Ti40阻燃合金高溫變形機(jī)理及開裂準(zhǔn)則研究.pdf

1、金屬材料的韌性斷裂是塑性加工過程中常見的失效形式和影響熱加工性的重要因素，歷來都是先進(jìn)塑性加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著有限元模擬技術(shù)和損傷力學(xué)的不斷發(fā)展，如何建立合適的熱變形開裂準(zhǔn)則，預(yù)測和避免缺陷的產(chǎn)生已成為缺陷仿真預(yù)測迫切需要解決的難題。本文以熱變形極易開裂的Ti40阻燃合金為研究對象，以各種室溫下適用的開裂準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，引入Zener-Hollomon因子，對Ti40合金的變形機(jī)理及開裂行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：

2、 研究了Ti40合金高溫變形過程中變形溫度和應(yīng)變速率對流動(dòng)應(yīng)力的影響規(guī)律，揭示了流動(dòng)軟化和不連續(xù)屈服現(xiàn)象的影響因素和機(jī)理，發(fā)現(xiàn)不連續(xù)屈服現(xiàn)象與大量可動(dòng)位錯(cuò)從晶界突然增殖有關(guān)。 揭示了Ti40合金的高溫變形機(jī)理。發(fā)現(xiàn)變形溫度低于950℃，以動(dòng)態(tài)回復(fù)為主；高于950℃，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的形貌隨應(yīng)變速率的變化而變化：應(yīng)變速率較高時(shí)(>1s<'-1>)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒呈項(xiàng)鏈狀沿原始β晶界分布，沿晶界析出的Ti<,5>Si<

3、,3>顆粒是再結(jié)晶晶粒的核心；應(yīng)變速率較低時(shí)(<0.1s<'-1>)，發(fā)生了鋸齒狀的連續(xù)再結(jié)晶，亞晶形核是其形核的主要機(jī)制。 研究了Ti40合金的開裂機(jī)理。發(fā)現(xiàn)低溫、高應(yīng)變速率下，變形以45°剪切開裂為主；溫度較高時(shí)，以平行于壓縮軸方向的縱裂和豆腐渣式開裂為主。V<,2>O<,5>揮發(fā)導(dǎo)致接近表面的晶界產(chǎn)生空洞，是合金熱變形開裂的誘因。 揭示了Ti40阻燃合金熱變形開裂的臨界變形量與變形溫度和應(yīng)變速率的關(guān)系。結(jié)果表明：變

4、形溫度越高，應(yīng)變速率越低，材料的臨界變形量越大。發(fā)現(xiàn)變形溫度和應(yīng)變速率的綜合作用可用單變量Zener-Hollomon因子來表示，且開裂的臨界變形量與lnZ呈線性關(guān)系，從而大大減少試驗(yàn)次數(shù)。 基于DEFORM3D有限元平臺(tái)，建立了Ti40合金等溫?zé)釅嚎s過程的有限元分析模型，并對6種典型的室溫韌性開裂準(zhǔn)則進(jìn)行了分析比較。發(fā)現(xiàn)基于空洞長大聚合的Oyane模型可適用于Ti40阻燃合金高溫變形。發(fā)現(xiàn)Oyane準(zhǔn)則的臨界開裂C<,f>值與