和(002)滑移面上的滑移率先达到临界分切应力，发生塑性变形，使组织细化，并最终导致变形组织的择优取向；在小应变速率(0.01 s-1)和低变形温度(950℃)条件下，动态再结晶分数较高，产生较强的再结晶织构；随着变形温度和应变速率的升高，材料晶粒取向性减弱。

论谕牽鏑均仪器-34-PETROLEUM TUBULAR GOODS&INSTRUMENTS2020年12月•试验研究#钛合金钻杆用Ti5A13VMoZr合金的定相转变温度研究!T&李睿哲】，冯春1，李宁2,李双贵3（1•中国石油集团石油管工程技术研究院，石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室陕西西安710077；2•中国石油塔里木油公司新疆库尔勒841000；3•中国石化西北油公司新疆乌鲁木齐830011）摘 要:钛合金钻杆具有密度低、强韧性好、耐疲劳及耐腐蚀性能好等优点,是当前油气工业研究的热点。

通过连续升温金相法、DSC差热分析法和计算法研究确定了钛合金钻杆用Ti5A13VMoZr合金的T&定相转变温度。

结果表明，通过连续升温金相法所测的T定相转变温度为970d$DSC差热分析法由于在加热过程中产生热滞后，所的T"相转变温度为980°C；计算法所测的％定相转变温度为966.3C。

综合三种方法所测结果，确定了Ti5A13VMoZr合金的T&0相转变温度为970C。

根据该T&0相转变温度结果可合理制定钛合金钻杆用Ti5A13VMoCr合金管材的热处理工艺。

关键词：油气井；管材;钻杆;钛合金;热处理中图法分类号:TE921文献标识码:A文章编号：2096-0077（2020）06-0034-04DOI：10.19459/ki.61-1500/te.2020.06.008T!p Phase Transition of Tl5Al3VMoZrAlloy for Titanium Alloy Drill PipeLNRuizhe1，FENGChun1，LNNing2，LNShuanggui3（PC Tubular Goods Researct Institute,State Key Laborator*for Performance and Structure Safety o PetroleumTubular Goods and Equipment Materials,Xi'an,Shaanxi710077,China；2.PetroChina Tarim Oilfield Company,Korla,Xinjiang841000,China；3.Sinopec Northwesi Oifedl Company,Urumqi,Xinjiang830011,China）AbstraC:Titanium alloy drill pipe has the adventages of low density,good toughness,fatigue resistancc and corrosion resistancc,etc.N is a highlight in current oil and gas industo research.In this paper,the T&'phase transition temperature of Ti5AKVM o Z-alloy for titanium alloy drVl pipe is determined by three methods,which ae continuous temperature metalloyraphic method,DSC dVferential thermal analysis method and calculation method.The result of continuous heating metallurgical method is970C.DSC dVferenticl thermal analysis method has a thermal laa during heating,and the result is980C.The result of calculation method is966.3C.By combining resultr of the three methods,the T&'phase transition temperature of Ti5AKVM o Z-alloy is determine to be970C.The above research resultr provide a labc-ratoo data basis for rationtly formulating the heat treatment process of Ti5AKVM o Z-alloy pipe for titanium alloy drill pipe.Key words:oil and gas well；tubular goods；drill pipe；titanium alloy；heat treatment性好和耐高温性能优越等特点，对于石油勘探开发的深、超、水平井以及海洋有广阔的应用前钛合金钻杆是一种轻合金钻杆，具有强度高、耐蚀景）1_4*。

钛合金Ti-6Al-4V切削仿真温度分析1. 引言1.1 背景介绍钛合金Ti-6Al-4V是一种常用于航空航天和生物医学领域的高强度、耐腐蚀性能优异的金属材料。

由于其优异的力学性能和化学稳定性，钛合金Ti-6Al-4V广泛应用于航空发动机、汽车制造、医疗器械等领域。

由于其高温时容易发生氧化和热疲劳等问题，对其进行切削加工时需要特别注意其温度变化情况。

1.2 研究目的研究目的是探究钛合金Ti-6Al-4V在切削过程中的温度分布规律，为优化切削工艺提供理论依据。

钛合金Ti-6Al-4V具有高比强度、耐腐蚀性和良好的热性能，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有广泛应用。

切削仿真可以模拟切削过程中的温度变化，为预测工件表面质量、延长刀具寿命提供帮助。

本研究旨在建立钛合金Ti-6Al-4V切削仿真的温度分析模型，分析其温度分布规律，深入探究影响温度的因素，为实际切削加工提供参考。

通过理论分析和数值模拟，揭示钛合金Ti-6Al-4V切削过程中的温度变化规律，为提高切削效率、降低成本、改善切削表面质量作出贡献。

1.3 研究方法针对钛合金Ti-6Al-4V切削仿真温度分析的研究目的，本研究将采用计算机辅助仿真方法，结合有限元分析和数值模拟技术，通过建立钛合金Ti-6Al-4V切削过程的热力学模型和温度分析模型，对刀具与工件之间的热交换过程进行模拟和分析。

具体研究步骤如下：1. 确定切削仿真模型：根据钛合金Ti-6Al-4V的特性和切削工艺参数，确定切削仿真模型的几何结构和初始条件。

2. 建立有限元模型：利用有限元软件，建立钛合金Ti-6Al-4V切削仿真的三维有限元模型，包括工件、刀具和切削流场等几何结构。

3. 设定边界条件：设置刀具与工件之间的接触面热边界条件和边界热流条件，以及切屑和冷却液的影响。

4. 进行数值模拟计算：通过数值方法，对钛合金Ti-6Al-4V的切削过程进行热力学仿真计算，得到温度分布和变化规律。

TB-13钛合金动态再结晶行为研究费跃;寇宏超;王新南;商国强;朱知寿;李金山【摘要】研究TB-13钛合金在β单相区热轧变形过程中不同变形量对组织演变规律的影响.进行了32％,50％,59％和75％变形量的热轧后,利用光学显微镜和透射电子显微镜观察了该合金热轧变形后的组织变化.结果表明,TB-13钛合金在热轧变形过程中的动态再结晶发生机制是连续动态再结晶.当变形量为32％时,沿着轧制方向存在拉长的扁平状原始β晶粒,晶界平直,晶粒内部存在大量无规则位错和胞状结构位错.随着变形量的增加,晶界处形成亚晶,大量位错在亚晶界处聚集,使亚晶界角度不断增大,最终由小角度晶界转为大角度晶界,从而形成细小的动态再结晶晶粒.%Microstructure characteristic and dynamic recrystallization behavior of TB-13 titanium alloy during hot rolling were studied. The microstructure changes after 32% , 50% , 59% and 75% hot rolling reductions were observed by means of optical microscope ( OM ) and transmission electron microscope ( TEM). The results show that the dynamic recrystallization mechanism of TB-13 titanium alloy is continuous dynamic recrystallization during hot rolling. When the deformation reduction is 32% , the characteristic of micro-structure indicates that platy of original (3 grains which are elongated along hot rolling direction existed. The boundary of grain is straight and there are a quantity of random dislocations and dislocation patterns. With the increase of hot rolling deformation, the sub-grains form in the boundary of grains, and the dislocations aggregate in the boundaries of sub-grains make the angle of sub-grain boundaryincreased. The fine dynamic recrystallization grains are formed by the low angle grain boundary transforming into big angle grain boundary finally.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2012(032)006【总页数】4页(P68-71)【关键词】TB-13钛合金;轧态组织;动态再结晶【作者】费跃;寇宏超;王新南;商国强;朱知寿;李金山【作者单位】北京航空材料研究院,北京100095;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;北京航空材料研究院,北京100095;北京航空材料研究院,北京100095;北京航空材料研究院,北京100095;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072【正文语种】中文【中图分类】TG146.4随着新型飞机不断向长寿命、大尺寸、高减重和低成本方向的发展，对钛合金强度与韧性的良好匹配需求越来越迫切。